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关键词： 气候变化   粮食安全   绿水安全风险   灌溉需水量   绿水亏缺指数  

摘要： 东北地区是国家重要粮食生产基地,以依赖绿水的雨养农业为主.然而,在全球气候变化背景下,区域气温升高、降水模式改变和干旱频率增加对农业绿水安全带来威胁和挑战.在此背景下,本研究基于栅格尺度作物空间分布数据、Delta降尺度偏差矫正后的ERA5数据和CMIP6多模式数据,采用绿水亏缺指数(GWS)精细化评估东北地区基准期(2001～2020年)及未来2031～2090年气候变化情景(SSP245和SSP585)下绿水安全风险时空特征及发展趋势.研究结果表明,基准期东北地区旱作物绿水安全无风险区主要分布在中部和东部,占总面积72.4%;低风险区主要分布在中部,占14.0%;中、高风险区主要分布在西部,分别占8.3%和5.3%;未来气候变化SSP245和SSP585情景下,绿水安全风险整体上由西部向中、东部扩张,低风险区分别增至21.6%和23.8%,中风险区分别增至16.0%和17.9%,高风险区分别增至6.9%和6.8%.以旱作物GWS大于0.1需要灌溉,则灌溉面积由基准期的27.6%增至气候变化SSP245和SSP585情景下的44.5%和48.6%,灌溉需水量相应增加46.4和59.2亿m3,进一步加剧农业水资源供需矛盾,进而提出了旱作物基于蒸散(ET)的水资源管理和亏缺灌溉等绿水安全风险应对策略.研究结果可为东北地区灌溉农业发展及国家水网建设的规划提供科学依据和决策支持.

关键词： 功率预测   风速修正   集成学习   迁移学习   时空相关性   新投运风电场  

摘要： 为了在数据量不足的情况下增强新投运风电场的功率预测能力，提出了一种基于二维风速修正和多重集成的两阶段迁移学习短期风电功率预测方法。首先，在数据增强阶段，引入投运前气象站的测风数据，基于风电场的时空相关性关系，通过时序特征构建和场景匹配，从时空2个维度对预报风速进行初步修正。然后，对初步修正后的结果进行数据重构，以重构后的数据作为下一次集成的输入，构建多重集成模型对预报风速进行二次修正。最后，在功率预测阶段，基于一阶段的修正结果，通过门控循环单元(gate recurrent unit，GRU)得到预测功率。算例结果表明，所提方法使预报风速的均方根误差降低了1.038 m/s，功率预测精度提升了4.718%。论文研究可为新投运风电场的短期功率预测提供参考。

关键词： 石冰川   气候变化   冰储量   水资源   青藏高原  

摘要： 青藏高原及周边分布着数量众多的石冰川，因其独特的蓄水功能和气候响应特征，不仅影响区域潜在的固态水资源，还增加了相应灾害发生的风险，越来越受到人们的关注。当前，对石冰川识别、冰储量估算及其动力学过程模拟的探讨还较为缺乏，导致无法准确评估广大无资料或缺资料地区的石冰川变化及其气候响应特征。在系统梳理青藏高原及周边石冰川分布特征的基础上，综合回顾和总结了石冰川识别方法、冰储量估算方法、动力学过程及其模拟的研究进展。受观测数据缺乏和方法不确定性等问题的限制，当前青藏高原及周边石冰川编目、识别和冰储量估算精度仍面临诸多挑战。展望未来，深入认识气候-石冰川动力学过程的相互作用机制，强化天空地多层次、多角度、多手段的石冰川监测，集成人工智能和新观测技术的石冰川识别和冰储量估算方法，准确评估气候变化条件下青藏高原及周边石冰川变化、未来趋势及其影响，进而服务于青藏高原及周边区域社会经济可持续发展。

关键词： 白鹤   MaxEnt模型   生境适宜性   气候变化   土地利用  

摘要： 为了解未来气候和土地利用变化综合作用下白鹤(Leucogeranus leucogeranus)越冬适宜生境的分布格局变化特征，基于72个白鹤分布位点和10个环境变量构建了白鹤越冬分布与环境因子的关系，从而识别其潜在适宜生境分布和预测未来气候及土地利用变化情景下白鹤潜在适宜生境分布的时空变异和发展趋势。结果表明：(1)距水源距离(DW)、海拔(Ele)、最干季降水量(Bio＿17)、坡度(Slo)、最冷季平均温度(Bio＿11)以及距城镇距离(DT)是影响白鹤越冬分布的主导环境因子。(2)当前气候及土地利用情景下(2020)，白鹤高适生区面积为1.26×104km2，主要分布于江西鄱阳湖、湖南洞庭湖、湖北龙感湖、安徽升金湖、江苏盐城、山东黄河三角洲等气候温和湿润、地势平缓且人为干扰强度相对低的低海拔湿地。(3)SSP126(低排放)、SSP245(中排放)和SSP585(高排放)情景下，白鹤适生区面积均大幅度缩减，平均面积(2050-2090)的缩减比例依次为28.69%、34.02%和43.22%。(4)未来气候及土地利用情景下，白鹤适宜生境表现为大幅度收缩和小幅度扩张。收缩区域主要集中于长江中下游湿地，扩张区域则分布于莱州湾、渤海湾和辽东湾地区。(5)气候和土地利用共同导致了白鹤适宜生境面积的缩减。气候特别是最干季平均温度的升高，是导致白鹤分布质心向东北高纬度地区迁移的主要因素。本研究结果可为白鹤种群及其生境保护策略的制定提供重要参考。(图10表3参39)

关键词： world food studies模型   遥感   数据同化   玉米估产   铁岭县  

摘要： 区域尺度的作物生长动态监测和产量预测对于保障粮食安全和农业政策的制定具有重要参考依据。遥感数据同化应用极大提高了作物估产的时效性和精度。为及时、准确地实现县级尺度粮食产量的估测，以及提升产量估测的精度，以辽宁省铁岭县为研究区，采用WOFOST(world food studies)模型与遥感同化相结合的方法对铁岭县玉米进行估产研究。通过采用扩展傅里叶幅度敏感性检验算法(extened Fourier amplitude sensitivity test,EFAST)敏感性分析方法实现玉米估产敏感性参数的分析，以及本地化；通过采用参数自动率定程序PEST(parameter estimation)实现参数的优化，验证结果为采样点产量的平均误差为852.39 kg·hm-2，模型模拟的精度达到92.82%。为进一步提高和优化模型估产精度，将遥感反演得到的叶面积指数采用集合卡尔曼滤波算法与模型模拟的叶面积指数进行数据同化，平均误差从同化前的852.39 kg·hm-2降低为435.01 kg·hm-2，估产精度从92.82%提高到96.33%，有效提高了WOFOST模型估产的精度。结果表明：水分对玉米的生长发育限制并不大，其产量形成主要受光温影响，对温度、光能利用效率和最大同化速率有关的参数具有较高的敏感性；优化后的模型能够较好模拟铁岭县玉米生长发育情况，产量验证表明优化后的模型模拟的效果较好，但仍存在一定的误差；比值植被指数与叶面积指数的相关性最高，反演模型精度较好，反演结果表明叶面积指数在抽雄吐丝期差距较大，而在成熟期的差距不大；经过作物模型与遥感数据同化之后，估产的精度得到明显提高，说明遥感与作物模型同化是一种有效地提高作物估产和产量预测精度的方法。

关键词： 北极   汞   减排   气候变化   AMAP  

摘要： 北极监测与评估计划（AMAP）工作组于2021年发布了《北极环境的汞》科学评估报告，基于近年来北极环境介质中汞的观测和模拟研究，评估了北极环境介质的汞含量和储量水平，并预测了未来北极环境中汞含量的潜在变化。报告指出，全球大气汞排放主要源于北极以外地区（>98%），部分大气汞可随大气环流远距离传输并沉降至北极生态系统，进而参与北极地区汞的生物地球化学循环。其中2/3的北极大气汞沉降至陆地环境，1/3沉降至海洋环境。陆地环境的汞主要储存于土壤、冰川和积雪中，这部分汞可在河流输运和海岸侵蚀作用下输入北冰洋。汞也可经洋流作用输入北冰洋。储存于北冰洋的汞又可经逃逸至大气、埋藏于大陆架和深海盆地及洋流流出而去除。北极环境的汞主要以无机形式赋存，部分可在厌氧环境中经微生物甲基化过程转化为甲基汞。相比气候变化，初级排放减少对未来北极环境汞含量变化的影响更大。因此，需实施严格且可行的全球人为汞减排政策，以期在未来20年降低北极环境汞含量。报告也指出，未来需更好地量化北极局地汞排放、加强汞的关键环境过程的研究和模型开发、研究携带汞甲基化和去甲基化基因的微生物群落、进行一致的初级排放和气候变化预测及编制全球人为汞排放清单等，以准确评估北极环境汞循环、预测北极环境汞含量变化。

关键词： 祁连山浅山区   SHAW模型   土壤温度   土壤水分   气候变化  

摘要： 祁连山是我国重要的生态安全屏障，其浅山区是连接高寒山区与绿洲平原的过渡地带，土壤水热变化显著影响该区生态系统与水文过程的相互作用。本文利用祁连山浅山区荒漠草地的观测资料，基于SHAW模型对土壤水热动态进行了模拟和分析，利用控制变量法量化了不同冻融阶段气温和降水变化对土壤温度和水分的影响。结果表明：模型模拟的各层土壤温度纳什效率系数（NSE）均大于0.95，且土层越深模拟效果越好，模型模拟的土壤水分总体上能反映土壤水分的动态变化和浅层土壤中降水的入渗过程。不同冻融阶段土壤水热分布的剖面特征差异明显，总体而言，土壤温度波动随深度逐渐变小，而土壤水分随深度逐渐升高，浅层土壤水热过程对气象要素变化更敏感。情景分析表明，气温每升高1.0℃，土壤冻结发展期、完全冻结期和融化发展期分别缩短1.4 d、0.8 d和2.2 d，表层和深层土壤温度分别升高0.6℃和0.1℃，土壤温度升高的幅度随深度减小。降水的变化对完全融化期0.20～1.20 m的土壤水分影响最显著，对融化发展期和冻结发展期的影响体现在0.20～0.60 m的浅层土壤，而对完全冻结期的土壤未冻水含量基本没有影响。研究结果可为气候变化背景下祁连山浅山区脆弱生态系统的稳定性维持提供参考。

关键词： 极端气候事件   NDVI   时空变化   地理探测器   秦巴山地  

摘要： [目的]为探究秦巴山地极端气候事件的时空变化及其对植被的影响。[方法]基于秦巴山地及其周边115个气象站逐日气象资料(1960—2020年)及MODISNDVI数据集(2000—2020年),分析秦巴山地NDVI的时空变化特征及其对19个极端气候指数的响应,并利用地理探测器定量评估极端气候指数对NDVI的影响。[结果](1)2000—2020年秦巴山地大部分区域NDVI呈显著增加趋势(80.34%),少数区域呈显著下降趋势(1.09%),研究区年际变化速率约为0.03/10a。(2)1960—2020年秦巴山地经历显著增温,夜间增温幅度大于白天,极端气温事件变化幅度较大的区域主要集中在西秦岭;极端降水事件呈微弱变化,具有明显的空间分异,研究区西南部极端降水强度增加,东部极端降水强度降低,极端降水频率增加。(3)极端降水事件是影响西秦岭地区NDVI的主要因素,而极端气温事件是影响秦岭和大巴山地区NDVI的主要因素;极端气候事件对NDVI的影响不是独立的,极端气候指数间的相互作用以双因子或非线性的方式增强单因子对NDVI的影响。[结论]揭示秦巴山地极端气候事件及植被动态的时空变化特征,明确两者间的相互关系,可为应对全球气候变化下秦巴山地植被保护与恢复提供科学依据。

关键词： 冻融循环   裂隙扩展特征   断裂力学   致灾模式  

摘要： 气候变化下高寒区裂隙岩石受长期冻融循环作用而产生劣化，极易诱发边坡突发失稳.为分析其冻融循环作用下的破裂机制及相应的致灾模式，开展了高寒区现场破坏模式调查及不同裂隙长度的寒区花岗岩与石英砂岩冻融循环试验，借助声发射系统和应变测试系统分析了端部裂隙扩展全过程的声发射和微应变曲线变化规律，基于试验和理论讨论了灾害形成机制.结果表明：高寒区冻融作用下的裂隙岩石致灾模式包含冻胀型、融沉型、冻融循环型三大类.针对于广泛发育的冻胀型模式设计的岩石试验结果显示，随着冻融循环次数的增加，试样的裂纹均从裂隙端部垂直向下扩展，无偏转、次生现象，花岗岩试样初期裂纹扩展更为明显，但石英砂岩裂隙会更早贯通.花岗岩声发射计数突增现象前期出现多，后期出现少，最大微应变呈现台阶式增大现象.石英砂岩声发射计数前期趋于平稳，随冻融次数增多，计数频率迅速增加，最大微应变呈现由初期平稳变化到快速升高趋势.基于断裂力学分析表明冻融条件下裂隙岩体的扩展特征主要受岩性和裂隙长度的影响，因此高寒区灾害的形成受控于岩性和裂隙扩展.研究结果为寒区裂隙岩体破裂演化及致灾模式提供理论依据.

关键词： SWAT模型   土地利用变化   气候变化   热带岛屿   汛期径流  

摘要： 为分析土地利用和气候变化对热带岛屿地区汛期径流的影响，选用海南热带河流南渡江流域中下游作为研究区，运用SWAT模型模拟不同情景下汛期径流的变化情况。结果显示：在土地利用变化情景下，把流域内的耕地转为天然林地，或者把人工林地转为天然林地，均会使汛期月均径流量和径流方差减小，而把人工林地转为耕地会使汛期月均径流量和径流方差增大，三者汛期产流能力为耕地＞人工林地＞天然林地；在气候变化情景下，流域内汛期月均径流量和径流方差与降雨量成正比，与温度成反比，其中龙塘站汛期月均径流量变化受气候变化的影响程度更大；根据综合型情景，与基准期相比，1990—2019年间由气候变化引起的汛期月均径流量和径流方差增大幅度显著大于由土地利用变化引起的减小幅度，且龙塘站对气候变化更敏感。