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基于生命周期评价的高校纸张利用与环境影响研究——以南京信息工程大学为例
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作者 梁少民 朱挚凡 +3 位作者 王业宁 肖彬彬 陈奕林 史一阳 《地域研究与开发》 CSSCI 北大核心 2023年第6期126-130,共5页
以南京信息工程大学校园的纸张利用为研究对象,测算2021年学生纸张利用产生的生态负荷。将有效回收环节补充到造纸行业生命周期链,围绕纸制品生命周期各阶段,进行清单分析并将其数据转化为特征化环境影响潜值,采用蒙特卡洛法进行不确定... 以南京信息工程大学校园的纸张利用为研究对象,测算2021年学生纸张利用产生的生态负荷。将有效回收环节补充到造纸行业生命周期链,围绕纸制品生命周期各阶段,进行清单分析并将其数据转化为特征化环境影响潜值,采用蒙特卡洛法进行不确定性分析,测算纸张利用的潜在人均环境负荷与生态效率。结果表明:(1)纸制品消费而引致的环境负荷较高,人均资源耗竭、全球变暖、富营养化结果分别为8.21 kg Fe-eq,30.42 kg CO_(2)-eq,1.44 kg NO 3-eq;(2)书籍资料部分有效回收,使高校纸制品消费在碳排放与生态损耗上实现一定减量,书籍回收可使3类环境影响分别减少61.63%,61.57%,63.89%。 展开更多
关键词 生命周期评价法 纸张利用 环境影响 南京信息工程大学
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大学校园意象空间分析与综合认知水平测度——以南京信息工程大学为例 被引量:4
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作者 赵宗铭 宋正娜 +1 位作者 梁少民 颜庭干 《地域研究与开发》 CSSCI CSCD 北大核心 2022年第2期77-83,共7页
以南京信息工程大学为例,基于调查结果分析校园意象五要素特征,采用地物提及率来绘制受访群体的校园空间认知地图,分析校园意象空间结构特点,构建学生的综合认知水平评价指标体系,利用改进熵值法建立相应测度模型,探讨不同学生群体认知... 以南京信息工程大学为例,基于调查结果分析校园意象五要素特征,采用地物提及率来绘制受访群体的校园空间认知地图,分析校园意象空间结构特点,构建学生的综合认知水平评价指标体系,利用改进熵值法建立相应测度模型,探讨不同学生群体认知水平差异及成因。结果表明:(1)校园空间整体具有较高可意象性,学生群体对校园地物的提及率呈现由东向西递减态势。(2)性别对学生群体综合认知水平影响并不显著;群体综合认知水平在年级和年龄上呈现阶段性波动变化,同年级学生的认知水平与年龄呈正比;在居住区域上,西苑学生群体综合认知得分高于东、中苑,各片区群体综合认知水平与其可意象性程度之间产生偏移。 展开更多
关键词 意象空间分析 综合认知 改进熵值法 大学校园 南京信息工程大学
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哨兵一号全球海量波模式SAR数据的智能应用与科学挑战 被引量:1
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作者 王臣 李晓明 +2 位作者 李慧敏 訾楠楠 胡清清 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第1期25-41,共17页
合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)是卫星遥感对地观测重要传感器之一,随着近年来关键核心技术不断发展,其在海洋科学应用中的表现日益突出。特别是欧洲空间局哨兵一号(Sentinel-1, S-1)卫星波模式在开阔大洋持续获取观测数... 合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)是卫星遥感对地观测重要传感器之一,随着近年来关键核心技术不断发展,其在海洋科学应用中的表现日益突出。特别是欧洲空间局哨兵一号(Sentinel-1, S-1)卫星波模式在开阔大洋持续获取观测数据计划的实施,为全球SAR海洋研究带来新的契机和挑战。虽然针对该海量波模式SAR数据发展了基于深度卷积神经网络的分类模型,并利用分类结果进行了降雨和海洋大气边界层等科学问题初步诊断,但这些全球海洋SAR数据的巨大潜力仍有待进一步开发,尤其是考虑到S-1已经业务化运行了近10 a,且还会在未来可见的30 a内继续。不同于传统的个例或区域分析,处理分析全球海洋海量SAR数据具有其独特性,往往需要借助人工智能方法和大模型技术。本文通过梳理作者所在研究团队过去几年在该方向上的不断尝试,包括但不限于全球SAR海面动力参数反演、海洋大气边界层常见现象观测、上层海洋动力过程诊断和极地海冰与冰山监测等,重点展示全球海洋SAR数据的典型应用场景,讨论其解决海洋大气关键科学问题的潜力,进而总结海洋SAR数据的知识转化和科学服务能力,为建立SAR持续观测支撑海洋强国战略体系提供依据,也为我国未来SAR卫星发展和布局提供方向性参考。 展开更多
关键词 合成孔径雷达(SAR) 微波海洋遥感 海洋大气现象 海量数据 科学应用 机器学习
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1990—2020年南京市城市绿色空间演变特征研究
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作者 张锡梅 姜兴丞 +2 位作者 朱紫钰 季骋 缪丽娟 《江苏林业科技》 2024年第5期48-56,共9页
借助Landsat卫星影像资料,结合Google Earth Engine云计算平台,通过随机森林算法,成功提取了南京市城市绿色空间信息。运用ArcGIS 10.2对提取结果进行分析,通过Fragstats 4.2软件计算景观指数,再采用移动窗口法分析景观指数的空间特征,... 借助Landsat卫星影像资料,结合Google Earth Engine云计算平台,通过随机森林算法,成功提取了南京市城市绿色空间信息。运用ArcGIS 10.2对提取结果进行分析,通过Fragstats 4.2软件计算景观指数,再采用移动窗口法分析景观指数的空间特征,结果表明:1990—2020年南京市城市绿色空间面积总体呈现减少趋势,下降幅度达到了12%。其中,1990—2005年剧烈减少,2005—2020年有所缓和;景观破碎化程度正在加剧,景观优势度、景观连通性和聚集性正在降低,景观形状愈发不规则;景观破碎度和异质程度从中心城区向近郊区蔓延,景观空间集聚性在建成区较低,在远郊地区相对较高。 展开更多
关键词 城市绿色空间 随机森林 GEE 景观指数 南京市
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基于随机森林算法与多时相Sentinel-2影像数据的茶树种植区信息提取
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作者 罗凤宇 高艺非 +3 位作者 谢勇 邹旭辉 邵雯 张世雨 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期1671-1680,共10页
茶树是中国重要的木本经济作物,及时准确地获取茶树种植区面积及空间分布对区域农业经济发展具有重要意义。本研究以安徽省郎溪县为研究区,首先分析茶树、小麦和红叶石楠时序光谱特征,其次基于3个时相的Sentinel-2影像数据提取光谱特征... 茶树是中国重要的木本经济作物,及时准确地获取茶树种植区面积及空间分布对区域农业经济发展具有重要意义。本研究以安徽省郎溪县为研究区,首先分析茶树、小麦和红叶石楠时序光谱特征,其次基于3个时相的Sentinel-2影像数据提取光谱特征、水体指数及植被指数特征、红边指数特征、纹理特征组成多时相特征变量数据集,并设置6种特征变量组合方案,利用随机森林算法进行茶树种植区信息提取精度的比较,筛选得到适宜的特征变量组合方案,最后基于适宜的特征变量组合方案进行郎溪茶树种植区信息的提取。结果表明,在光谱特征变量的基础上,分别融合水体指数及植被指数特征、红边指数特征和纹理特征变量均能有效提高茶树种植区信息的提取精度,其中,红边指数特征对茶树种植区信息提取精度的提高效果最好,其次是水体指数及植被指数特征。基于随机森林-平均精确度下降算法(RF-MDA)优选后的特征变量组合的分类效果最佳,总体分类精度达94.95%,Kappa系数为0.9348,说明特征变量优选能有效地保留重要的地物识别特征变量,避免冗余信息对分类结果的影响。综上,基于随机森林算法和茶树多时相Sentinel-2影像数据能实现郎溪县茶树种植区信息的高精度提取。 展开更多
关键词 茶树种植区 随机森林 多时相特征 面积监测
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基于注意力的多尺度残差U-Net的海洋中尺度涡检测 被引量:2
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作者 王丽娜 孙阳 +2 位作者 张红春 王旭东 董昌明 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第1期64-76,共13页
海洋中尺度涡是一类重要的海洋现象,其特征是海洋中的螺旋运动,伴随着海水温度、营养物质以及能量的输送,对海洋生态系统和全球的气候变化起着重要影响。因此,海洋涡旋的智能识别成为海洋学的研究热点之一。由于海洋中尺度涡数量众多且... 海洋中尺度涡是一类重要的海洋现象,其特征是海洋中的螺旋运动,伴随着海水温度、营养物质以及能量的输送,对海洋生态系统和全球的气候变化起着重要影响。因此,海洋涡旋的智能识别成为海洋学的研究热点之一。由于海洋中尺度涡数量众多且大小不同,存在检测精度不高问题。为了提高海洋中尺度涡的检测精度,提出一种基于注意力的多尺度残差U-Net的海洋涡旋检测模型(dual cross-attention-pyramid spilt attention-Res U-Net, DCA-PRUNet)。该模型采用基于注意力的编解码器结构。编解码结构中,引入金字塔分割注意力(pyramid spilt attention,PSA)以提取多尺度特征,并捕获不同涡旋的特征信息;此外,为了解决网络过深导致模型无法训练的问题,引入残差学习模块。同时,为了使解码器更好地恢复涡旋细节信息,引入双交叉注意力模块(dual cross-attention, DCA)捕获编码器各个阶段的特征依赖。选取西北太平洋海域的海平面异常(sea level anomaly,SLA)与海面温度(sea surface temperature,SST)数据进行建模,实验结果表明DCA-PRUNet涡旋检测的准确率达到95.12%,F1分数达到91.21%,显著优于现有的模型,验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 海洋涡旋 深度学习 金字塔分割注意力 残差学习 双交叉注意力
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基于改进综合水质标识指数法的邛海水质评价 被引量:1
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作者 方佳卉 徐力刚 +4 位作者 蒋名亮 杨军 李超凡 肖克彦 李国祥 《中国环境科学》 北大核心 2025年第3期1351-1363,共13页
本文通过对传统的综合水质标识指数(CWQI)模型进行优化,建立了同时考虑主观权重和客观权重的基于博弈论的改进的综合水质标识指数(ICWQI_(G))模型和考虑权重时间动态的分阶段组合权重的综合水质标识指数(ICWQI_(P))模型,并以邛海作为案... 本文通过对传统的综合水质标识指数(CWQI)模型进行优化,建立了同时考虑主观权重和客观权重的基于博弈论的改进的综合水质标识指数(ICWQI_(G))模型和考虑权重时间动态的分阶段组合权重的综合水质标识指数(ICWQI_(P))模型,并以邛海作为案例依托,选取2020~2023年不同水期11个样点的水质监测数据,使用ICWQI_(G)和ICWQI_(P)模型科学评估了邛海水质状况,验证了改进综合水质标识指数法的科学性.研究结果表明,与传统的CWQI模型相比,改进后的ICWQI_(G)和ICWQI_(P)模型都考虑了TP超标的因素,评价结果更符合研究区域的实际水质情况,并且可以敏锐的识别出更多的污染风险区域与污染程度较严重的水体.ICWQI_(P)采用阶段性权重代替统一权重,能够补偿降水等因素影响的水质指标权重,可以更好地辨识出不同时期影响水质的关键环境变量,得到更准确合理的结果.同时,基于改进的综合水质标识指数法发现,2023年邛海水质劣于2020~2022年,并且邛海水质指标空间差异性显著,西北部湖区的污染程度高于东部和南部湖区.本文改进的ICWQI_(G)和ICWQI_(P)模型在邛海水质评价中表现了更好的合理性,可为邛海水生态环境精细化管理提供理论支撑,对其他类似水体的水质评价工作具有重要的参考价值. 展开更多
关键词 改进的综合水质标识指数 水质评价 阶段性权重 邛海
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基于无人机雷达和光学影像的城市森林地上生物量估算方法建立及应用
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作者 张曈 陈爽 曹书舸 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期581-590,共10页
目前生物量估算的数据来源包括光学、合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)等.利用遥感技术对区域生物量进行反演时,实地样方数据的不足限制了模型反演精度的提升.本研究采用无人... 目前生物量估算的数据来源包括光学、合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)等.利用遥感技术对区域生物量进行反演时,实地样方数据的不足限制了模型反演精度的提升.本研究采用无人机雷达点云数据结合实地调查扩大样本量,试图验证利用机载雷达替代实地调查的可行性,并与光学影像特征(植被指数数据和纹理特征数据)建立植被地上生物量反演模型.结果表明:1)基于LiDAR获取的单株冠幅数据估算的生物量具有较好的精度,与实地测算的生物量的总体误差为1.74%;2)南京龙王山风景区,利用LiDAR数据估算的地上生物量密度为96.78 Mg·hm^(-2),利用光学影像特征模型反演的生物量密度为107.94 Mg·hm^(-2);3)毗邻龙王山的大学校园验证数据结果显示,模型反演生物量密度值为92.6 Mg·hm^(-2),基于LiDAR数据的结果为104.11 Mg·hm^(-2),可以看出所提出的方法具有较好的效果.因此,通过无人机LiDAR和冠幅生物量模型可以扩大样本量,由此建立的影像特征生物量模型具有良好的效果,为大范围生物量反演提供一种可行的方法. 展开更多
关键词 无人机激光雷达 地上生物量 机器学习回归 城市森林 冠层高度模型
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江苏近岸海域沉积物重金属污染特征与源解析
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作者 彭模 邓晓茜 +5 位作者 刘德勇 廖晨峰 王婷 王音璇 王婕 毛龙江 《海洋地质前沿》 北大核心 2025年第7期1-11,共11页
基于2020年江苏近岸海域表层沉积物中7种重金属(Pb、Cr、As、Cu、Zn、Cd和Hg)含量,分析其污染特征并追溯其来源。结果表明,江苏海域表层沉积物的平均粒径由北向南逐渐加粗,除Cr外,其他重金属平均含量均高于江苏海涂土壤环境背景值。2020... 基于2020年江苏近岸海域表层沉积物中7种重金属(Pb、Cr、As、Cu、Zn、Cd和Hg)含量,分析其污染特征并追溯其来源。结果表明,江苏海域表层沉积物的平均粒径由北向南逐渐加粗,除Cr外,其他重金属平均含量均高于江苏海涂土壤环境背景值。2020年,江苏近岸海域整体处于轻度污染水平和轻微潜在生态风险水平。其中,Cd处于重度污染水平和强潜在生态风险水平,其他重金属元素处于轻度污染水平和轻微潜在生态风险水平。江苏海域中海州湾和长江口的重金属含量与污染程度均较高。在江苏近岸海域,2020年Cd和Zn的污染程度比2013年严重。重金属元素与平均粒径呈正相关,与黏土之间的正相关性最高。来源分析结果表明,重金属来源可分为交通航运与工业排放(Pb和Zn)、农业生产活动和生活污水(As和Cd)、成土母质和大气干湿沉降(Cr和Hg)、养殖生产活动(Cu)4类。与APCS-MLR模型相比,PMF模型对江苏海域重金属的自然源的解释相对较差。APCS-MLR模型结果指示,这4类来源对重金属贡献率分别为27.30%、35.55%、31.22%和5.93%。研究结果对保护江苏近岸海域生态环境和合理发展海洋经济具有重要意义。 展开更多
关键词 重金属 污染特征 源解析 沉积物 江苏近海
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基于Transformer构架的海气耦合智能模型对ENSO的预测及订正
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作者 马天翼 智海 +1 位作者 张荣华 周路 《海洋学报》 北大核心 2025年第6期33-46,共14页
厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)作为气候系统中最强的年际变率信号,可对全球的天气和气候产生重要的影响。在全球变暖下,ENSO的演变愈发呈现出复杂、多样的特征,其模拟与预测已成为气候领域极具挑战性的课... 厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)作为气候系统中最强的年际变率信号,可对全球的天气和气候产生重要的影响。在全球变暖下,ENSO的演变愈发呈现出复杂、多样的特征,其模拟与预测已成为气候领域极具挑战性的课题。本研究引入基于Transformer架构开发的热带海气系统多变量智能预测模型——3D-Geoformer,开展ENSO预测的误差分析及订正研究。3DGeoformer模型不同于多数智能模型的仅对ENSO相关的单变量场或时间序列进行预测,实现了对热带太平洋海气系统多变量三维场的准确表征和预测,保证了ENSO预测所需物理过程的完整性。同时,本文针对3D-Geoformer模型在ENSO中存在的春季预测技巧低、赤道西太平洋海表温度(SST)预测能力较弱和极端ENSO事件预测强度偏低等问题,提出了基于经验正交分解(EOF)的季节预测误差订正技术,并应用于对3D-Geoformer预测结果的订正检验。在订正关系构建阶段,通过对1983-2009年的多变量预测场和预测误差场进行EOF分析,构建二者主成分序列间的线性关系,并用于后续误差订正。在测试阶段,利用预测场的EOF主成分系数以及与误差场主成分的线性关系,便可算出对应的预测误差场主成分,进而得到预测误差场和校正的预测场。结果显示,使用3D-Geoformer模型对赤道西太平洋海表温度预测时,预测误差在0.15℃以下;赤道中东太平洋SST预测误差缩减46.7%。通过比较EOF订正前后的3D-Geoformer模型对赤道太平洋SST预测结果的异常相关系数(ACC)的差值,结果发现,ACC的差值均有正值区,表明经过EOF订正后的模型预测准确度提高,且优化了3D-Geoformer模型在训练过程中使用第6次耦合模式比较计划(CMIP6)的气候模式数据引起的“冷舌偏差”问题。模型对提前12个月对2015-2016年El Ni?o的预测订正结果显示,赤道西太平洋地区SST误差控制在0.5℃以内,赤道东太平洋SST预测误差减小约75%,误差范围缩至±0.5℃以内。本研究揭示了基于EOF分解的季节预测误差订正方法在改善模式预测中的应用价值,为进一步提高智能模型预测ENSO的精度提供了新方法,也为地球科学领域相关的模拟预测、误差分析研究提供了新思路。 展开更多
关键词 ENSO预测 EOF统计订正 TRANSFORMER 3D-Geoformer
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长江干支流沿岸城市污染密集型产业时空演变及其驱动因素分析
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作者 罗畅 段学军 邹辉 《生态与农村环境学报》 北大核心 2025年第1期52-60,共9页
污染密集型产业发展状况可以揭示城市绿色发展过程,本文利用2000—2020年长江干支流沿岸64个城市的工业产值和地理区位数据,探索污染密集型产业空间格局演化及转移特征。结果表明:(1)污染密集型产业产值在工业总产值中占比逐步下降,2015... 污染密集型产业发展状况可以揭示城市绿色发展过程,本文利用2000—2020年长江干支流沿岸64个城市的工业产值和地理区位数据,探索污染密集型产业空间格局演化及转移特征。结果表明:(1)污染密集型产业产值在工业总产值中占比逐步下降,2015—2020年产值增速出现负增长,反映产业结构进入转型调整期;(2)从流域特征来看,污染密集型产业自长江下游向中上游转移和扩散的趋势愈发显著,支流沿岸城市成为产业转移的主要承接地;从行业特征来看,污染密集型产业总体上分布较为集中,但多数行业产业集中度随时间变化呈波动下降趋势。(3)产业结构、外向度、劳动力成本和基础设施是驱动长江干支流沿岸污染密集型产业空间布局演化的主要因素。 展开更多
关键词 污染密集型产业 格局演变 驱动因素 岸线 长江经济带
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基于CMIP6的广西西江流域未来干旱变化特征与人口暴露度预估
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作者 秦年秀 文凤 +2 位作者 汪军能 何继业 姜彤 《热带地理》 北大核心 2025年第4期621-636,共16页
文章利用CMIP6气候模式和人口预测数据,预估了3种共享社会经济路径(SSPs)情景下广西西江流域2021-2100年干旱变化以及人口暴露度。研究发现:1)CMIP6多模式耦合平均法在预测气候变量和干旱事件具有较高有效性。未来,西江流域气温和降水... 文章利用CMIP6气候模式和人口预测数据,预估了3种共享社会经济路径(SSPs)情景下广西西江流域2021-2100年干旱变化以及人口暴露度。研究发现:1)CMIP6多模式耦合平均法在预测气候变量和干旱事件具有较高有效性。未来,西江流域气温和降水在不同情景下均呈上升趋势,气候变化影响愈发显著。2)通过SPEI指数分析,发现西江流域历史与未来干旱化趋势明显增加,不同情景下未来干旱的变化速率、发生时间、频率、强度等特征存在显著差异、变化复杂。低排放情景下干旱有望缓解,而高排放情景下干旱将全面加剧。3)西江流域未来不同程度干旱空间变化差异明显。低排放情景远期干旱基本消失,中等排放情景影响范围和强度均可能加剧,高排放情景则全面恶化,干旱态势严峻。4)人口暴露度与不同排放情景高度相关,低排放情景下人口暴露度显著降低,中、高排放情景下则大幅增加,尤其是远期重旱人口暴露度激增。5)气候变化是影响人口暴露度的主要因素,但人口增长与结构变化亦不容忽视,需制定差异化适应措施,通过积极减排和可持续发展路径降低干旱风险。 展开更多
关键词 干旱变化特征 人口暴露度 CMIP6 SSPs情景 气候变化 广西西江流域
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祁连山南麓温性草原时空演变及其对气候变化的响应
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作者 俞文政 于龙辉 +3 位作者 周华坤 魏柱灯 周雅文 王珉焱 《生态学报》 北大核心 2025年第8期3700-3715,共16页
为探究高寒草地生态系统在垂直地带性上对气候变化的响应机制,选择祁连山南麓温性草原为研究对象,深入分析了1987—2019年祁连山南麓温性草原的时空演变特征,定量评估了关键气候因子对温性草原面积变化的相对重要性,揭示了温性草原面积... 为探究高寒草地生态系统在垂直地带性上对气候变化的响应机制,选择祁连山南麓温性草原为研究对象,深入分析了1987—2019年祁连山南麓温性草原的时空演变特征,定量评估了关键气候因子对温性草原面积变化的相对重要性,揭示了温性草原面积变化对各气候因子变化的非线性响应关系及阈值。结果表明:(1)1987—2019年祁连山南麓温性草原面积呈增加趋势,增加速率为28.3 km^2/a,增加区域主要集中在青海湖周边及河谷谷底和青海南山海拔3000 m以上山区,而减少区域则集中在青海湖东部的沙地和青海南山海拔3000 m以下地区;垂直方向上,温性草原向海拔2900 m以上高程区迁移,且向坡度25°以上山地以及平地和半阳坡迁移。(2)气温、降水和风速是影响该地区温性草原面积变化的主要气候因素,其中9月降水贡献率最高(20.6%),风速贡献率次之(18.5%)。(3)降水、风速和气温等气候因子以复杂的非线性方式共同影响温性草原面积变化。当该地区9月降水变化率在0.2—0.5 mm/a,风速变化率在-0.005—-0.0025 m s^(-1)a^(-1),3月气温变化率在0.01—0.02℃/a时,4月、8月气温变化率在0.02—0.06℃/a时,7月气温变化率在0.02—0.03℃/a时,温性草原面积的增加趋势最为明显;在其他情况下面积的增加趋势有所减缓,但并未呈现负增长。研究结果将为祁连山南麓地区温性草原植被保护、恢复和管理提供科学决策支持。 展开更多
关键词 祁连山南麓 温性草原 时空演变 气候变化 响应规律
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基于机器学习的FY-4A气溶胶光学厚度反演
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作者 陈薪 施国萍 《自然资源遥感》 北大核心 2025年第1期213-220,共8页
我国新一代静止气象卫星FY-4A搭载了先进静止轨道辐射成像仪(advanced geostationary radiation imager,AGRI),为了针对AGRI数据的特点开发基于机器学习算法的高时空分辨率AGRI气溶胶数据集,利用2021年中国及周边地区67个全球地基气溶... 我国新一代静止气象卫星FY-4A搭载了先进静止轨道辐射成像仪(advanced geostationary radiation imager,AGRI),为了针对AGRI数据的特点开发基于机器学习算法的高时空分辨率AGRI气溶胶数据集,利用2021年中国及周边地区67个全球地基气溶胶自动观测网络系统(aerosol robotic network,AERONET)站点数据,选取AGRI数据中表观反射率数据、观测角度数据、高程和MODIS的地表反射率等因子,采用随机森林(random forest,RF)、梯度增强回归(gradient boosting regression tree,GBRT)、极端梯度增强(extrme gradient boosting,XGBoost)和反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)4种机器学习方法反演气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)。根据模型评价指标选择最优模型,实现基于FY-4A的AOD反演,空间分辨率4 km,并与时刻相近的MODIS气溶胶产品进行对比分析。结果表明:4种机器学习建立的AOD反演模型相关系数R均在0.90以上,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和均方根误差(root mean square error,RMSE)均在0.09和0.14以下,机器学习模型对AOD反演具有一定的可行性;GBRT模型在4种机器学习中反演精度最优,验证误差中R为0.82,MAE为0.16,RMSE为0.25,47%的反演结果落在期望误差内,表明GBRT反演出的FY-4A AOD与站点观测值基本一致;将GBRT模型反演的AOD结果与MODIS气溶胶产品进行对比验证,发现FY-4A AOD反演结果与MODIS AOD在空间分布上具有较好的一致性,83.57%的网格偏差集中在[-1.0,0)之间,FY-4A AOD反演值相对MODIS AOD略高。 展开更多
关键词 机器学习 气溶胶光学厚度 FY-4A/AGRI数据 AERONET MODIS AOD产品
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千年时间序列中农田土壤碳氮演化过程研究
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作者 王智 郑光辉 +2 位作者 焦彩霞 曾荣 赵成义 《土壤》 北大核心 2025年第2期414-422,共9页
准确评估农田土壤碳氮含量、储量的动态演变过程对于制定高效的土壤管理政策、了解土壤生产潜力等具有重要意义。本研究以浙江东部慈溪地区围垦年限为30、60、120、170、200、280、350、550、950、1 100 a的水稻土剖面建立千年时间序列... 准确评估农田土壤碳氮含量、储量的动态演变过程对于制定高效的土壤管理政策、了解土壤生产潜力等具有重要意义。本研究以浙江东部慈溪地区围垦年限为30、60、120、170、200、280、350、550、950、1 100 a的水稻土剖面建立千年时间序列,探究该地区1 m深土壤剖面中碳氮含量、储量的演变过程与趋势。结果表明,碳氮含量随土层深度增加呈减小趋势,随围垦年限增加呈波动增大趋势,30 cm和550 a分别是碳氮属性在土层深度和时间上变化的转折点;约53%和46%的碳、氮存储在0~30 cm范围内,说明采样深度在碳氮的固存估计中起到重要作用;碳氮储量在千年成土时序内呈现线性或指数性的增长趋势,在本研究的时段范围内围垦土仍具备较强的固碳、固氮能力。研究结论可为当地土壤质量管理和农业可持续发展提供理论支撑。 展开更多
关键词 土壤时间序列 有机碳 全氮 碳氮储量 滩涂土壤
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千年时序滨海耕地土壤有机碳的演变特征分析
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作者 丁煜 赵成义 郑光辉 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期591-600,共10页
海岸带是海-陆界面有机碳固定和储存的关键区域,滨海耕地土壤长时间尺度发育下有机碳形成了显著的时空演变特征与规律.本研究的目的是分析南黄海粉砂-淤泥质海岸带剖面土壤有机碳千年以来的垂直分布特征和时间演变规律.依据历史海岸线... 海岸带是海-陆界面有机碳固定和储存的关键区域,滨海耕地土壤长时间尺度发育下有机碳形成了显著的时空演变特征与规律.本研究的目的是分析南黄海粉砂-淤泥质海岸带剖面土壤有机碳千年以来的垂直分布特征和时间演变规律.依据历史海岸线位置在研究区内北部射阳和中部东台两个地区共采集20个1 m深的土壤剖面,分析了土壤有机碳质量分数(SOCC)、密度(SOCD)和储量(SOCS)的时空分布特征及其与土壤理化属性的相关性.结果表明:1)千年以来滨海耕地土壤剖面有机碳质量分数在1.00~24.44 g·kg^(-1)内变化,有机碳密度在0.13~2.78 g·m^(-2)内变化,两地区内有机碳质量分数和密度均随深度增加而降低;2)土壤有机碳储量的时间累积函数在两地区内有所差异,射阳地区有机碳储量随成土年龄表现为线性函数,而东台地区有机碳储量随成土年龄表现为对数函数,成土母质的差异是造成两地区碳储量不同时间演变函数的主要原因之一;3)滨海耕地土壤有机碳与土壤理化属性显著相关.两个采样地区相比,射阳地区的土壤有机碳与容重、全盐量的相关系数更高,而东台地区的有机碳与土壤质地的相关系数更高.该研究可为理解滨海耕地土壤碳库的动态特征和长期储存机制提供重要参考. 展开更多
关键词 土壤序列 滨海土壤 有机碳质量分数 有机碳储量 时空演变
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基于随机森林的降水产品降尺度及其水文适用性评估
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作者 陈多妍 史岚 《自然资源遥感》 北大核心 2025年第2期66-79,共14页
全球卫星降水计划(global precipitation measurement mission,GDM)等降水产品以连续分布、空间范围广等优势被广泛应用于流域研究,但存在精度不足、空间分辨率低等问题。该文基于随机森林(random forests,RF)降尺度模型融合多源影响因... 全球卫星降水计划(global precipitation measurement mission,GDM)等降水产品以连续分布、空间范围广等优势被广泛应用于流域研究,但存在精度不足、空间分辨率低等问题。该文基于随机森林(random forests,RF)降尺度模型融合多源影响因子生成2种高空间分辨率的日降水产品RF1和RF2,并输入HEC-HMS(the hydrologic engineering centers-hydrologic modeling system)模型中模拟信江流域日径流量变化,评价RF1和RF2对GPM水文适用性的改进。结果表明:RF1和RF2均能改进GPM的数据精度与分布细节,RF2相关性更高、误差更小,探测降水事件的命中率方面RF1更优;RF1与GPM模拟的径流曲线相似且有较大改善,RF2修正了GPM的部分高估且在部分时段更接近真实流量曲线峰值,但因站点分布不均影响了对地形复杂区的预测,模拟精度受限。总体上看,RF1和RF2都能够有效反映信江流域的日降水变化情况,不同程度改进了GPM在水文应用能力。 展开更多
关键词 降尺度 GPM 随机森林 径流模拟 信江流域
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天山北坡土壤水分时空变化及驱动力分析
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作者 李泓儒 李超凡 《水土保持学报》 北大核心 2025年第3期135-146,153,共13页
[目的]分析天山北坡土壤水分的时空变化特征及其影响因素,探讨耕地扩张对土壤水分的影响。[方法]基于2000—2020年的1 km日尺度土壤水分数据、土地利用数据、气象数据等数据,采用TheilSen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Pear... [目的]分析天山北坡土壤水分的时空变化特征及其影响因素,探讨耕地扩张对土壤水分的影响。[方法]基于2000—2020年的1 km日尺度土壤水分数据、土地利用数据、气象数据等数据,采用TheilSen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Pearson相关系数分析,研究0~50 cm土层的土壤水分变化,并通过地理探测器模型探讨影响土壤水分的主要因素及其空间分异特征。[结果]2000—2020年,天山北坡0~50 cm土层土壤水分总体呈减少趋势,尤其在0~10 cm土层变化最显著。不同土地利用类型下,耕地土壤水分显著下降,而林地和未利用地的变化不显著,草地土壤水分呈轻微上升趋势;土壤水分平均值依次为林地>草地>耕地>未利用地。空间分布上,大部分地区土壤水分呈减少趋势,但北部、南部和东部山脉区域土壤水分则有所增加。不同海拔的土壤水分普遍呈下降趋势;随着海拔的升高,土壤水分逐渐增加。未利用地转为耕地时,各深度层次的土壤水分均有所增加,0~10 cm土层尤为显著。草地转为耕地后土壤水分减少幅度较小,而林地转为耕地则各深度层次的减少幅度较大,特别是在40~50 cm土层。植被类型、降水和潜在蒸散发对土壤水分的影响最大,影响力分别为0.63、0.57和0.51,其中降水与植被类型的交互对土壤水分空间异质性影响最为显著。[结论]天山北坡2000—2020年土壤水分呈下降趋势,80%以上区域土壤水分减少。耕地的土壤水分显著下降,林地、草地转为耕地时土壤水分下降。土壤水分变化主要受到降水与植被类型交互作用的显著影响。 展开更多
关键词 土壤水分 趋势分析 时空变化 地理探测器
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土壤碳氮比的可见-近红外与中红外光谱预测
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作者 孔祥麒 高维常 +5 位作者 潘文杰 蔡凯 杨静 李德成 郑光辉 曾荣 《土壤学报》 北大核心 2025年第3期653-664,共12页
土壤碳氮比(C/N)不仅可以反映土壤质量,也可以衡量土壤碳氮元素的营养平衡状况,其数值和等级的快速准确测定对指导实时科学施肥和提升土壤质量具有重要意义。本研究利用贵州省501个烤烟-玉米轮作典型农田耕层(0~20 cm)土壤样品的可见-... 土壤碳氮比(C/N)不仅可以反映土壤质量,也可以衡量土壤碳氮元素的营养平衡状况,其数值和等级的快速准确测定对指导实时科学施肥和提升土壤质量具有重要意义。本研究利用贵州省501个烤烟-玉米轮作典型农田耕层(0~20 cm)土壤样品的可见-近红外光谱(VNIR)和中红外光谱(MIR)信息以及总有机碳(TOC)、全氮(TN)和C/N数据,对光谱进行Savitzky-Golay(SG)平滑去噪和标准规一化处理后,分别应用偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和Cubist三种方法进行建模,通过直接预测C/N和间接预测(先分别预测TOC和TN再计算C/N)两种方式构建了土壤C/N预测模型,并对C/N数值和等级预测精度进行了解析。结果表明:(1)对于C/N数值预测,虽然最优预测策略为MIR-PLSR的直接预测,但预测精度(相对标准误差,RPD)仅为1.20;(2)C/N等级可以被准确预测,最优策略为MIR-PLSR模型的直接预测,等级判定精度为0.71;(3)C/N数值预测精度较低的原因主要有两方面,其一是烟田较为一致的严格施肥措施降低了耕层土壤碳氮含量的空间差异,从而也降低了C/N的空间变异(变异系数为17.15%,中度变异),二是C/N与VNIR、MIR光谱的相关性均较低。因此,基于MIR-PLSR可以对C/N等级进行直接预测。 展开更多
关键词 土壤有机碳 碳氮比 偏最小二乘回归 高光谱预测
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基于机器学习和自适应卡尔曼滤波的WRF预报气温降尺度研究--以河北崇礼为例
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作者 梁晶鹏 祝善友 +2 位作者 张楠 张桂欣 徐永明 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期463-475,共13页
山区地形复杂,气温空间异质性强,气温精细化预报的精度和空间分辨率通常无法满足应用需求。因此,提出了一种机器学习和自适应卡尔曼滤波相结合的降尺度与偏差订正(DOWN+BC)方法,以提高山区气温预报的精度和空间分辨率。该方法首先利用... 山区地形复杂,气温空间异质性强,气温精细化预报的精度和空间分辨率通常无法满足应用需求。因此,提出了一种机器学习和自适应卡尔曼滤波相结合的降尺度与偏差订正(DOWN+BC)方法,以提高山区气温预报的精度和空间分辨率。该方法首先利用随机森林模型将1 km空间分辨率的逐时天气研究与预报(weather research and forecasting,WRF)模型预报气温降尺度到30 m,再利用一阶自适应卡尔曼滤波模型和极端梯度提升模型(extreme gradient boosting,XGBoost)进行偏差订正。结果表明,DOWN+BC方法在预报气温降尺度与偏差订正方面效果良好;随机森林降尺度结果能够更为准确地表达近地表气温空间分布的详细特征,纹理更加丰富;与WRF预报结果相比,一阶自适应卡尔曼滤波模型订正后的均方根误差和平均绝对误差在自动气象站位置上分别降低了1.39和1.13℃,在空间分布上分别下降了1.19和0.97℃。 展开更多
关键词 机器学习 气温 偏差订正 降尺度 山区地形
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