基于最大光能利用率动态校正的京津冀地区植被碳汇反演研究

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作者 姜雪梅 曹永强 +2 位作者 么嘉棋 刘子华 周姝含 《生态学报》 北大核心 2025年第13期6374-6389,共16页

陆地生态系统在全球碳循环中扮演重要角色,植被碳汇能力是衡量生态系统质量与气候变化响应的重要指标。近年来,京津冀地区作为我国首都经济圈,其植被碳汇对区域绿色发展和“双碳”目标具有重要意义。然而,已有研究在碳汇反演中面临光能... 陆地生态系统在全球碳循环中扮演重要角色,植被碳汇能力是衡量生态系统质量与气候变化响应的重要指标。近年来,京津冀地区作为我国首都经济圈,其植被碳汇对区域绿色发展和“双碳”目标具有重要意义。然而,已有研究在碳汇反演中面临光能利用率等经验参数鲁棒性差等问题,导致碳汇估算结果存在较大不确定性。研究基于2003—2022年长时序多源主被动卫星遥感传感器估计京津冀碳汇时空变化。结合GEDI高分辨率激光雷达改进了植被最大光能利用率的动态校正方法,优化了CASA模型对NPP的模拟能力;基于土壤异养呼吸模型,估算了近20年京津冀地区的NEP;运用SHAP模型量化了气温、降水和太阳辐射等环境因子对植被碳汇的驱动作用及其非线性交互关系。结果表明:(1)基于GEDI实现了对最大光能利用率长时间序列的动态校正,森林的光能利用率模拟值最大为0.667—0.712 gC/MJ,这一改进方法能够可靠地对京津冀地区NPP进行模拟。(2)NEP多年均值为179.17 gC m^(-2)a^(-1),季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,空间上呈现从冀北山区向东南部平原和城市区域递减的分布特征,且森林对京津冀NEP的贡献率达47.60%。(3)各驱动因子对NEP的重要性和主效应程度为气温>降水>太阳辐射,且气温和降水对NEP的正交互作用最强。研究结论可促进对京津冀地区植被碳汇动态变化机制的理解,同时为制定生态管理和气候变化适应策略提供科学依据。 展开更多

关键词 植被碳汇 最大光能利用率 SHAP模型 驱动因子 京津冀地区

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京津冀地区能源消费碳排放量变化及其影响因素

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作者 李静 王坤 +4 位作者 陈奕伶 李佳音 曹永强 崔铁军 陈睿山 《天津师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期54-62,共9页

为核算京津冀地区的能源消费碳排放量并分析其影响因素,基于2000—2019年京津冀地区能源消费数据,采用《IPCC国家温室气体清单指南》的计算方法,测算能源消费的碳排放量,并采用MK趋势法和突变点法分析碳排放量的变化特征,采用卡亚模型和... 为核算京津冀地区的能源消费碳排放量并分析其影响因素,基于2000—2019年京津冀地区能源消费数据,采用《IPCC国家温室气体清单指南》的计算方法,测算能源消费的碳排放量,并采用MK趋势法和突变点法分析碳排放量的变化特征,采用卡亚模型和LMDI算法分析各区域的能源结构和碳排放量影响因素贡献的差异.结果表明:①2000年以来,京津冀地区能源消费碳排放量增长速率明显变缓,自2011年起,碳排放增长率控制在3.72%以下.②2000—2019年,能源结构整体上得到优化,电力和天然气的占比分别从8%和1%提高到13%和10%,煤炭和石油的占比分别从67%和24%下降到57%和20%.③北京、天津和河北处于“双碳”目标的不同阶段,北京碳排放量已经到达峰值并呈下降趋势,天津接近“碳达峰”目标,而河北碳排放量尚未“达峰”,但增速显著放缓.④整体上,能源消费强度和能源结构对碳排放起到抑制作用,经济发展和人口规模对碳排放起到拉动作用.未来要持续优化能源结构和产业结构,并实施京津冀各区差异化CO_(2)减排方案. 展开更多

关键词 京津冀地区 碳排放 能源消费 能源结构 影响因素

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基于可解释性分析的黄河流域生态系统NPP时空异质性研究

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作者 刘子华 王海军 +3 位作者 曹永强 徐方 王菲 王金珂 《人民黄河》 北大核心 2025年第6期103-109,共7页

为了丰富对生态净初级生产力(NPP)的研究并为黄河流域生态系统良性发展、碳汇能力提升等提供参考,以2000—2020年为研究期,把黄河流域分为中温带半干旱地区(Ⅰ区)、暖温带半湿润地区(Ⅱ区)、高原半干旱地区(Ⅲ区)3个生态区域,依据多源... 为了丰富对生态净初级生产力(NPP)的研究并为黄河流域生态系统良性发展、碳汇能力提升等提供参考,以2000—2020年为研究期,把黄河流域分为中温带半干旱地区(Ⅰ区)、暖温带半湿润地区(Ⅱ区)、高原半干旱地区(Ⅲ区)3个生态区域,依据多源遥感数据,采用CASA模型计算黄河流域及3个生态区域年和月两种时频的NPP值,并引入SHAP可解释性分析方法,解构NPP变化与气温、降水量、NDVI、太阳辐射强度4个自然因子间的关系,探究NPP变化的主导因子,主要结论如下:1)从空间维度来看,黄河流域NPP分异性显著,高值出现在Ⅱ区、低值广泛分布在Ⅰ区和Ⅲ区,各生态区域NPP均值大小排序为Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区,黄河干流沿线NPP较同纬度其他区域的高;2)从时间维度来看,黄河流域NPP在研究期波动上升、在年内具有明显的季节性变化,研究期NPP上升的面积占比为47.17%、下降的面积占比为3.33%,3个生态区域中NPP上升最显著的是Ⅱ区,研究期黄河流域NPP上升速度逐渐减缓;3)从流域整体来看,NDVI对NPP变化的影响最大且其与太阳辐射强度的交互效应较大,但各生态区域NPP变化的主要驱动因子有所不同,Ⅰ区为NDVI、Ⅱ区为地表温度、Ⅲ区为NDVI;4)黄河流域各生态区域提升NPP的策略应因地制宜、各有侧重点,并充分重视各自然因子间的交互效应。 展开更多

关键词 生态系统 净初级生产力 碳汇 可解释性分析 黄河流域

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基于RUSLE模型的京津冀地区土壤侵蚀时空变化分析 被引量：4

4

作者 李静 曹永强 +3 位作者 么嘉棋 贾国栋 权学烽 翟浩然 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第4期186-199,共14页

【目的】土壤侵蚀是一种日益严重的生态问题,已经成为全球性的环境挑战,对人类的生存和可持续发展产生了极大的威胁。因此基于多源遥感数据,【方法】通过RUSLE模型和地理探测器模型研究了1990—2020年京津冀地区土壤侵蚀在时空尺度上的... 【目的】土壤侵蚀是一种日益严重的生态问题,已经成为全球性的环境挑战,对人类的生存和可持续发展产生了极大的威胁。因此基于多源遥感数据,【方法】通过RUSLE模型和地理探测器模型研究了1990—2020年京津冀地区土壤侵蚀在时空尺度上的动态变化,并对其驱动因素进行了分析。【结果】结果显示:(1) 1990—2020年京津冀地区的土壤侵蚀总体呈现东南低西北高的分布特征,且以微度和轻度侵蚀为主,其百分比达到73.79%。(2)京津冀大部分地区土壤侵蚀等级主要由高向微强度侵蚀转移,且转移比例都在50%以上,整体有所好转,但存在局部加剧。(3)各个影响因子对土壤侵蚀的解释力依次为:坡度>高程>土地覆盖类型>植被覆盖度>降雨量>人口密度>GDP。【结论】相关结论可为水土流失治理以及防治提供一定的科学参考,同时也可为其他地区的土壤侵蚀治理提供参考。 展开更多

关键词 土壤侵蚀 RUSLE模型 卫星遥感 京津冀地区 地理探测器 时空分布

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海河流域水-能-碳系统耦合协调发展及驱动因素研究 被引量：2

5

作者 李情情 曹永强 +2 位作者 王菲 范帅邦 陈敏 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第6期20-31,40,共13页

水、能资源短缺及碳排放超标是制约区域经济转型升级和生态文明建设的主要障碍,探究水-能-碳系统耦合关系是实现区域绿色低碳发展的重要基础。以海河流域水-能-碳系统为核心,基于组合赋权法和综合分析法,构建流域水-能-碳系统综合评价体... 水、能资源短缺及碳排放超标是制约区域经济转型升级和生态文明建设的主要障碍,探究水-能-碳系统耦合关系是实现区域绿色低碳发展的重要基础。以海河流域水-能-碳系统为核心,基于组合赋权法和综合分析法,构建流域水-能-碳系统综合评价体系,利用耦合协调度、障碍度和地理探测器模型,探究2000—2021年海河流域水-能-碳系统耦合协调时空演变特征及驱动因素。结果表明:①海河流域水-能-碳系统的综合发展水平总体上呈上升态势,碳排放系统处于最高位水平,评价指数多年平均值为0.45。②海河流域水-能-碳系统的耦合协调度总体上呈现平稳发展特征,发展水平由濒临失调过渡到中级协调阶段。③地表水资源量、污水处理能力、经济发展水平、产业结构、政府调控能力和居民生活水平是制约水-能-碳系统发展最大的障碍因子和外部驱动因素。研究结果可为促进海河流域经济社会全面绿色转型和可持续发展提供理论支撑。 展开更多

关键词 水-能-碳系统 耦合协调度 障碍度模型 地理探测器 海河流域

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京津冀2000—2021年地表水面积时空变化及其影响因素 被引量：2

6

作者 马彩依 曹洪涛 +2 位作者 崔铁军 张甲波 孙艳艳 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第4期309-320,共12页

[目的]分析京津冀地区各市2000—2021年地表水面积的时空变化趋势、典型湿地的地表水空间形态演变及影响因素,为该区域水资源保护及合理开发利用提供科学参考。[方法]利用JRC全球地表水产品数据集提取2000—2021年京津冀各市不同类型的... [目的]分析京津冀地区各市2000—2021年地表水面积的时空变化趋势、典型湿地的地表水空间形态演变及影响因素,为该区域水资源保护及合理开发利用提供科学参考。[方法]利用JRC全球地表水产品数据集提取2000—2021年京津冀各市不同类型的地表水,分析京津冀各市近22 a地表水面积时空变化趋势,利用形态学空间格局分析模型(MSPA)分析典型区域白洋淀、七里海湿地的地表水空间形态演变,结合气候和人类活动数据,采用相关性分析法,阐明不同城市地表水时空变化的驱动机制。[结果](1)从时间上看,2000—2021年京津冀永久性水体面积整体呈下降趋势,而季节性水体面积整体呈增长趋势。从空间上看,地表水面积动态度减少的重心区域主要集中在都市圈北京、天津、廊坊等城市,而南北方向上“南水北调”中线沿线城市邯郸市、邢台市、石家庄市等城市地表水面积动态度呈现增加趋势。(2)近22 a白洋淀核心湿地地表水面积在2000—2005年逐渐减少,2005年后开始逐渐增加。七里海的核心湿地面积在2000—2010年逐渐减少,2010年后开始逐渐增加。(3)京津冀南部城市最大水体面积与降水量呈正相关,而东部沿海城市呈负相关,显示人类活动与自然补给之间的不平衡性。北京市、承德市、唐山市的用水量与最大地表水面积之间存在显著正相关,显示跨流域调水和生态补水的影响较大。而秦皇岛和天津市则表现为显著负相关和极显著负相关,显示地下水超采对地表水资源有着不利影响。[结论]地表水面积变化受气候和人类活动的显著影响,未来京津冀应通过跨流域调水、节水宣传、生态恢复和减少地下水的开采,有效保护地表水资源,以应对气候和人类活动的影响。 展开更多

关键词 京津冀地区 地表水面积 湿地 时空变化 影响因素

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京津冀水资源生态足迹动态变化与预测 被引量：10

7

作者 宾零陵 蒋睿文 +2 位作者 曹永强 徐奎 韩振涛 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期32-38,57,共8页

采用水资源生态足迹模型、水资源生态承载力模型和水资源可持续利用评价指标对京津冀地区2010-2021年水资源生态足迹进行时空变化趋势分析,并利用长短期记忆时间序列神经网络模型对2022-2026年水资源生态足迹进行了预测。结果表明:2010-... 采用水资源生态足迹模型、水资源生态承载力模型和水资源可持续利用评价指标对京津冀地区2010-2021年水资源生态足迹进行时空变化趋势分析,并利用长短期记忆时间序列神经网络模型对2022-2026年水资源生态足迹进行了预测。结果表明:2010-2021年京津冀地区水资源生态足迹呈先减后增趋势,其中北京生产用水生态足迹逐年下降并低于生活用水生态足迹,天津和河北生产用水生态足迹占比最大;京津冀地区生态环境用水生态足迹均呈波动上升趋势;2010年以来京津冀地区水资源生态足迹呈向中部核心城市转移趋势,各区市水资源生态承载力均远低于水资源生态足迹,呈生态赤字状态,其中,唐山市、辛集市、雄安新区、衡水市生态赤字较大,超过0.5 hm 2/人,水资源供需严重不平衡;京津冀地区万元GDP水资源生态足迹总体呈下降趋势,其中河北绝对值远高于北京和天津,节水潜力空间较大;京津冀地区2022-2026年水资源生态足迹呈缓慢上升态势,水资源供需矛盾将进一步加剧。 展开更多

关键词 水资源生态足迹 水资源生态承载力 水资源可持续利用 京津冀地区

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基于PS-InSAR的天津市建设用地演变对地表沉降影响研究 被引量：2

8

作者 张宁月 徐方 +2 位作者 曹永强 么嘉棋 李世金 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第5期477-490,共14页

地表沉降在城市化和工业化中越来越普遍,对人类社会和自然环境具有重要影响。本文以天津市作为研究区域,研究建设用地演变对地表沉降的影响。通过永久散射体干涉测量技术(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Rad... 地表沉降在城市化和工业化中越来越普遍,对人类社会和自然环境具有重要影响。本文以天津市作为研究区域,研究建设用地演变对地表沉降的影响。通过永久散射体干涉测量技术(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,简称PS-InSAR)获取地表形变监测,并结合人类活动强度指数量化地表人类活动。主要结论如下:(1)从时间上看,2016—2023年天津市地表沉降面积整体呈现先减小后增加的趋势,沉降严重区和较严重沉降区占比下降约68%。从空间上看,基本形成了西南部和东部的五处沉降漏斗,并得到明显遏制。(2)2016—2022年天津市建设用地新增面积整体呈上升趋势,增长约45.22%。在其他用地类型基本不变的前提下,建设用地每新增0.1 km^(2),人类活动强度指数约上升0.077。(3)地表人类活动较为剧烈的点位周边,易发生地表沉降,并存在一年左右的滞后效应。增加地表负荷且持续性大面积的人类活动,易导致区域整体不稳定的地表沉降。仅改变地表形态且非持续性、小范围人类活动引发的地表沉降,沉降趋势将逐渐减缓。本文相关结论,对未来城市地表沉降防治、城市建设可持续发展规划和灾害风险评估具有重要意义。 展开更多

关键词 地表沉降 建设用地演变 PS-INSAR 人类活动强度 天津市

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京津冀地区植被覆盖对大气颗粒物浓度的影响 被引量：3

9

作者 翟浩然 么嘉棋 +1 位作者 王光辉 唐新明 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2022年第6期27-33,共7页

针对京津冀地区空气污染现象频发的问题,基于长时序NDVI、空气质量监测站等数据,从多种时间、空间尺度上分析植被覆盖对大气颗粒物浓度的影响。首先分析了NDVI的时空特征变化,然后探究了NDVI和颗粒物浓度的在时间和空间上相关性,最后比... 针对京津冀地区空气污染现象频发的问题,基于长时序NDVI、空气质量监测站等数据,从多种时间、空间尺度上分析植被覆盖对大气颗粒物浓度的影响。首先分析了NDVI的时空特征变化,然后探究了NDVI和颗粒物浓度的在时间和空间上相关性,最后比较了植被区和非植被区空气质量小时均值变化趋势。实验结果表明:NDVI月均值与颗粒物浓度变化趋势相关,研究区整体NDVI与PM2.5、PM10浓度月均值回归方程的R^(2)分别为0.580、0.601;植被覆盖对PM2.5和PM10浓度年均值的最佳影响尺度分别为3 km和2.5 km,各季节的最佳影响尺度中夏季最大、冬季最小;植被覆盖对颗粒物浓度升高有抑制作用,植被区颗粒物浓度的变化比非植被区更加平缓。 展开更多

关键词 归一化植被指数 PM10 PM2.5 京津冀地区 MODIS

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辽宁省旱涝急转特征与趋势研究 被引量：2

10

作者 赵子萌 邵薇薇 +1 位作者 曹永强 任博 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第6期32-43,共12页

【目的】旱涝急转事件有较高的突发性和致灾性,明确辽宁省旱涝急转的特征与趋势,为辽宁省旱涝灾害预警与水资源应急管理提供依据。【方法】旱涝急转指标是进行旱涝急转研究的基础,利用辽宁省19个气象站点1970—2020年的降水数据,分别采... 【目的】旱涝急转事件有较高的突发性和致灾性,明确辽宁省旱涝急转的特征与趋势,为辽宁省旱涝灾害预警与水资源应急管理提供依据。【方法】旱涝急转指标是进行旱涝急转研究的基础,利用辽宁省19个气象站点1970—2020年的降水数据,分别采用长、短周期旱涝急转指数(LDFAI、SDFAI)进行时空特征分析,并指明旱涝急转指数的异同,实现对辽宁省旱涝急转事件的量化识别。【结果】结果表明:(1)1970—2020年辽宁省LDFAI与SDFAI总体呈上升趋势,未来辽宁省干旱转洪涝风险正逐步提升;(2)辽宁省旱涝急转事件的发生概率空间差异性显著并且与辽宁省的降水分配不均密切相关;(3)SDFAI重心变化幅度明显大于LDFAI,LDFAI与SDFAI迁移中心主要集中在辽宁省中部盘锦、鞍山、营口等地。【结论】总体来看,辽宁省旱涝急转现象频发,且具有周期性,强度逐年增大。研究结果可为辽宁省科学应对旱涝灾害和提高水资源应急管理能力提供参考。 展开更多

关键词 旱涝急转 长周期旱涝急转指数 短周期旱涝急转指数 时空分布 辽宁省

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基于卫星遥感的兴凯湖水资源特征变化研究 被引量：2

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作者 郜玉青 曹永强 +3 位作者 么嘉棋 王菲 莫凡 温振 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第4期397-410,共14页

随着全球气候变化和人类活动的加剧,湖泊水资源的动态变化成为生态领域的关键研究课题。湖泊作为地球陆地生态系统中不可或缺的组成部分,其水文特性的变化直接影响着区域水循环、生态平衡和人类福祉。研究湖泊动态变化可为气候系统和人... 随着全球气候变化和人类活动的加剧,湖泊水资源的动态变化成为生态领域的关键研究课题。湖泊作为地球陆地生态系统中不可或缺的组成部分,其水文特性的变化直接影响着区域水循环、生态平衡和人类福祉。研究湖泊动态变化可为气候系统和人类活动的影响机制提供参考。兴凯湖是位于气候敏感区且受人类活动显著影响的内陆湖泊,本文旨在通过ICEsat-1/2、Landsat及GRACE等多源卫星遥感数据深入分析其水资源的动态变化,并结合气象数据与土地利用数据探索气候变化和人类活动对湖泊的影响。结果表明:(1)ICEsat-1监测的兴凯湖2003—2009年年内水位呈现周期性波动,年际水位呈上升趋势;ICEsat-2监测的兴凯湖2018—2022年年内年际水位呈下降趋势,多轨数据显示水剖面变化趋势一致。(2)2003—2021年兴凯湖面积以增加为主,东部与南部增加最明显。(3)GRACE反演的兴凯湖水储量变化呈上升趋势,且季节变化为春季>冬季>夏季>秋季。湖泊水体变化特征与降水有较高的相关性。研究结果可为流域的水资源综合利用与制定生态环境保护措施提供理论依据。 展开更多

关键词 ICEsat-1/2 LANDSAT GRACE 兴凯湖 水资源

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基于多源卫星遥感的中国城市绿地大气污染削减作用研究:Ⅰ.大气污染颗粒物

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作者 么嘉棋 吴舒祺 +2 位作者 冀新慧 胡朵朵 翟浩然 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2024年第4期97-105,共9页

颗粒物是城市大气污染的重要来源,对生态环境和人类健康构成严重威胁。文章利用数学模型和多源卫星遥感数据,量化了2000—2020年中国城市绿地对PM_(2.5)和PM 10的削减量,并分析了其时空变化及环境因素的影响。实验结果表明:植被对PM的... 颗粒物是城市大气污染的重要来源,对生态环境和人类健康构成严重威胁。文章利用数学模型和多源卫星遥感数据,量化了2000—2020年中国城市绿地对PM_(2.5)和PM 10的削减量,并分析了其时空变化及环境因素的影响。实验结果表明:植被对PM的干沉降作用呈现先波动上升再下降趋势,这种变化是因为地方政策驱动下的大气污染物颗粒物浓度骤降导致的;干沉降作用优势树种依次为:常绿阔叶>落叶阔叶>常绿针叶>落叶针叶,其中阔叶林总体占干沉降总量的89.22%;PM_(2.5)削减量与环境影响因子在时域空间上的相干性要比PM 10更加复杂,解释PM变化的最佳变量为降水。关于城市绿地干沉降作用的结论对城市大气污染防治和城市可持续发展有重要意义。 展开更多

关键词 干沉降效应 大气污染 UFORE 小波相干 时空分析

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莱州湾入海河流河口氮来源及转化过程的同位素解析 被引量：1

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作者 张璐瑶 岳甫均 +4 位作者 李军 简锐风 马卓妮 弓耀奇 刘小龙 《中国环境科学》 北大核心 2025年第2期981-990,共10页

为解决莱州湾氮污染问题,本文开展了莱州湾入海河流氮来源及转化过程研究.通过分析水质参数、氮含量、水和硝酸盐的稳定同位素,以明确河流河口水体氮来源及其关键过程.结果表明:水的δD和δ^(18)O与盐度之间具有较好的时空变化一致性,... 为解决莱州湾氮污染问题,本文开展了莱州湾入海河流氮来源及转化过程研究.通过分析水质参数、氮含量、水和硝酸盐的稳定同位素,以明确河流河口水体氮来源及其关键过程.结果表明:水的δD和δ^(18)O与盐度之间具有较好的时空变化一致性,表明入海河口受到较强的海水混合作用影响,并向河流上游显著减弱.丰水期和枯水期NO_(3)^(-)-N占TN比例除个别点较低外,大部分都在37.2%~81.7%和29.5%~95.9%内,表明在大部分河段NO_(3)^(-)-N是主要的无机氮形态;枯水期ρ(TN)和ρ(NH_(4)^(+)-N)在部分样点出现极值,显著高于丰水期,部分水体ρ(NH_(4)^(+)-N)在2mg/L以上,属劣V类水质.2005-2023年间的ρ(NO_(3)^(-)-N)的变化表明,莱州湾入海河流NO_(3)^(-)-N浓度呈“先上升,后下降”趋势.总体上,水体中δ^(15)N-NO_(3)^(-)在丰水期和枯水期的变化范围分别为+5.7‰~+18.6‰和+4.5‰~+20.0‰;δ^(18)O-NO_(3)^(-)为+4.2‰~+13.8‰和-0.5‰~+20.1‰,均无明显季节变化.硝酸盐同位素结果表明莱州湾入海河流主要受硝化作用影响,同时部分河段样点受到反硝化作用影响.枯水期低盐度采样点NO_(3)^(-)-N主要来自于粪肥和污水,丰水期河口大部分采样点受咸潮回溯的影响,并且大部分河段水体受农业施肥影响明显.本研究明确了莱州湾海岸带入海河流河口氮污染源的排放特征和时空差异性,所取得的认识可以为未来环渤海入海河流氮污染的防控和治理提供研究示范和数据参考. 展开更多

关键词 同位素 氮来源 莱州湾 入海河流

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黄河流域生态功能区植被碳汇估算及其气候影响要素 被引量：40

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作者 王菲 曹永强 +2 位作者 周姝含 范帅邦 姜雪梅 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2501-2514,共14页

基于改进的CASA模型和土壤呼吸模型,综合遥感数据、气象数据、植被数据等多源数据类型,以黄河流域为研究对象,估算生态功能区植被碳源/汇,探讨其时空变化及主要气候影响要素。结果显示:(1)黄河流域植被净初级生产力(NPP)在2000—2020年... 基于改进的CASA模型和土壤呼吸模型,综合遥感数据、气象数据、植被数据等多源数据类型,以黄河流域为研究对象,估算生态功能区植被碳源/汇,探讨其时空变化及主要气候影响要素。结果显示:(1)黄河流域植被净初级生产力(NPP)在2000—2020年整体呈波动上升趋势,多年平均NPP值为317.18 gC m^(-2)a^(-1);林地>耕地>沼泽>草地,水体、戈壁、风蚀劣地和裸沙地的NPP总体处于较低值。空间尺度上,黄河流域NPP呈现出南高北低的分布特点,高值区集中在黄土高原农业与草原生态区与汾渭盆地农业生态区交界处,空间差异显著。(2)土壤微生物呼吸量极大值出现2018年,为15.82 gC m^(-2)a^(-1),最小值出现在2004年为14.34 gC m^(-2)a^(-1);空间上呈现从东南往西北、从东往西依次递减的空间分布格局。(3)黄河流域总体呈碳汇属性(碳汇区域超过60%),年均固碳量约为111.02 MgC/a,年均排碳量为-9.96 MgC/a,年均净碳汇总量约为111.41 MgC/a。(4)黄河流域植被碳汇的形成与降水和太阳辐射的相关性最大,气温的影响面积仅占12.44%;当气温为30℃,降水150 mm,太阳辐射550 MJ/m^(2)时,植被固碳能力效果最强。研究结果为区域全面准确地评估陆地生态系统碳源/汇,实现黄河流域高质量发展,达到碳中和目标提供参考依据。 展开更多

关键词 CASA模型 碳汇 气象因子 黄河流域

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铀系不平衡法定量风化壳生成速率:原理、应用和挑战

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作者 贾国栋 徐胜 刘丛强 《地球化学》 北大核心 2025年第3期352-363,共12页

作为岩石圈、水圈、生物圈和大气圈相互作用的界面,风化壳记录了地球不同圈层的演化信息,是地球科学研究的重点内容之一。生成速率作为风化壳最重要的参数之一,是开展风化壳研究的前提和基础。铀系不平衡法是当前定量风化壳生成速率的... 作为岩石圈、水圈、生物圈和大气圈相互作用的界面,风化壳记录了地球不同圈层的演化信息,是地球科学研究的重点内容之一。生成速率作为风化壳最重要的参数之一,是开展风化壳研究的前提和基础。铀系不平衡法是当前定量风化壳生成速率的独特手段,具有其他方法不可比拟的优势,其发展和应用为科学理解风化壳形成和演化提供了不可或缺的数据支撑。本文首先介绍铀系不平衡法定量风化壳生成速率的基本概念和方法,系统梳理模型的发展和测试方法的进步,评述铀系不平衡法在风化壳生成速率确定中的应用,最后总结铀系不平衡法定量风化壳生成速率的难点,并展望该方法未来发展方向。 展开更多

关键词 铀系不平衡法 风化壳 生成速率 形成和演化

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黄河沿线9省区水土资源生态承载力耦合协调分析 被引量：13

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作者 赵子萌 曹永强 +1 位作者 常志冬 王菲 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期121-129,共9页

基于生态足迹模型探讨了黄河沿线9省区水土资源生态足迹和生态承载力时空变化特征,借助耦合协调度模型定量分析了当前水土资源生态承载力协调状况,并进行了耦合协调等级划分。结果表明:2006—2020年9省区人均水资源生态足迹呈下降趋势,... 基于生态足迹模型探讨了黄河沿线9省区水土资源生态足迹和生态承载力时空变化特征,借助耦合协调度模型定量分析了当前水土资源生态承载力协调状况,并进行了耦合协调等级划分。结果表明:2006—2020年9省区人均水资源生态足迹呈下降趋势,在0.70~0.78 hm^(2)之间,省区间水资源生态状况差距明显,除四川、青海、陕西3省外,其余6省区均处于水资源不可持续发展状态;2006—2020年9省区人均土地资源生态足迹呈显著上升趋势,在2.87~5.13 hm^(2)之间,土地资源生态状况空间上存在较大差异,除山东、四川和陕西3省外,其余6省区土地资源均处于不可持续发展状态;9省区水土资源生态承载力耦合协调度在0.2~0.6之间,多数省区处于失调状态;总体来看,9省区水土资源生态状况较差,应高度重视水土资源的协调发展。 展开更多

关键词 生态足迹 水土资源 生态承载力 耦合协调 黄河沿线9省区

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海河流域土地利用与生态系统碳储量变化及预测 被引量：5

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作者 冀新慧 曹永强 +2 位作者 么嘉棋 翟浩然 范军 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期985-995,共11页

以海河流域为研究区域,通过InVEST模型对1990—2020年碳储量状况进行分阶段定量反演,并结合Markov-PLUS模型从数量与空间角度进行未来模拟,最终明确流域碳储量发展趋势及关键驱动因素。结果表明:1990—2020年海河流域碳储量共减少1.30... 以海河流域为研究区域,通过InVEST模型对1990—2020年碳储量状况进行分阶段定量反演,并结合Markov-PLUS模型从数量与空间角度进行未来模拟,最终明确流域碳储量发展趋势及关键驱动因素。结果表明:1990—2020年海河流域碳储量共减少1.30亿t,耕地碳储量损失最大;碳储量高值主要集中在西部与北部山地地区,低值分布于东南部平原地区。人口密度在各阶段解释力占比均超过20%,且呈现增加趋势;年均降水对碳储量空间分异影响最小,最低占0.21%。各因子相互作用对碳储量空间分异解释力显著提高,人口密度与其他因子交互作用对碳储量变化的解释力最强。Markov-PLUS-InVEST预测结果显示,在城市快速发展情景下,2030年碳储量与2020年基本持平,但生态保护情景增加0.88亿t。相关结论可为海河流域进行土地类型间的生态调控及未来规划发展提供理论支撑。 展开更多

关键词 碳储量 InVEST模型 Markov-PLUS模型 土地利用 海河流域

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基于SBAS-InSAR的天津市地表形变对地下水位响应研究

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作者 曹永强 张宁月 +2 位作者 么嘉棋 常奂宇 刘子华 《水资源保护》 2025年第5期238-246,共9页

为定量分析天津市地表形变对地下水位的响应特征,通过小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术获取地表形变监测数据,运用季节性分解算法对2018—2022年地表形变与地下水位数据进行信号分解,在此基础上采用随机森林算法计算地下... 为定量分析天津市地表形变对地下水位的响应特征,通过小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术获取地表形变监测数据,运用季节性分解算法对2018—2022年地表形变与地下水位数据进行信号分解,在此基础上采用随机森林算法计算地下水位各分量对地表形变的相对重要性,并分别采用动态时间规整算法(DTW)、交叉小波变换和Copula函数分析了地表形变各分量对地下水位的响应。结果表明:天津市地表形变基本形成了位于天津市西南部、中部和东部的5处沉降漏斗,地下水位趋势分量、季节分量和残差分量对地表形变的综合特征重要性分别为0.595、0.172、0.233;地表形变与地下水位趋势分量的相似度较高,综合DTW距离为10.59;地表形变与地下水位季节分量存在1 a左右的主共振周期,地表形变相对于地下水位季节性变化的滞后时间为93~132 d;地表形变与地下水位残差分量边缘分布函数值均为0.8时的联合分布概率不小于0.75,二者具有较强的相关性。 展开更多

关键词 地表形变 地下水 SBAS-InSAR 季节性分解 随机森林算法 Copula函数 天津市

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2000—2022年伊犁河流域植被时空变化特征 被引量：2

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作者 李雅倩 杨建华 +1 位作者 夏皓斌 武建军 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2024年第5期741-752,共12页

伊犁河流域横跨中哈两国,生态环境脆弱,深化对全流域植被变化的认识对于该地区生态可持续发展具有重要意义。基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,深入研究了2000—2022年整个伊犁河流域植被的时空变化特征,并对比了中国境内外伊犁河流... 伊犁河流域横跨中哈两国,生态环境脆弱,深化对全流域植被变化的认识对于该地区生态可持续发展具有重要意义。基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,深入研究了2000—2022年整个伊犁河流域植被的时空变化特征,并对比了中国境内外伊犁河流域、不同植被类型、不同高程间植被变化的差异。结果表明:(1)2000年以来伊犁河流域植被总体呈现改善趋势,尤其是哈萨克斯坦境内的植被,然而中国境内植被有退化趋势。植被退化区域的高程集中在1000~3000 m之间;草地和耕地以改善为主,林地则相反。(2)过去20 a间,伊犁河流域植被总体波动较小,但中国境内流域植被的波动性较大。与林地和耕地相比,草地的波动性更大。高程在2500~3000 m区域内的植被波动小。(3)未来伊犁河流域植被状况以持续改善为主,持续改善面积约占全流域面积的52%。草地持续改善的面积占比高于耕地和林地。高程低于1000 m和高于3000 m区域的植被以持续改善为主。研究结果将有助于加深对伊犁河流域植被变化特征的理解,为流域生态环境保护提供科学参考。 展开更多

关键词 MODIS EVI 变化趋势 持续性 伊犁河流域

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江西龙南花岗岩风化壳形成和演化的铀系不平衡约束

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作者 贾国栋 徐胜 刘丛强 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期366-379,共14页

花岗岩风化壳在我国华南地区广泛分布,其形成和演化对地貌、生态环境和矿产资源等具有重要影响。作为风化壳最基本的参数之一,生成速率是理解风化壳形成和演化的关键因子。铀系不平衡法是当前广泛应用于确定风化壳生成速率的重要地球化... 花岗岩风化壳在我国华南地区广泛分布,其形成和演化对地貌、生态环境和矿产资源等具有重要影响。作为风化壳最基本的参数之一,生成速率是理解风化壳形成和演化的关键因子。铀系不平衡法是当前广泛应用于确定风化壳生成速率的重要地球化学手段,由于稀释剂获取困难,我国开展的研究较少。本研究以江西龙南花岗岩风化壳剖面为研究对象,开展铀系不平衡研究以确定其生成速率。研究结果显示:风化壳剖面中U和Th的含量范围分别为(3.25~3.39)×10^(-6)和(41.46~47.67)×10^(-6);活度比(^(234)U/238U)a、(^(230)Th/^(234)U)a和(^(230)Th/^(232)Th)a范围分别为1.008~1.023、1.063~1.112和0.239~0.271。通过铀系不平衡法对铀系同位素进行拟合后得到风化壳20~120 cm区域的演化时间约为841 ka,据此确定风化壳的生成速率约为1.2 m/Ma。本研究中,控制风化壳生成速率的因素主要是表层覆盖,气候和构造的影响很小。此外,由于风化壳的生成速率远低于宇宙成因核素确定的剥蚀速率,因此风化壳的演化状态为厚度逐渐减小的非稳态。 展开更多

关键词 铀系不平衡法 生成速率 花岗岩风化壳 演化状态 非稳态

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