青藏高原东北部更尕海7—9月水-气界面CH_(4)、N_(2)O交换通量变化及其影响因素

为了解青藏高原浅水草型湖泊水-气界面CH_(4)与N_(2)O通量的交换机制,以青藏高原东北部的更尕海为例,分别在2021年7月、8月、9月采用漂浮静态箱-气相色谱仪法对其水-气界面CH_(4)、N_(2)O交换通量进行连续、定点观测,并结合流域气象、湖泊水环境探讨其影响因素。结果表明:(1)更尕海水-气界面CH_(4)交换通量平均值为0.557 mg(/m^(2)·h),整体表现为源;N_(2)O交换通量平均值为-0.100μg(/m^(2)·h),整体表现为弱汇。(2)在空间上,受水生植物分布差异影响,更尕海黄苔分布区为水-气界面CH_(4)排放的热点区域,其次为狐尾藻分布区,无植被分布区最低。N_(2)O交换通量的变化受污染负荷的影响,粪便排放区是N_(2)O排放的热点区域。(3)在时间上,CH_(4)交换通量的变化则受温度影响,CH_(4)排放峰值主要出现于15:00时;N_(2)O交换通量的变化与沉水植物的光合作用有关。沉水植物光合作用向水体释放O_(2)并使pH升高,从而抑制了沉积物中的反硝化作用与微生物活性,使得湖泊整体表现为N_(2)O的“汇”。(4)相较于中国东部湖泊,青藏高原气压低,使得水体DO含量相对较低,减弱了水体对CH_(4)的氧化作用,还降低了水体中CH_(4)的溶解度,导致青藏高原湖泊CH_(4)排放通量显著高于中国东部湖泊。而青藏高原湖泊受人类活动的干扰较小,外源性污染较轻,造成该区域N_(2)O排放通量显著低于中国东部湖泊。

气候变化对高寒山区流域径流量的模拟及预测

柴达木盆地气候干旱、水资源缺乏、生态脆弱,盆地周围的高寒山区是其重要的水资源形成区。关注柴达木盆地高寒山区流域未来气候变化及相应径流变化具有重要意义,然而相关研究较少。本研究选取柴达木盆地东北部典型高寒山区流域—巴音河上游祁连山区,采用局部缩放法和方差缩放法,基于实测降水、温度数据对CMIP6下BCC-CSM2-MR模式SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.53种气候情景未来气候变化数据进行校准,将校准后的气候数据与SWAT模型耦合,模拟及预测历史及未来时期气候变化对巴音河出山径流的影响。结果表明,SWAT模型对巴音河出山径流的模拟效果满足评价标准,其适用性较好;巴音河上游祁连山区在3种气候情景下,2015—2100年降水量、最高温度、最低温度、出山径流量均增加,暖湿化趋势较为明显;3种情景下,2015—2100年巴音河流域地表径流将呈现先增加后减少的趋势。侧向流、地下径流、总产水量、融雪量将呈现增加趋势。研究结果可为柴达木盆地水资源管理和可持续发展提供科学依据和理论支撑。

近50年来中国西北地区尘暴发生及其可能的动力机制

结合美国国家环境预报中心及国家大气研究中心再分析气候资料,通过考察1960-2007年中国西北地区137个站点春季累计尘暴发生频次与研究区和西伯利亚地区的温度、气压、风速等气候因子之间的相关关系,初步揭示了西北地区春季尘暴发生的演化趋势及其潜在动力机制.研究表明,1960-2007年中国西北地区尘暴频次总体呈减少趋势;西伯利亚和西北地区上一年冬季和当年春季均温与尘暴频次均呈显著负相关;西伯利亚和西北地区冬春季温差、气压差与尘暴频次均呈正相关.初步研究表明,近20年来,西伯利亚和西北地区温度的升高以及西伯利亚地区较高的增温幅度导致尘暴发生区平均风速的减小,是尘暴频次减少的主要动力原因.

自然地理学线上线下混合式教学模式探究

线上线下混合式教学模式在教学中应用潜力较大,如何将线上、线下教学有效融合成为当前十分重要的教学问题。基于此,以自然地理学课程为例,对自然地理学的课程内容进行重组与整合,对教学方式进行设计与安排,对课程资源进行选择与加工,以此提升课程线上线下混合式教学效果。

青藏高原东北部更尕海沉积软体动物壳体同位素初步研究

文章通过建立更尕海湖泊沉积岩芯软体动物化石属种组合,对比分析了软体动物壳体碳氧同位素的种内、种间变化。结果显示,壳体氧同位素种内变化较小,通常小于0.3‰;相同属不同种的壳体氧同位素种间差异约为0.3‰,但较相同属种的波动幅度大:不同属种的壳体氧同位素的种间差异最大,且波动幅度更大一些。壳体碳同位素的种内和种间差异均较氧同位素大,尤其是碳同位素的种间差异更为显著,可能与软体动物的"生命效应"有关。合理评价软体动物壳体同位素种内和种间变化对于理解软体动物壳体同位素所记录的气候变化具有重要的意义。

高寒内陆河流域植被覆盖增加对地下水补给的影响

地下水是干旱区内陆河流域的主要基础性资源,对流域生态安全、可持续发展等具有重要意义。干旱/半干旱区的地下水补给比湿润地区更易受到地表覆盖条件的影响。为揭示干旱区内陆河流域植被覆盖增加对地下水补给的影响,以巴音河中下游为例,针对土壤和水评价工具(SWAT)模型未有效考虑降水、地形等因素对植被覆盖影响的缺陷,改进SWAT模型,采用全球地表卫星叶面积指数(GLASS LAI)数据代替其LAI计算模块,再结合SWAT土地利用更新模块,准确刻画区域植被覆盖变化。将改进后的SWAT模型与模块化有限拆分地下水流耦合(MODFLOW)模型耦合,准确模拟并分析植被覆盖增加对流域地下水补给的影响。结果表明:基于植被动态变化的土壤和水评价工具与模块化有限拆分地下水流耦合模型(DVSWAT-MODFLOW)模型的月蒸散发及月地下水位模拟效果较好;巴音河中下游2019年林地及草地面积以及LAI较2001年明显增加;2019年植被覆盖情况对应的年际及月际尺度地下水补给量较2001年分别减少了6.1—26.52 mm以及0—15.03 mm;植被覆盖增加对年际尺度地下水补给量的影响强弱在一定程度上取决于年降水量,对月际尺度地下水补给量影响较强的月份集中于植物生长旺盛且降水较多时期。

干旱区内陆河流域植被恢复对水文过程的影响

为更好地理解植被恢复对水文过程的影响,以地表水-地下水交互频繁且植被恢复明显的柴达木盆地东北部巴音河流域中下游为例,将SWAT-MODFLOW模型与动态HRU相结合,开发了LU-SWAT-MODFLOW模型,克服了原始HRU在植被动态变化模拟中的缺陷,准确模拟了地表覆被变化及地表水—地下水交互过程。结果表明,LU-SWAT-MODFLOW模型模拟的LAI、ET、地下水位效果较好;研究区植被恢复后,不同子流域月蒸散发增加了0~1.5 mm,年蒸散发增加了0~6 mm;地下水补给量平均每月增加约1.27 mm,平均每年增加14.02 mm;研究区地表水-地下水转换关系及水量在植被恢复类型为低覆盖度草地和裸地向林地转化的区域有较明显变化。

课堂视听-交互距离的线上与线下教学效果对比分析与对策——以小学期通识课程“遥感中国”为例

新冠疫情的爆发对全球教育系统带来了巨大影响,线上教学的形式已广泛应用于各类教学活动,然而教学的效果却受到了诸多因素的影响.本研究旨在通过问卷调查与学生成绩对比,分析同一课程线上与线下教学形式的教学效果差异.结果表明:线上教学地点灵活、授课容量大和近距离视听等优势,对于图像、视频等可视化教学内容丰富的通识课程来说教学效果较优,具有普适性;线上良好的视听距离使得听课效率普遍提升,成绩与线下相比更为优秀;师生交互距离变化对于学习自制力不强的学生来说,成绩会更不理想.本文对线上教学或线上与线下混合式教学的教学策略制定提供参考.

课程思政视域下的喀斯特地貌教学实践

课程思政是当前教育界研究的热点问题。以“喀斯特地貌”一节为例,基于课程思政设计教学过程,并探析融入环节,落实了习近平总书记“立德树人”的要求,不仅能够让学生学会知识,而且能够培养学生坚持不懈、无私奉献、敬业爱国的科学精神和欣赏各种地貌景观的审美情趣。

基于享乐价格⁃结构方程双模型的西宁城市湿地生态系统服务价值及影响因素研究

湿地为城市发展提供巨大的生态系统服务,但其被市场“认可”的经济价值难以准确评估。以青海省西宁市城市湿地为例,筛选房屋结构、可达性、环境、湿地等10个因子,采用享乐价格模型对110个湿地周边社区样点的因子数据(2020年)进行分析,定量分析城市湿地被市场“认可”的价值量。采用断裂点理论和加权Voronoi图模型方法等,分析了湿地生态系统服务价值的空间影响范围;构建了湿地生态系统服务价值影响因素的结构方程模型,探究了影响湿地生态系统服务价值的主要因素。结果表明:(1)2020年湟水城市湿地的总价值达到3.367亿元,约有54.3%的生态系统服务通过房产被市场转化;(2)湟水湿地单位面积的生态系统服务价值为151.916元/m^(2),生态系统服务价值由大到小排列:火烧沟(1.632亿元)>海湖湿地(0.710亿元)>宁海湿地(0.629亿元)>北川湿地(0.330亿元);(3)湿地生态系统服务价值占房产总价值的比例达到2.04%,位列10个因素中的第7位;线性函数模型结果显示,购买者对湿地的边际支付意愿是0.12元/m^(2),即购买者愿意为房产与湿地之间的距离每缩小1m而多支付0.12元。(4)购房者对湿地生态系统服务的支付意愿主要体现在文化服务上(47.19%)。

高原鼠兔对高寒沼泽草甸土壤呼吸的干扰

高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的穴居和啃食活动改变土壤养分含量、微生物群落、团聚体结构和孔隙度,干扰生态系统土壤CO2排放,对生态系统碳循环产生重要影响。为了研究高原鼠兔干扰下的高寒沼泽草甸土壤呼吸动态,实验设计了高原鼠兔实验组和自然对照组,采用LI-8100A土壤呼吸测量系统在2018年的生长季监测了高原鼠兔干扰下的土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量,分析了高原鼠兔对高寒沼泽草甸土壤呼吸的影响。实验发现:(1)在高原鼠兔活动干扰下土壤呼吸速率增加了9.58%(高原鼠兔实验组的土壤呼吸速率值为5.27μmol·m^-2·s^-1,自然对照组为5.22μmol·m^-2·s^-1,P<0.05),(2)在高原鼠兔干扰下高寒沼泽草甸土壤呼吸对土壤温度的敏感程度(Q10)降低了21.02%;(3)土壤呼吸变化深受5 cm土壤温度变化的影响(P<0.05)。研究结果表明高原鼠兔活动深刻干扰高寒沼泽草甸土壤呼吸,影响高寒沼泽草甸生态系统碳循环。因此,在全球气候变暖的背景下,加强高原鼠兔活动对高寒沼泽草甸土壤碳排放的干扰研究具有重要的科学与现实意义。

基于LU-SWAT模型的土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究——以黑河上游为例

【目的】揭示内陆河流域集水区土地利用/覆被变化对水文过程的影响及其成因。【方法】基于能够逐年调用土地利用/覆被数据的LU-SWAT模型,并结合控制变量法研究了黑河流域集水区黑河上游1990—2009年土地利用/覆被变化对地表径流、侧向流、蒸散发量、地下径流以及总产水量的影响。【结果】LU-SWAT模型对于黑河上游月、年出山径流模拟结果较好,其月径流模拟的纳什系数为0.93,相关性系数为0.94;其年径流模拟的纳什系数为0.83,相关性系数为0.86。此外,其对各个水文要素的模拟结果符合西北干旱区内陆河流域集水区的水文特征;1990—2001年黑河上游土地利用变化主要表现在林地的减少,而2002—2009年土地利用的变化除了林地和草地的增加之外,还表现在裸地的大面积减少;1990—2001年黑河上游地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势,而地下径流呈减少趋势,2002—2009年流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少,而地下径流量增加。在黑河上游,干旱条件下各水文要素对于土地利用覆被变化的响应更明显。【结论】1990—2001年林地的减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势而地下径流呈减少趋势的主要原因。2002—2009年裸地的大面积减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少而地下径流量增加的主要原因。

土地利用/覆被数据精度对流域水文过程模拟的影响研究

土地利用/覆被是水文过程模拟的关键参数,影响截留、入渗、蒸散发和地下水补给等过程,最终影响河道径流量。【目的】更好地了解不同精度的土地利用/覆被数据对水文过程模拟的影响。【方法】将黑河上游祁连山区3种具有不同分辨率、不同分类精度的土地利用/覆被数据(NLULC,NLULC-1km以及MICLULC)分别输入SWAT水文模型中模拟黑河上游出山径流量,分析了模型率定前和率定后的模拟效果。【结果】将空间分辨率更高、土地利用/覆被分类较少的土地利用/覆被数据输入SWAT模型,能够减少模型校准的复杂度和工作量;模型校准后,分类程度越详细的土地利用/覆被数据对应的SWAT模型径流模拟效果越差;水文模型的校准过程会导致土地利用/覆被数据的空间分辨率对径流模拟的影响变小。【结论】在利用SWAT模型进行径流模拟时,输入分辨率高且分类较少的土地利用/覆被数据能够使模型模拟效果更好。

巴音河中下游农业灌溉对地下水补给量与排泄量的影响

为揭示农业灌溉对柴达木盆地东北部内陆河—巴音河地下水补给量与排泄量的影响,采用SWATMODFLOW耦合模型,在保证其模拟精度的前提下,模拟了巴音河中下游有无农业灌溉条件下的地下水循环。结果表明,空间上,持续灌溉使得下游的地下水向地表水排泄比例从0.32%增加到0.70%,并持续到灌溉停止后的第3个月。季节尺度上,农业灌溉使研究区地下水补给量和排泄量增加,农业灌溉对地下水补给量的影响夏季汛期时较小,秋季河道径流量较小时最大,冬季最小。农业灌溉对地下水的补给作用具有一定滞后性,停止灌溉后3个月内补给仍在进行。相对于地下水补给量,地下水排泄量受农业灌溉影响亦在增加,但增量较稳定,稳定在60000~70000 m^(3)/d之间。年际尺度上,地下水补给量和排泄量在农业灌溉影响下均有所增加。其中,降水量较多年份农业灌溉对地下水补给量影响较小。农业灌溉影响下地下水向地表水排泄量的年际变化不大,变幅为-2%~2%。

巴音河流域水化学与氢氧同位素特征研究

【目的】分析巴音河流域水化学与氢氧同位素特征,揭示流域内不同水体间的转换关系。【方法】结合水化学与稳定同位素技术,分析巴音河流域不同水体的水化学特征,探讨水体中离子来源及控制因素,进而识别不同水体间的补给机制。【结果】流域水体pH平均值、TDS平均值及DO平均值分别为7.53、399 mg/L和5.46 mg/L;河水、泉水中阴离子以SO_(4)^(2-)为主,地下水中阴离子以Cl^(-)为主;所有水体阳离子均以Ca^(2+)为主。水体中Na^(+)(/Na^(+)+Ca^(2+))的比值点主要分布在蒸发-结晶作用带和岩石风化带之间,远离大气降水带;巴音河流域水体蒸发线的斜率(4.94)显著小于当地及全球大气降水线斜率;河水氢氧稳定同位素的平均值介于流域北部山区大气降水和地下水的氢氧稳定同位素平均值之间。【结论】蒸发结晶作用和岩石风化作用是控制流域水体水化学特征的主要因素,且蒸发岩和碳酸盐的风化溶解是流域水体离子的主要来源。上游地下水接受地表水渗漏和侧向径流补给,比例分别为43.36%、56.64%;中游地下水接受地表水和河流上游补给,比例分别为69.51%、30.49%;下游地表水接受地下水和泉水补给,比例分别为10.26%、89.74%。

土地利用数据的时间分辨率对水文模拟的影响

土地利用/覆被是水文模拟的重要参数。短时期内,土地利用/覆被是流域水文循环过程的主要影响因素之一。选择位于高寒山区的黑河上游流域为研究区,建立基于不同时间分辨率的土地利用/覆被数据集并输入SWAT模型,研究土地利用/覆被数据时间分辨率对高寒山区流域水文模拟的影响。结果表明:在SWAT模型校准前,时间分辨率高的土地利用/覆被数据对应的水文模型更易校准;SWAT模型校准后,土地利用/覆被数据的时间分辨率对月径流量模拟的影响相对不明显,对年径流量模拟的影响较为明显,且时间分辨率越高,对应的模拟效果越好。

基于SWAT-MODFLOW耦合模型的巴音河中游泽令沟盆地地表水-地下水转换关系研究

为准确刻画资料缺乏、地表水–地下水转换频繁的泽令沟盆地地表水-地下水不同时空尺度上的转换关系,利用河道径流数据、遥感蒸散发数据、地下水位观测数据等对SWAT-MODFLOW耦合模型进行率定和验证,在此基础上对泽令沟盆地水循环过程进行模拟分析。结果显示:(1)SWAT-MODFLOW耦合模型模拟效果较好,率定期和验证期月径流量的R~2≥0.73,NSE≥0.67,PBIAS在-20%~20%。其各子流域实际蒸散发的R~2均大于0.91,NSE均大于0.85,PBIAS在-10%~10%。此外,模拟地下水位与实测值误差在0.6 m以内,R~2为0.94。(2)地表水补给地下水的河道占整个河道长度90.31%,年平均补给量占年总交换水量的50.20%;季节尺度上,补给的最大值出现在7月,为331043.31 m~3/d,最小值出现在12月份,为41208.33 m~3/d。地下水对地表水的补给量较为稳定,季节性变幅在-2.5%~2.5%,年际变幅处于-6.5%~0.6%之间。

GIS社团在《地图学》实践教学中的作用研究

素质教育要求在课外活动中激发学生的兴趣爱好,增强学生实践、组织、交际、创新、解决问题等能力的培养。当下,《地图学》实践课程教学存在学生学习基础差异大、实践课时不足等问题,致使预期教学目标达成度较低。基于此,本文通过问卷调查法探究GIS社团与《地图学》实践课程教学的关系。结果表明:GIS社团对巩固《地图学》理论知识、激发学生《地图学》学习兴趣、提升实践能力等有明显的积极作用;实践课程具有增强学生对社团的了解、为社团活动打好基础、提高学生参加社团的自信心等作用。可见,社团和课程之间建立良好的关系有助于双向促进。最后,本文针对调查结果提出了促进《地图学》实践课程的优化策略。

共和盆地更尕海湖泊现代水环境与碳酸盐碳氧同位素组成变化

通过分析更尕海轮藻碳酸盐结壳、软体动物壳体等碳氧同位素的季节变化,结合湖水溶解无机碳（DIC）碳同位素（δ13CDIC）和湖水氧同位素（δ18OLake）,探讨其与现代湖泊水体环境的关系.结果表明,5~8月,轮藻植物生长速率约为5~6 cm/月;期间,沉水植物强烈的光合作用和碳酸盐的析出导致湖水pH升高,同时湖水DIC和Ca2＋含量显著下降.结合流域水体氧同位素、气温和降水量等观测资料,指出更尕海湖泊水位季节变化是区域降水量与蒸发作用平衡的结果;湖水氧同位素组成主要受入湖水氧同位素组成、湖泊内蒸发过程和降水量等的影响.软体动物壳体氧、碳同位素组成可分别代表δ18OLake与δ13CDIC的年际变化.然而,轮藻结壳氧同位素与δ18OLake之间非平衡分馏效应显著,有待于进一步开展工作.

晚冰期以来共和盆地更尕海碎屑物质输入过程与气候变化

湖泊碎屑物质输入过程的认识对于探讨区域环境演化历史具有重要的意义.采用高分辨率X射线荧光光谱（XRF）扫描分析法,对更尕海沉积岩芯进行了元素测试.沉积岩芯中元素Si等的变化主要由外源碎屑物质输入而贡献.结合粗颗粒组分含量的变化,沉积岩芯的元素含量可以用来指示湖泊碎屑物质的输入过程及其变化.结果表明,晚冰期气候寒冷干旱,风化程度低,湖泊碎屑物质输入过程较弱且以风力输入为主;早中全新世气候湿润,风化作用显著增强,湖泊碎屑物质的流水输入过程增强;晚全新世流域降水量减少,植被有所退化,湖泊碎屑物质的风力输入过程增强,并伴随着百年至千年尺度的风沙活动事件.更尕海碎屑物质输入过程的变化可能响应于区域大气环流的变化.全新世早中期,强盛的亚洲夏季风可能是更尕海流域风化作用、流水输入增强的主要原因;而晚全新世频繁的风沙活动则可能与高纬地区千年尺度的气候冷事件有关.可见,亚洲季风与高纬冷气团（西风环流）的相互作用或许是我国亚洲季风边缘区气候环境变化的主要驱动因素.