基于资产负债表的领导干部自然资产离任审计方法研究——以甘肃省水资源审计为例

近年来,我国明确提出"探索编制自然资源资产负债表,对领导干部实行自然资源资产离任审计"。但如何将自然资源资产负债表运用于地方领导干部自然资源离任审计实践,目前仍处于探索阶段。从制度功能角度来看,在地方领导干部自然资源资产离任审计中,自然资源资产负债表通过为领导干部离任审计提供有效的基础信息,减少自然资源管理风险,使自然资源资产离任审计有效约束领导干部任期内自然资源管理工作,充分提高自然资源管理效率。用资产负债表模糊综合评价法对我国典型的干旱、半干旱区水资源短缺的甘肃省2014-2016年内水资源管理与保护的履责情况进行综合评价。结果表明,以自然资源资产负债表为基础的领导干部自然资源离任审计,能够通过自然资源管理责任变动状况的评价指标,深入分析地方政府自然资源管理存在的问题,总体评价领导干部任期内自然资源管理的有效性。

融合主被动微波遥感的高分辨率地表冻融状态识别

为细致刻画地表冻融状态及其年循环特征、长时间序列变化趋势及其与陆地生态系统的相互作用,需要进行高分辨率(1 km)的地表冻融状态识别。被动微波的低空间分辨率,无法精细描述地表冻融状态的空间变化;主动微波(合成孔径雷达)能以较高的分辨率识别地表冻融状态,但其低时间分辨率无法准确捕捉春秋季地表冻融转换。融合主被动微波遥感信息,发展高分辨率地表冻融状态识别算法对细致刻画地表冻融状态、生产高分辨率地表冻融遥感产品具有重要意义。本文以青藏高原中部土壤温湿度观测网为研究区,采用随机森林分类算法,以升/降轨Sentinel-1σ0 VV(垂直极化后向散射)、SMAP TbV(垂直极化亮温)和辅助时空信息为输入,构建融合多源信息的高分辨率(1 km)地表冻融状态识别算法。结果表明:在降轨时,有/无主动微波信息,地表冻结期(每年1—3月)识别精度分别为100.0%/97.8%;地表融化期(每年6—10月)识别精度分别为99.1%/99.4%;地表冻融转换时期(每年4—5月)的识别精度为82.0%/74.1%;地表融冻转换时期(每年11—12月)的识别精度为95.1%/90.0%,精度有所下降。其原因是主要受到海拔、坡向及土壤质地的影响。通过对输入变量重要性排序,分析其在随机森林中的贡献可知,DOY(儒略日)、Tb_(V)、LAI(叶面积指数)、LST(地表温度)、σ_(VV)^(0)、坡向是必要的输入变量。其中σ_(VV)^(0)虽然排在第五位,但去除σ_(VV)^(0),算法在地表冻融转换时期的识别精度下降显著(春/秋季精度分别下降23.7%、9.4%),证明主动微波信息对于提高算法识别精度的重要性,因此在主动微波信息可获取时,应融合主被动微波信息进行地表冻融状态识别。高分辨率的地表冻融状态可准确划分地表的稳定冻结期、稳定融化期及冻融转换期,并反映地表冻融转换时期的空间异质性特征。

基于MaxEnt模型的甘肃连城国家级自然保护区二叶兜被兰潜在适宜生境评价

目的:二叶兜被兰(Neottianthe cucullata)具有较高的药用价值和观赏价值,探讨其适宜生境有利于其植物的保护。方法:基于二叶兜被兰在甘肃连城国家级自然保护区71个分布点、地形和土地覆被因子构建MaxEnt模型,研究二叶兜被兰潜在适宜生境。结果:(1)AUC均值为0.89,MaxEnt模型可以较好的模拟二叶兜被兰在甘肃连城国家级自然保护区的潜在分布范围;(2)二叶兜被兰适宜生境总面积约15132.82公顷,占自然保护区总面积的31.19%,集中分布在保护区大通河两岸的大岗子沟(沟口)、小岗子沟(沟口)、铁城沟、指南北沟等沟系的沟底区域;(3)海拔对二叶兜被兰适宜生境影响显著,海拔小于2629 m(A、B梯度)二叶兜被兰适宜生境扩大,海拔大于2629 m(C、D梯度)适宜生境减少;(4)二叶兜被兰适宜生境与甘肃连城国家级自然保护区功能分区保护等级成正效应,不适宜生境成负效应。结论:MaxEnt模型可以用于甘肃连城国家级自然保护区兰科植物的生境模拟及适宜生境评价研究,通过自然保护区各功能区管理、天保工程、公益林管护、护林防火、社区共建及禁牧等措施的实施,兰科植物生境得到有效保护。

小麦叶片和冠层尺度气体交换模型关键参数的季节变化特征

本文从叶片和冠层尺度入手,采用手持式光合仪和涡动相关法,分析确定C3作物春小麦和冬小麦气体交换模型关键参数随季节变化的特征。结果表明:春小麦叶片尺度最大羧化速率和最大电子传递速率在生育末期快速减小,其他阶段差异不显著,但二者之比随发育期变化相对稳定,均值为2.2;春小麦生长季叶片气孔导度模型斜率在9~11间变动,均值为9.7。冬小麦冠层尺度最大羧化速率和最大电子传递速率随发育期呈抛物线变化,但二者之比相对稳定,均值为1.43;冬小麦冠层导度模型斜率在不同年份不同季节变化无明显规律,整个生育期围绕均值12波动。本研究论证了表征作物光合能力的参数随生育期变化以及气孔导度模型斜率相对稳定的特征。可为陆气相互作用过程分析以及生态系统碳—水循环模拟提供参数化依据。

青藏高原典型濒危乔木适宜分布区及优先保护建议

随着全球气候变暖及人类活动的增强,濒危物种灭绝趋势明显增加。保护青藏高原地区濒危植物尤其是珍稀濒危乔木,具有重要的现实意义。选取了青藏高原代表性的14个珍稀濒危乔木作为研究对象,对其现状和未来气候情景下的分布进行了建模和丰富度分析,并对适宜分布区和优先保护区进行了探讨。结果显示,当前濒危乔木适宜分布的区域主要集中在高原东南部的海拔较低、水热条件较好的河谷、中、低山地带,但这些地区自然保护区的数量和面积均较低,被自然保护区所覆盖的比例较低,形成了大量的保护空缺区,对青藏高原濒危乔木的保护极为不利。从濒危乔木适宜分布热点区的分布来看,雅鲁藏布江中下游河谷区、青藏高原东南部横断山谷区、青藏高原东部川西高原河谷区等3个地区,是应优先考虑保护区规划和建设的重点区域。应适时建立自然保护区,提高濒危乔木对气候变化和人类活动的适应。

基于GEE的面向对象茶园提取——以我国南方亚热带季风地区典型丘陵山区双江县为例

科学了解茶园的空间分布对于保护生态环境和维持农业经济可持续发展意义重大。基于Google Earth Engine(GEE)计算平台,以我国南方亚热带季风地区典型丘陵山区双江县为例,利用Sentinel-2遥感影像数据构建光谱、植被指数、纹理和地形特征集,结合简单非迭代聚类算法(SNIC)和机器学习算法−随机森林(RF)、支持向量机(SVM)实现面向对象的茶园提取,并与基于像元的提取方法进行精度对比。结果表明,与基于像元法相比,面向对象法在茶园提取上表现出更好的效果和更高的精度;无论是基于像元还是面向对象的茶园提取,RF算法都比SVM算法更具优势;面向对象的RF方法的茶园提取精度最佳,总体精度为94.9%,茶园的生产者精度和用户精度分别为86.5%和84.2%,表明面向对象法和RF算法在茶园遥感监测和提取方面具有较好的应用优势和潜力。该研究结果可为类似丘陵山区的茶园识别提供参考,并为茶树种植和管理提供决策支撑。

积雪对多年冻土区埋地管道周围温度场影响的数值模型研究

积雪对下伏活动层、融区和多年冻土管基的水热和水文状态影响很大,同时对其力学性质和冻融灾害的发展变化也可产生重要影响。本文以中俄原油管道基础为研究对象,建立了随积雪深度动态变化时,在管道运行和有冰水相变条件下的埋地管道与周围管基土热相互作用的数值模型。研究结果表明,同一区域不同上边界条件对冻土温度场影响差异较大,尤其是当上边界条件中考虑实际的积雪影响时,会极大地影响管基土温度场的分布和活动层厚度。在30年管道运行影响下,地表有雪和无雪条件下的最大融化深度分别达到6.32 m和5.39 m,并且冬季积雪的存在导致土体温度上升,加剧了管基土的融化,导致管道正下方融化层不断增厚;有雪条件下地表0.05 m和1.00 m埋深处每次达到的地温最小值比无雪条件下高4.5℃和2.4℃左右,每年达到地温最小值时间也比无雪条件延缓10 d左右。因此,建议在管道设计和维运时充分考虑积雪对管基土的影响,采取相应管护措施,减小管道和积雪共同作用时对管周土体的影响。

闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响

研究了闪电资料同化对2021年7月20日河南郑州特大暴雨短临预报的影响。利用天气研究与预报(WRF)模式的三维变分(3DVAR)数据同化系统(WRFDA),开展了两组循环同化试验:(1)同化地面和探空常规观测资料(包括风速、风向、温度和气压)的试验(CONV);(2)同化常规观测资料和由闪电资料反演的伪相对湿度的试验(LGDA),并与无资料同化的试验(NoDA)进行对比。结果表明,CONV的分析场和NoDA都未能模拟出强对流系统的回波结构,但由于LGDA增加了对整层大气的湿度场的调整,其分析场在闪电发生位置处的水凝物增量较大,相对湿度和反射率的分布情况与中国全球大气再分析资料(CRA)及雷达反射率观测值最接近。降水预报方面,LGDA显著提高了大暴雨雨带(6 h累积降水量≥50 mm)和强降水中心(6 h累积降水量≥200 mm)位置和强度的预报效果,对本次强降水过程的预报起到了积极作用,尤其是对前3 h的降水预报。

基于DSR理论-综合云理论的中俄冻土区管道保温层效果失效类型研究

冻土区管道保温层效果与评价指标变化的随机性密切相关,以往冻土区管道保温层效果评价模型存在一定的局限性与不足。为了提升冻土区管道保温层效果模型的应用效果,本文基于驱动力-状态-响应(Driving force-State-Response,DSR)理论、综合云理论和迭代运算方法相结合的综合评价方法,构建适用于中俄冻土区管道保温层效果的评价模型。为了验证冻土区管道保温层效果评价模型的科学性,以中俄管道沿线(漠河—大庆段)四处典型监测区域MDX007、MDX113、MDX304和MDX364为实例,应用评价模型对管道保温层效果的失效类型和失效可能性概率进行了综合分析。结果表明:运用评价模型可以科学指导中俄原油管道保温层效果的评估,并依据相应的保温层效果失效类型结果给出对应的措施建议。综合云模型能够结合不同理论模型的优势,保证冻土工程环境评价的科学性,通过置信度值验证,具有良好的应用前景。研究成果可为中俄原油管线安全稳定运营提供战略性的科学支撑。

甘肃祁连山自然保护区草地时空变化及其对气候的响应

及时掌握祁连山草地植被生长状况、演变趋势及其与气候的关系,对区域复合生态系统功能的科学评估具有参考价值.本研究采用MOD13Q1 与Landsat 数据,运用趋势分析法、相关性分析法等,分析了甘肃祁连山自然保护区2000-2018 年的土地利用变化与不同草原类型的NDVI 时空变化及其对气候的响应.结果表明:1) 2000-2015 年草地面积减少,主要转出为林地、耕地和水域;2) 2000-2018 年祁连山自然保护区夏季草地植被NDVI 的改善状况最佳,其他季节均以轻微改善为主;3)不同草原植被NDVI 均呈现增加的趋势,以荒漠草原的增加速率最大,其次是典型草原与高寒草原和高寒草原;4)祁连山自然保护区降水量变化对不同草原植被NDVI 的影响高于气温.

基于高分辨率遥感影像的城区彩钢棚提取研究

彩钢棚是典型的城市临时建筑物,其空间分布与城市发展和结构存在密切关系,而准确、快速地提取彩钢棚信息将为相关研究提供有效数据支持。以GF-1遥感影像为数据源,利用面向对象的多尺度分割技术构建了基于知识规则的彩钢棚决策树提取模型。首先通过实验选择一个最优分割尺度对影像进行分割;再根据彩钢棚的色彩、光谱、几何等特征建立知识提取规则;最后基于知识规则的决策树自动提取彩钢棚信息。实验结果表明,该方法提取彩钢棚具有很好的普适性,提取效果较好。

融合相容粒理论的遥感图像检索

为了提高遥感图像检索的效率和准确性,提出了一种融合相容粒计算模型的遥感图像检索方法。首先,根据相容粒理论定义了区域相容粒、图像相容粒和区域相容粒信息表等相关概念,将遥感图像粒化;然后,计算出图像区域相容粒的相似度;最后,结合综合区域匹配算法,提出融合相容粒理论的遥感图像相似性度量算法,并利用IKONOS影像进行对比实验。实验结果表明,融合相容粒理论的检索算法能够提高遥感图像检索的查准率,与综合区域匹配算法相比,本文算法查准率提高了12.08%,基本满足用户需求。

GPM卫星在台风降水过程中的应用评估

【目的】为了解新一代气象卫星对气象灾害预警的监测水平,【方法】以长三角地区约6 000个地面雨量站数据为基准,利用相关系数(CC)、相对偏差(RB)、均方根误差(RMSE)以及分级评分指标等方法定量评估GPM多源卫星融合产品(V6B)IMERG(E_Cal、L_Cal、F_Cal、F_Uncal)在2015—2021年期间影响长三角地区8个台风(“灿鸿”“温比亚”“云雀”“利奇马”“米娜”“黑格比”“烟花”“灿都”)的降水估测能力。【结果】结果表明:(1)IMERG的4个产品基本可以捕获台风期间的降水分布,它们在长三角地区的平均CC分别为0.70、0.72、0.78、0.73,但容易低估该区域的累积雨量。(2)IMERG在降水中心的雨量估测表现更差,对应的CC分别为0.42、0.44、0.53、0.48。(3)IMERG可监测出长三角和降水中心小时降水的变化趋势,平均CC均达到0.8以上,但它们对短时降水峰值有不同程度的低估和滞后。【结论】IMERG对小于5 mm/h的降水估测能力较好,但随着降水强度(5~20 mm/h)的增加,估测能力逐渐降低,几乎无法估测出大于20 mm/h的极端降水。总体上,F_Cal、F_Uncal、L_Cal、E_Cal在台风期间的降水估测表现依次变差,它们对强降水的估测精度仍需进一步提升。

基于雷达观测的华南夏季降水类型日变化的时空分布特征

新一代多普勒天气雷达(CINRAD)具有高时空分辨率的特点,可以精细观测降水强度变化过程以及降水区域的实时移动,能有效监测灾害性天气事件。利用华南地区的多普勒天气雷达组网拼图资料,系统研究分析2017—2020年间夏季降水类型时空分布特征。研究表明:华南夏季出现的降水多为层云降水,大部分地区出现频次占比超过85%,而对流降水出现频次仅占14%左右。广东的雷达反射率峰值和对流降水频次均高于广西和海南。华南的雷达反射率峰值和降水频次显示出强烈的日变化特征,并存在显著的区域性差异。雷达反射率峰值与对流降水空间分布大致相似,沿海地区降水频次高于内陆地区;而层云降水在内陆地区的发生频次高于沿海地区。华南层云降水频次多集中在夜间,并在上午达到峰值;反射率峰值和对流降水多集中在日间,高值区随着时间变化从西部沿海不断向内陆和东部沿海移动扩张,并在午后和夜间之间达到峰值。对流降水日变化在沿海和内陆地区呈现不同的双峰模式,西部沿海上午出现主峰值,次峰值出现在午后晚些时候;而内陆的粤中地区上午峰值明显低于午后峰值。

高山多年冻土区地面温度研究进展

多年冻土是冰冻圈系统的重要组成成分,其热状态和冻融过程的水热交换深刻影响高寒地区的水源涵养功能、生物地球化学循环和生态环境稳定。多年冻土区大气-地面的能量交换过程对气候变化及生态水文等冰冻圈相关环境要素的稳定及动态变化具有决定性作用。地面温度是高山多年冻土区大气-地面能量平衡的重要指标和冻土模拟制图的关键驱动条件。本文从冻土-气候关系、地面温度空间分异特征及其影响因素、地面温度监测和冻土模型等方面综述了高山多年冻土区地面温度主要的研究进展;并就空间异质性极强条件下植被、积雪、土壤等局地因素对高山多年冻土区气温和地面温度差的影响,以及地面温度的冻土模拟应用进行了展望。研究认为,地面温度是冻土热状态模拟制图的上边界条件,是比气温和遥感陆面温度更有效的多年冻土存在状态的指标,同时也是比钻探测温更简单经济的多年冻土热状态调查手段,然而过去研究不多,因此亟待开展高山多年冻土区地面温度及其与相关下垫面要素的长期协同监测。基于气温、遥感陆面温度进行多年冻土热状态的中大比例尺精准模拟及其时空分布制图,应充分考虑植被和积雪等因素对气温和陆面温度的定量削减作用,否则易造成多年冻土及活动层模拟与实际分布的较大误差。此外,中纬度高山多年冻土区极强的太阳辐射导致积雪较难稳定驻留,但其复杂相变作用对下伏多年冻土热状态的影响尚需长期定位监测和模拟研究以精准量化。

基于CiteSpace文献计量的草地资源生态补偿研究:特征、机制及政策

为明晰草地资源生态补偿领域的研究脉络与热点动态,本文基于WOS(Web of Science,科学网)和CNKI(中国知网)数据,使用CiteSpace文献计量软件,分析国内外草地生态补偿研究的国家分布、国际热点及国内核心作者分布、机构分布、热点变化。结果表明:1)美国是该领域发文量第一的国家,中国次之,两国国际合作影响力较高;2)国际研究主要涵盖补偿政策设计、受偿意愿影响因素、补偿标准估算、政策成效等方面;3)国内研究重点突出,未形成稳固的核心作者网络;4)国内研究先后经历理论探索、政策实践和政策完善等阶段;5)除国际普遍关注的热点外,国内还结合我国牧区的具体情况进行研究。本文成果有助于全面了解我国牧区草地资源生态补偿领域的发展特征、学科前沿,并为未来该领域的深入研究提供参考。

近35年石羊河流域景观格局演变及其驱动因素

景观格局时空演变是土地利用变化最直接的体现,是景观生态学研究的重点和热点。本研究利用1986-2020年4期土地利用/覆被数据,借助ArcGIS和FRAGSTATS软件,采用标准法和移动窗口法计算景观格局指数,分析石羊河流域景观格局时空演变特征,并通过灰色关联度法探讨景观格局变化的主要驱动力。结果表明,近35年石羊河流域的景观结构总体呈现“耕地与建设用地面积明显增加,未利用地面积大量减少,其余景观类型相对平稳”的变化趋势。1986-2010年各景观面积转移相对简单,主要表现为未利用地转为耕地,2010-2020年各景观面积转移变得复杂,主要表现为未利用地转为建设用地及耕地,林地和草地、未利用地和草地之间存在大面积的相互转换。1986-2020年主体景观未利用地及草地的优势度降低,破碎度增强,而耕地及建设用地景观优势度增加,破碎度降低,整体景观趋于多样化、破碎化。灰色关联法分析发现,降水、气温、人口数量和第一产业是石羊河流域景观格局变化的关键驱动因素。研究结果可为研究区土地利用规划和管理、景观生态恢复、保护及可持续发展提供科学依据。

第三极和北极地区积雪水资源时空特征分析

积雪是重要的淡水资源,对气候变化、生态系统和人类经济社会发展都具有显著影响。第三极和北极地区是北半球积雪的主要分布区,但两区域积雪时空特征存在较大差异。本研究在评估了五种雪水当量产品(GlobSnow V2.1、GlobSnow V3.0、CanSISE、GLDAS-2.0、GLDAS-2.2)精度的基础上,提出利用最大雪水累积量指标对两区域积雪水资源进行评价。结果表明,1981—2010年第三极和北极地区多年平均最大雪水累积总量分别为(46.07±7.44)km3和(1255.73±81.35)km3,喜马拉雅山脉、喀喇昆仑山脉和念青唐古拉山脉地区是第三极积雪水资源最丰富的区域,北极积雪水资源大值区则主要分布在俄罗斯远东地区东部、西西伯利亚、加拿大马更些山脉和巴芬岛东部。两区域最大雪水累积量总体均呈现减少趋势,但在年际变化和波动性上存在差异。

基于多尺度特征深度学习的短临降水预报

雷达回波外推是短临降水预报的一种重要方法。针对雷达回波外推中随着外推时间的增加而出现回波演变信息丢失这一问题,本文提出一种多尺度特征融合的深度学习短临降水预报模型(以下简称为MSF2)。首先,采用多尺度的卷积核对网络的浅层信息进行特征提取,弥补单一特征检测带来的不足。其次,将不同维度的特征信息进行拼接及通道混洗,进一步增强特征图通道之间的信息流通和信息表达能力。最后,将特征图中的多尺度信息进行融合,从而有效保留不同尺度的特征信息。利用华南雷达回波拼图资料数据,在3种不同降水强度(5 mm/h、10 mm/h和25 mm/h)下进行降水预报研究,并与光流法和ConvLSTM两种主流算法进行了对比。结果显示,在3种不同降水强度条件下,MSF2在所有评价指标(命中率POD、临界成功指数CSI、误报率FAR)中表现最优,这表明引入多尺度机制能改善模型的特征提取能力。相比于目前主流的光流法和ConvLSTM,本文提出的模型对于短临降水预报具有较好的适用性和较高的预报精度,而且实现了业务化运行。

基于机器学习的第三极季节冻土最大冻结深度未来变化预测

最大冻结深度是季节冻土的重要指标,预测第三极地区未来最大冻结深度的变化,对于理解该区域的环境变化,指导生态保护、农牧业生产、工程建设等都具有重要意义。本研究利用基准时期(2000s)良好训练的支持向量回归模型,使用集合模拟策略,预测了2050s和2090s第三极地区在4种SSP情景下最大冻结深度的变化。结果表明,在可持续路径(SSP126)、中间路径(SSP245)、区域竞争路径(SSP370)和化石燃料为主发展路径(SSP585)情景下,不包括多年冻土退化为季节冻土的区域,相对于基准期,季节冻土的最大冻结深度到21世纪末将分别减小10.41 cm(11.69%)、24.00 cm(26.95%)、37.71 cm(42.34%)和47.71 cm(53.57%)。最大冻结深度的减小具有海拔依赖性,随着海拔的升高,最大冻结深度减小的速率变大,但是海拔超过5000 m后,最大冻结深度减小速率逐渐减小,这与升温的海拔依赖性较为一致。最大冻结深度的变化也与生物群区有关,在4种SSP情景下,山地草地和灌木区的最大冻结深度减小速率最快,到21世纪末平均每十年分别减小1.80 cm、3.77 cm、5.77 cm和7.24 cm。分流域来看,青海湖流域减小速率最快。模拟预测结果可通过国家青藏高原科学数据中心(DOI:10.11888/Cryos.tpdc.273002)下载使用。该研究结果可为在全球变暖背景下理解第三极季节冻土的未来变化及其生态水文效应提供基础数据与信息。