无人机数字摄影测量与激光雷达在地形地貌与地表覆盖研究中的应用及比较

无人机数字摄影测量（UAV-DAP）与激光雷达（LiDAR）凭借其机动灵活、高效便捷和高分辨率的特点,在地形地貌、生态监测、工程勘察、环境规划、林业资源清查等领域得到广泛应用。本文针对数字摄影测量与激光雷达的技术特征和应用趋势,着重比较两者在数据采集、数据处理、应用领域以及成本耗费等方面的区别,分析了两种技术在林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域的最新应用动态,并且基于两者的技术特点和发展动态提出了进一步的可能应用前景。基于运动结构重建算法的数字摄影测量技术获得的数字地表模型在一定条件下可以达到激光雷达技术的超高空间分辨率程度（如0.2 m×0.2 m）,但是数字摄影无法穿透植被冠层,而激光雷达可以较好地穿透植被层从而获取植被及地表信息。然而数字摄影测量技术设备简单、操作方便,成本低廉,并具有较高的空间分辨率,因而能够和高精度、高耗费、大数据量的激光雷达技术形成优势互补。无人机数字摄影测量与激光雷达技术是林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域在快速响应、高精度调查、多时期扫描等方面进一步发展的重要突破口。     

树轮多指标研究在亚热带古气候重建中的作用——以桂林地区为例

树轮宽度和树轮稳定同位素在古气候重建中具有不同优势,然而在我国亚热带地区,单一树轮指标中往往由于气候信号不足达不到重建要求,从而造成资源浪费,急需找到一种更好的解决办法。本文在前期独立的马尾松树轮宽度和树轮δ~(18)O研究的基础上,采用多元线性回归方法对桂林地区树木生长季水文气候进行模拟重建。重建方程的复相关系数和方差解释量较仅利用单一树轮指标的重建显著提升,且重建值与器测时期的水文气候记录拟合度更好。空间相关分析揭示:利用多指标重建的5—11月平均标准降水蒸散指数在空间上可以代表研究区及周边较大范围内的水文气候变化。本文研究表明了联合多树轮指标在未来桂林地区水文气候重建中的光明前景,也为未来亚热带地区树轮气候重建提供了一个新思路。     

西安市雁塔区10月O_3时空变化规律

根据2013年10月对西安市雁塔区84 m高度范围的昼夜观测资料,研究了O_3的日变化规律、垂直分布以及气象因素对其的影响。结果表明:O_3浓度日变化规律较为明显,呈单峰型分布,早晨浓度开始上升,于14:30左右达到峰值,在16:30之后开始降低并趋于平稳,并且O_3浓度昼夜变化可分为3个阶段,8:30—16:30为O_3浓度最高阶段,18:30—00:30为O_3浓度居中阶段,2:30—6:30为O_3浓度最低和降低阶段。垂直高度上O_3浓度随高度上升而升高,并且O_3浓度的垂直梯度变化分为低—中—高3个阶段,1~30 m为O_3浓度最低层段,36~66 m为O_3浓度居中层段,70~84 m为O_3浓度最高层段。O_3浓度与NOx浓度的日变化呈明显负相关,相关系数为-0.21。O_3浓度的变化曲线与温度垂向变化曲线相似,呈现出同升同降的特点,两者呈明显正相关,相关系数为0.72。O_3浓度与湿度的日变化呈现出相反的趋势,两者呈现明显的负相关性,相关系数为-0.76。     

毛乌素沙漠东南缘DGS1层段CaCO_3记录的全新世气候变化

毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面DGS1层段主要由沙丘砂、湖沼相和次生黄土组成。根据测年结果,该层段为全新世风沙沉积序列。通过对该层段CaCO_3的分析,发现CaCO_3含量在沙丘砂、湖沼相和次生黄土依次变化于0,35%~2.74%(平均值1.03%)、0.13%~60.31%(平均值22.16%)和8.64%~12.83%(平均值9.21%),并与DGS1层段粒度Mz(平均粒径)呈显著相关(相关系数0.68)。研究表明,毛乌素沙漠冬季风盛行时期沙丘砂堆积,CaCO_3发生迁移;夏季风盛行时期湖沼相发育,CaCO_3相对聚集。据此,我们认为CaCO_3含量变化揭示了毛乌素沙漠在全新世以来经历了多次冬夏季风交互演替的气候变化过程,全新世气候波动主要可分为4个阶段:全新世早期回暖期、全新世鼎盛期、暖冷过渡期和冷干气候不稳定期。     

云滴谱离散度对气溶胶间接效应影响的研究进展

气溶胶作为云凝结核(CCN)或者冰核(IN),通过改变云微物理属性可以间接地影响地气系统的辐射平衡及区域乃至全球水循环。最新研究结果表明,云滴谱离散度对气溶胶间接效应(包括第一及第二间接效应)有着重要的影响(简称为云滴谱离散度效应)。然而,在目前绝大多数天气、气候数值模式中并没有考虑云滴谱离散度效应。因此,本文主要从云滴谱离散度对气溶胶第一间接效应和第二间接效应影响的两方面入手,系统地回顾了国内外相关研究工作,并讨论了云滴谱离散度效应的不确定性,进一步指出减少该效应不确定性是未来需要关注的研究方向。     

新近纪以来青海南山的隆起高度:再论青海南山的隆起

新生代以来青海南山的隆起过程研究对解析青海湖—共和盆地地区盆地分异演化、现代地貌特征的形成等关乎青藏高原东北部生长的过程与形式等问题,具有重要的指示意义,而且隆起高度的研究为确定古青海湖盆地的范围及其演化过程,提供地质学证据。通过青海南山南侧新生代野外地质调查,发现共和盆地西北部那头沟剖面新近纪地层厚度超过2270 m,记录了新近纪以来盆地沉积环境变化及沉积地层构造变形特征。依据地层变形形态及碎屑特征,可划分为生长地层和生长前地层。根据生长前地层变形形态及厚度估算,获得晚上新世以来青海南山的隆起高度在1601~1922 m(生长前地层865 m,倾角变化为57°~63°)。从剖面起点,沿地层倾向线反方向到青海南山顶部的最大高差为1070 m左右,所以,青海南山大部分地区在隆起之前可能低于现在共和盆地底部和青海湖湖面高度。表明,青海南山隆起之前青海湖盆地和共和盆地可能为统一的"古青海湖"盆地。     

沙尘暴期西安大气颗粒物化学组成及吸湿性能小时变化特征

于2013年3月9—12日沙尘暴时期,在西安市运用大流量大气采样器进行每小时1次TSP样品采集,对其进行有机碳(OC)、元素碳(EC)、无机离子及吸湿性能分析,同时利用ECOTECH公司EC系列气体监测仪,在线监测NO_x、SO_2及O_3等污染气体,研究沙尘暴期间城市大气颗粒物化学演化特征,探讨硫酸盐、硝酸盐、铵盐及钠盐等主要无机盐的来源、形成机制及其对颗粒物吸湿性能的影响。结果显示:此次沙尘暴期间有两次沙尘峰值过境西安,TSP小时浓度最高分别达到7527μg·m~(-3)和3200μg·m~(-3),同期SO_4~(2-)分别为180μg·m~(-3)和38μg·m~(-3)。沙尘暴初入西安时NO_3~-与NH_4~+浓度较低,其后,二者以1:1的摩尔比同步渐增,至沙尘过后第48小时(即非沙尘期)达最大值(分别为34μg·m~(-3)和8.7μg·m~(-3))。整个观测期间,SO_4~(2-)均与Ca~(2+)、Na~+等强线性相关,沙尘期SO_4~(2-)、Cl~-与Na~+的相关系数大于0.95,NH_4~+与NO_3~-的相关系数沙尘期为0.78。除O_3外,CO、NO_x、SO_2等污染气体的浓度变化趋势均是在沙尘过境后逐渐升高。在沙尘期间Na~+离子主要是以NaCl和Na_2SO_4的形式存在。而在整个观测期,SO_4~(2-)和Cl~-主要以NaCl、Na_2SO_4和CaSO_4的形式存在,其来源是戈壁上的干涸湖泊中的岩盐、芒硝、石膏和钙芒硝等矿物;但NH_4~+和NO_3~-主要来源于沙尘颗粒表面的非均相反应,并以NH_4NO_3的形式存在。由于TSP样品水溶性组分中大部分是无机离子,因此样品水溶性组分显示出了一定的吸湿性,整个观测期其吸湿增长因子变化范围为1.27~1.44。     

2011年春季华南师范大学石牌校区冷凝水的化学成分特征及其来源

为深入研究广州城区的大气环境质量,于2011年春季在华南师范大学石牌校区采用人工冷凝方法采集了33个冷凝水样品,对其进行pH和阴阳离子分析,以探讨这些冷凝水的化学成分特征.结果表明,石牌校区绝大多数冷凝水样品的pH值分布范围为5.65 ～7.11(个别样品pH值为5.06),平均值为6.45,显示其已不属于酸雨,这在一定程度上反映出过去10多年特别是广州为迎接2010年亚运会在城市大气环境污染治理方面取得了较好的成效.冷凝水的阴阳离子总浓度(TDS)介于195.96～1267.76 μeq·L-之间,平均为395.46 μeq·L-1;各离子浓度高低依次为Ca2、SO42-、NH4+、Cl-、Na+、NO3-、Mg2+、K+、N02-、F-.石牌校区冷凝水的这种离子浓度分布特征指示,其清洁程度差于香港、广东鹤山、云南丽江、青海瓦里关山等地的大气降水,而优于同期采集的石牌校区大气降水;其污染来源除部分属自然源外,还主要与建筑活动、工业生产、汽车尾气等人类活动等有密切关系.     

汉中市秋季PM_(2.5)昼夜变化特征

为探讨汉中市秋季PM_(2.5)昼夜变化特征。于2015年9月7日至9月17日利用中流量大气颗粒物采样仪在汉中市三个不同站点分昼夜采集PM_(2.5)滤膜样品,并分别利用热光碳分析仪(DRI—2011)和离子色谱(Dionex—600)分析PM_(2.5)中碳组分和水溶性离子组分,主要探讨PM_(2.5)及其碳组分和水溶性离子昼夜变化特征。结果显示:汉中秋季PM_(2.5)浓度低于国家空气质量一级标准;PM_(2.5)中主要化学组分包括SNA (硫酸盐、硝酸盐、铵盐)和有机类物质,白天和夜间占比分别达到32.3%、39.6%和28.9%、39.6%; PM_(2.5)颗粒物呈酸性。除SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)之外,PM_(2.5)及其化学组分均呈现夜间浓度高于白天的特征。离子的赋存形态分析表明:SO_4~(2-)更多以(NH_4~+)_2SO_4~(2-)的形式存在于PM_(2.5)中。本文相关结果可为地方环保政策的制定提供参考和基础数据。     

利用放射性碳(~(14)C)示踪华山冬季化石源CO_2随海拔高度变化特征

放射性碳(~(14)C)是化石源CO_2最有效的示踪剂,为了更好地了解华山冬季化石源CO_2的时空变化特征,于2014年冬季在华山三个不同海拔高度——玉泉院(504 m)、北峰(1634 m)、东峰(2079 m)进行大气CO_2采样。通过放射性碳同位素分析研究发现:华山冬季不同海拔高度大气CO_2浓度随海拔升高而减小,三个海拔高度大气CO_2平均浓度依次为461.8±14.1 ppm(ppm表示μL·L–1)、414.6±2.7 ppm和413.2±3.4 ppm,皆高于我国四个大气CO_2本底站点的同期浓度水平。不同海拔高度大气CO_2浓度及其δ13C值呈显著的反相关关系,R2=0.906,表明华山大气CO_2主要受区域生态系统的时空变化和源汇特征影响,而海洋的影响较弱。三个不同海拔高度的化石源CO_2浓度均值依次为42.3±5.7 ppm、14.9±3.8 ppm和10.6±1.0 ppm,表明华山不同海拔高度大气CO_2都受到化石源CO_2不同程度的影响。华山冬季化石源CO_2浓度和海拔高度具有显著的反相关关系,R2=0.914,随着海拔的不断升高,化石源CO_2浓度逐渐减小。利用Hysplit模式分层后向轨迹分析结果表明:在采样时段内,玉泉院和北峰受到同源路径气团的影响,其化石源CO_2浓度呈现出较一致的变化趋势,东峰受到异源路径气团的影响,其化石源CO_2浓度呈现出不同的变化趋势。因此,在分析评价高海拔地区化石源CO_2浓度时,不仅要考虑到近源排放影响,同样不能忽视远源传输影响。