基于Delaunay三角网和地理加权回归的降水空间异常探测方法研究

针对目前已有的降水资料质量控制方法适应性差,降水数据难以模拟局地降水规律的问题。以湖南省为实验区域,利用1985~2014年夏季降水观测数据,定义局部地理空间内降水量发生显著偏离的气象站点为异常,发展了一种结合Delaunay三角网和地理加权回归的降水空间异常探测方法。该方法通过构建不规则三角网来获取各个区域之间稳定合理的地理邻近关系,根据空间邻近关系获取自适应回归带宽,并纳入地理加权回归模型进行计算,最后根据回归残差项的统计分布性质开展空间异常度量与分析。实验表明该方法能有效检测出降水空间异常,可应用于降水数据二次处理时的质量控制阶段,有助于进一步探索局部地理空间内的降水规律。     

指数加权移动平均控制图在实验室中的应用及与其他质控图比较

阐述了指数加权移动平均(EWMA)控制图在环境分析实验室中的应用,并与休哈特控制图和Westgard多规则对于不同偏移量的ARL值作了比较.结果表明,EWMA控制图在检验不准确度,尤其在微小偏移上的优势值得推广.     

兰州市CMAQ近地面臭氧模拟结果的订正方法——基于机器学习方法

为能更加准确地模拟出兰州市近地面臭氧浓度,在CMAQ(社区多尺度空气质量建模系统)的基础上,利用机器学习方法中的XGBoost(极限梯度提升)模型及LSTM(长短期记忆)神经网络模型建立近地面臭氧模拟结果的订正模型,并以两种方法为基础,利用误差变权倒数组合方法构建LSTM-XGBoost组合模型,以期进一步提高订正效果.本文选取兰州市4个国控站点(兰炼宾馆,铁路设计院,榆中校区,生物制品所)2019年7、8月环境空气质量监测数据及兰州市气象站同期气象数据,对CMAQ模拟的同时段兰州市近地面臭氧浓度进行订正.结果表明,CMAQ能够模拟出兰州市近地面臭氧浓度的空间及时间分布特征,但整体上对浓度有所低估.利用上述方法构建的订正模型中,LSTM-XGBoost组合模型的订正效果最好,臭氧相关性由CMAQ模拟的0.61～0.76提升至0.89～0.95,臭氧8h平均相关性由0.65～0.79提升至0.81～0.88,臭氧RMSE由44.83～70.17μg/m³提升至15.21～26.53μg/m³,臭氧8h平均RMSE由40.07～67.57μg/m...     

城市土地生态利用水平测度及障碍因子诊断

从土地代谢理念出发,构建了城市土地生态利用水平的测评指标体系。根据该指标体系,以"加权和与加权积的混合算法"和"因子障碍度测算"为模型基础,对浙江省11个地级市的土地生态利用水平进行了综合测评。研究结果表明:①浙江省11个市的土地生态利用水平存在明显的空间差异,整体上浙东北部较高,西南部偏低;②城市土地生态利用水平与城市经济社会发展相关,但并不意味经济社会越发达,城市土地生态利用水平就会越高;③土地污染物的高排放是影响浙江省城市土地生态利用的最大障碍因子,其中单位面积废水排放影响最大;④对城市土地生态利用水平的测度根本目的不在于区分排名的先后,而在于找到差距和改善的方向。通过因子障碍度检验,发现构建科学合理的障碍因子管理体系,大力发展循环经济和推行清洁生产,开展土地生态文明教育是提高城市土地生态利用水平的重要路径选择。     

Developing Peak Discharges for Future Flood Risk Studies Using IPCC's CMIP5 Climate Model Results and USGS WREG Program

Extreme climate events, floods, and drought, cause huge impact on daily lives. In order to produce society resilient to extreme events, it is necessary to assess the impact of frequent and high intensity storm events on design parameters. This article describes a methodology to develop future peak “design discharges” throughout the United States that can be used as a guidance to map future floodplains. In order to develop a lower and upper limit for anticipated peak flow discharges, two future growth scenarios — Representative Concentration Pathways (RCPs)‐RCP 2.6 and 8.5 were identified as the weak and strong climate scenario respectively based on the output from the global climate models. The Generalized Least Square technique in United States Geological Survey's Weighted Multiple Regression (WREG) program was used to develop regression equations that relate peak discharges to basin and climate parameters of the contributing watershed. The design discharges reflect the most recent climate model results. Number of frost days, heavy rainfall days, high temperature days, and snow depth were found to be the common extreme climate parameters influencing the regression equations. This methodology can be extended to other flood frequency events if rainfall data is available. The future discharges can be utilized in hydraulics models to estimate floodplains that can assist in resilient infrastructure planning and outline climate change adaptation strategies.     

基于水电梯级开发的河流生态健康研究

为进一步了解水电开发对河流健康的影响,本文以雅砻江下游水电梯级开发为例,构建河流健康评价指标体系,选择无人为干扰和干扰较小的河流为参照,以指标变化率衡量水电梯级开发前后河流受扰动程度,分别采用综合评价法和赋值评分法进行了定量评价。综合评价结果显示,雅砻江下游河段的综合健康指数为0.71,该研究区域在丰水期、平水期和枯水期的综合健康指数分别为0.74、0.70和0.69,均处于亚健康状态;赋值评分法结果显示建库前的河流健康指数(River health index,RHI)为19.1,等级为健康,建库后为14.3,等级为亚健康,两种方法评价结果基本一致。本文以期完善河流健康评价体系,并为生态修复提供依据。     

基于地块尺度的耕地非农化驱动力空间异质性研究——以武汉市为例

土地用途管制和基本农田保护制度下,耕地非农化概率值和其驱动力的空间作用强度分布在土地资源配置和耕地保护方面有积极的指示性。基于武汉市2000~2011年耕地非农化地块的微观数据,通过比较分析Logistic回归模型和地理加权Logistic回归模型参数估计结果,验证了耕地非农化驱动力的空间异质性,并对异质性的空间分布规律和政策涵义做出总结分析。研究表明:1耕地间的空间依赖效应和建设用地对耕地的空间溢出效应在耕地非农化过程中具有显著影响力,且耕地非农化驱动力存在显著的空间异质性;2地理加权Logistic回归模型由于考虑到数据的空间非平稳状态所以比Logistic回归模型有更好的拟合效果;3耕地非农化驱动力的异质性在空间上呈现出一定规律,这些受到产业布局、经济和城市发展特点等的影响,根据不同驱动力空间异质性产生的原因进行差异化土地管理可以解决耕地保护和建设用地供给间的矛盾。研究结果能从地块尺度上反映出耕地非农化驱动因素的空间异质性,实现了驱动因素作用强度空间分布的可视化,并能为国土资源差异化管理提供理论和实践参考。     

南京地区细颗粒物污染输送影响及潜在源区

基于南京市空气质量数据和NCEP全球再分析资料,利用后向轨迹模式计算了2019年3月至2020年2月以南京城区为受体点的逐小时气团24 h后向轨迹,并将后向轨迹数据和PM_2.5浓度数据结合,进行轨迹聚类和潜在源区分析.结果表明,研究期间南京市ρ(PM_2.5)平均值为(36±20)μg·m^-3,超过国家二级标准限值的污染天数为17 d,ρ(PM_2.5)的季节变化特征明显：冬季(49μg·m^-3)>春季(42μg·m^-3)>秋季(31μg·m^-3)>夏季(24μg·m^-3),全年PM_2.5浓度和地面气压显著正相关,而跟气温、相对湿度、降水量和风速均为显著负相关关系;春季气团输送路径为7条,其余季节均为6条,其中,春季的西北路和东南偏南路,秋季东南路和冬季西南路是各季主要的污染输送路径,均具有传输距离短,气团移动慢的特点,说明静稳天气下本地累积是PM_2.5出...     

陕西渭北旱塬区农田土壤有机质空间预测方法

准确预测土壤有机质(SOM)含量的空间分布对于改善土壤质量、提高区域土壤管理水平具有重要意义.为探索预测陕西渭北旱塬区农田SOM含量的最优模型,借助地理探测器选取与SOM含量密切相关的影响因子作为建模的协变量,选用普通克里格方法(OK)、地理加权回归模型(GWR)、偏最小二乘回归模型(PLS)、地理加权回归扩展模型(G...     

基于PSCF与CWT模型的乌鲁木齐市大气颗粒物源区分析

利用MeteoInfoMap软件和GDAS全球同化气象数据,对乌鲁木齐市2014—2019年四季72 h气团后向轨迹进行聚类分析.同时,结合小时PM_2.5和PM₁₀浓度数据,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）分析了乌鲁木齐市颗粒物不同季节潜在源区及其对研究区颗粒物浓度的贡献.结果表明：①影响乌鲁木齐市大气质量的气团轨迹可分为长、短两支,短支气流主要来自研究区及周边城市,对研究区颗粒物浓度贡献大;②长支气流输送距离较远,主要来自哈萨克斯坦、俄罗斯等国家,对研究区颗粒物浓度贡献小;③影响乌鲁木齐市PM_2.5浓度的主要潜在源区是吐鲁番地区、巴音郭楞蒙古自治州、伊宁市和阿克苏地区;④潜在源区分布呈现显著季节变化特征,冬季潜在源区分布广、贡献度高,而夏季源区分布狭窄、贡献度低,春季和秋季源区分布与贡献特征介于两者之间.