基于EMD-MFOA-ELM的瓦斯涌出量时变序列预测研究

为准确分析工作面绝对瓦斯涌出量的非平稳特征,实现瓦斯涌出量的准确预测,基于经验模态分解(EMD)、修正的果蝇优化算法(MFOA)和极限学习机(ELM)基本原理,构建瓦斯涌出量的EMD-MFOA-ELM多尺度时变预测模型。通过EMD将瓦斯涌出量时变序列进行深层次分解,获得多尺度本征模态函数(IMF);采用MFOA-ELM对各IMF时变序列建立动态预测模型,等权叠加各预测值,得到模型最终预测结果。以晋煤某矿瓦斯涌出量监测时序样本为例进行研究分析,结果表明:EMD能充分挖掘出监测数据隐含信息,有效降低数据复杂度;该模型预测相对误差为0.024 3%~0.651 0%,平均值仅为0.252 6%,预测精度和泛化能力高于未经EMD分解模型,能很好地适用于非平稳时变序列预测。     

中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响——以呼和浩特-包头-鄂尔多斯城市群地区为例

理解中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响对提高干燥地人类福祉和实现区域可持续发展具有重要的意义。为此,论文以正在经历快速城市化的呼和浩特-包头-鄂尔多斯（呼包鄂）地区为例,从区域、城市和旗县3个尺度上揭示了该地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。首先,量化了呼包鄂地区1990年的生境质量、粮食生产、肉类生产和碳储量4种关键生态系统服务。然后,分析了1990—2013年呼包鄂地区的城市扩展过程。最后,在区域、城市和旗县3个尺度上评价了呼包鄂地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。结果显示,1990—2013年,呼包鄂地区经历了快速的城市扩展过程,城市用地面积从314.22 km²增加到692.10 km²,增长了1.2倍。区域城市扩展过程导致4种生态系统服务均明显下降。其中,粮食生产服务损失最严重,损失量达1.36×10⁴ t,约占1990年全区粮食生产总量的1%。边缘型和飞地型城市扩展对生态系统服务的影响最明显。1990—2013年,边缘型城市扩展导致的粮食生产、肉类生产和碳储量损失量占区域城市扩展过程中各项服务损失总量的比例均超过60%,飞地型城市扩展造成的肉类生产服务损失量大于区域城市扩展过程中该服务损失总量的1/3。边缘型和飞地型城市扩展过程导致的耕地和草地大量减少是造成生态系统服务快速下降的主要原因。因此,建议在呼包鄂地区的城市化进程中应提高城市用地利用率,控制边缘型和飞地型城市扩展,以减少城市扩展过程对生态系统服务的影响。     

乌海市夏季臭氧污染特征及基于过程分析的成因探究

乌海市地形复杂,周边工业园区分布密集,近年来夏季O₃污染问题突出,且污染特征与形成机制尚不明确,分析乌海市O₃变化特征,探究O₃污染形成机制对该区域大气污染防治具有重要意义.本文在分析乌海市2018年6~8月3次持续O₃污染过程特征的基础上,利用WRF-CMAQ模式系统进行模拟并根据过程分析输出结果对污染的成因进行了深入分析,探讨了区域输送和局地光化学反应对乌海市O₃的影响.结果表明,乌海市夏季O₃呈现"单峰"的日变化特征,近地面O₃与向下短波辐射和气温显著呈正相关,与相对湿度呈负相关;空间分布上,乌海市3个工业园区白天和夜间均为O₃低值区,乌海西南部宁夏石嘴山地区、乌海城区和西北部乌兰布和沙漠地区白天为O₃高值区;过程分析结果表明,输送和化学过程及其相对大小对乌海市O₃有决定性影响,6月和7月的污染过程中局地光化学反应和输送共同导致O₃显著升高,且化学过程的影响是输送的两倍左右,8月O₃的升高主要为输送作用的贡献;进一步对输送作用进行分解可知偏南和西北方向的输送对O₃的升高有较大贡献,结合前体物的排放,可能的传输来源为宁夏银川、石嘴山及巴彦淖尔等区域,因此,乌海市应在控制本地排放的基础上,加强区域联防联控,减少区域传输对O₃的影响.     

黄河流域氨氮水生生物生态风险时空分异特征

分析揭示黄河流域氨氮水生生物生态风险时空分异特征,对黄河流域氨氮风险管控和水生态环境保护工作的开展以及氨氮水环境质量标准的细化和修订具有重要意义.本文基于生态环境部颁布的《淡水水生生物水质基准-氨氮》国家生态环境基准,应用统计学方法和风险商法,研究了2022年黄河流域氨氮风险的时空分布特征并识别出重点关注时段和区域.同时,通过变异系数建立了对比氨氮风险时空差异性的方法,并采用Spearman相关性分析识别出黄河流域氨氮风险主要影响因素.结果表明：(1)黄河流域氨氮长期毒性基准和风险商的空间差异性分别为时间差异性的3.3和2.1倍.(2)时间上,冬季氨氮浓度和风险商显著升高,有风险的断面由春季的2.3%增至13.6%,冬季情况亟需额外关注.(3)空间上,黄河流域91%的断面无氨氮风险或风险较低,但渭河、汾河等黄河支流部分断面,特别是汇流河段氨氮长期毒性风险问题较为突出.(4)黄河流域氨氮风险除氨氮浓度外,主要受水体pH影响,水温对氨氮风险影响较小.研究显示,制定区域性氨氮水质标准和排放标准比季节差异化标准更为重要,需要重点关注支流和干支流汇流河段并建立水质监控和预警机制.除控制氨氮污染物...     

中国第四纪黄土古环境研究若干进展

随着技术进步和多方位研究进展,第四纪古环境研究向着多元古环境替代指标、高分辨率古气候研究、气候变化的多种驱动因素等方面发展。文章总结了中国黄土古环境研究中的主要替代性指标,包括黄土磁化率、黄土粒度、植物硅酸体、孢粉组合、蜗牛化石、碳氧同位素和^10Be、黄土与古土壤。概述了当前对黄土—古土壤的时间标尺、末次冰期的短尺度气候事件以及东亚古季风变化机制的认识。     

不同尺度下耕地土壤Cr含量的空间自相关性分析

以山东省禹城市耕地土壤重金属铬(Cr)元素为例,采用Moran’s I统计量对县级和镇级两个不同取样尺度下Cr含量的空间自相关关系、空间相关尺度和空间分布规律进行了对比研究.结果表明:1)随着研究尺度的增大,Cr含量的变异系数增加,块基比(C0/Sill)减小,空间结构性增强;2)两个尺度下Cr含量Moran’s I指数都大于0,表明研究区内两个尺度下的Cr含量都存在空间正自相关,且Moran’s I指数随着研究尺度的增加而增大;3)Lisa聚类图表明,两个尺度下Cr含量都存在空间聚集区和空间孤立区,其中"高—高"空间聚集和"低—高"空间孤立区域存在潜在Cr污染风险.研究表明小尺度下能够观察到大尺度下观察不到的细微差别,研究可为土壤重金属环境质量评价和重金属污染防治提供重要参考.图4表2参23     

长株潭城市群核心区土地利用生态风险评价

随着长株潭城市群的快速发展,人类活动导致的土地利用结构及方式改变对生态环境构成了巨大压力。运用G IS和景观生态学方法的土地利用生态风险评价,以长株潭城市群核心区为研究区域,选择湘江岸线为典型样带,建立了基于源与汇景观功能的土地利用生态风险评价指标体系,并构建了评价模型,对生态风险进行了空间分析和综合评价。结果表明,长沙市建成区的土地利用生态风险指数整体最高,株洲和湘潭居次。其中,从城市群建成区向外,风险指数逐渐降低,长沙、株洲、湘潭三市交界处生态风险指数也较低。根据研究区域生态风险状况、变化和分布特征,提出了相应的风险调控策略和管理方法,为实现区域土地利用与生态、社会、经济的可持续发展提供决策依据。     

低山丘陵区土壤硒、镉空间分异对土地利用景观特征的响应

为明确低山丘陵区土地利用景观特征和景观格局对土壤硒(Se)、镉(Cd)含量空间分异的影响.以重庆市江津区为研究区,采集和测定了247件表层土壤样品,将研究区划分为3519个1 km×1 km网格单元,再基于30 m土地利用数据测算了每个网格单元土地利用景观特征指数和景观格局指数,并运用冗余分析(RDA)和双变量空间自相关(Moran’s I),定量探讨了景观格局对表土Se、Cd含量分异的影响.结果表明：(1)江津区表土Se(0.36 mg·kg^-1,算术均值,下同)、Cd(0.27 mg·kg^-1)含量高于渝西地区土壤背景值,但表土Cd含量略低于全国农用地风险筛选值.(2)林地表土Se含量(0.43 mg·kg^-1)显著高于耕地(0.34 mg·kg^-1),而水田(0.29 mg·kg^-1)、旱地(0.27 mg·kg^-1)土壤Cd含量高于林地(0.25 mg·kg^-1).(3)受成土母质影响,空间上林地景观聚集度与土壤Se含量呈负相...     

国家和产业尺度下南海周边国家地缘经济关系演变与启示

以南海周边国家为研究对象,采用国家间的贸易数据,基于地缘经济联系紧密度模型与产业结构相似系数模型,分析2003—2021年国家与产业尺度下地缘经济关系,讨论潜在的影响因素,结果表明：（1）地缘经济联系紧密度上,国家尺度呈上升趋势,核心区域由南向北转移;产业尺度整体呈上升趋势,不同行业的增速差异显著;海洋产业呈现南北东相互制衡的三核心局面。（2）产业竞合关系上,国家尺度呈现多极化发展趋势,国别差异明显;行业内竞合关系稳定,但行业间差距扩大;海洋产业国别差异显著,整体竞争大于合作。（3）空间因素、自然禀赋因素、文化因素和制度环境在不同的尺度与行业对地缘经济联系紧密度和产业竞合关系的影响存在明显差异。     

长三角城市群大气环境效率时空分异研究

城市群大气环境效率的科学测度,是实现节能减霾和区域绿色高质量发展的重要前提条件。该文以2012-2020年长三角城市群为研究对象,利用三阶段DEA模型和Malmquist指数,从静动态两个角度测算大气环境效率,分析时空分异特征。研究发现：长三角城市群大气环境效率仍有提升空间,其中纯技术效率是导致效率整体偏低的主要因素;省域大气环境效率差异明显,上海最高而安徽最低;以效率均值为临界点,城市群可归类于“高-高-高”、“高-低-高”、“低-低-高”、“低-高-低”、“低-低-低”5种类型;研究期内大气环境全要素生产率呈现逐步增长趋势,其中技术进步起到了最主要促进作用。在此基础上,对于如何更好提升长三角城市群乃至全国大气环境治理水平,作者提出系列对策建议。