基于Landsat8影像的Himawari-8叶绿素a空间降尺度研究

新型地球静止气象卫星Himawari-8由于空间分辨率较低,其叶绿素a产品难以满足空间异质性高的近岸海域水质监测要求。为了克服这个限制,基于非线性的随机森林算法,利用陆地资源卫星Landsat8的波段反射率数据和Himawari-8的叶绿素a产品,通过构建降尺度模型,以提高Himawari-8的叶绿素a数据的空间分辨率。结果表明,2个秋季模型和2个冬季模型的模型决定系数(R²)分别达到0.6、0.72、0.71和0.85;均方根误差(RMSE)为别为1.47,1.05,1.89,0.76mg/m³。通过实测站点数据对比分析表明,降尺度模型生成的叶绿素a与葵花叶绿素a数据具有较高的一致性,R²达到了0.81,能较好的反映近岸海域叶绿素a浓度的空间变化特征。     

核电材料辐照损伤的多尺度高通量计算模拟

反应堆压力容器用钢等核电材料在持续服役中,由于中子辐照造成其内部缺陷不断累积,致使材料组织结构损伤、性能劣化,对核电安全运行形成潜在威胁。多尺度计算模拟是探索辐照缺陷演化机理的有效手段,结合等效缺陷结构理论,有望实现核电材料服役行为的高效评价与预测。文中综述了多尺度计算模拟在核电材料辐照缺陷演化相关研究领域的进展,并对缺陷结构的多尺度演化本质及相应的多尺度高通量计算模拟方法进行了分析讨论。结果表明,通过缺陷结构特征能量等效传递的方法可以实现从第一性原理计算到缺陷扩散反应动力学等高通量计算模拟的跨尺度耦合;通过多尺度高通量计算模拟得到的缺陷演化热力学和动力学数据,可以搭建用于预测核电材料长期服役行为的材料基因工程数据库;在材料缺陷结构特征能量-组织结构-性能关联性探讨基础上,应用高通量计算模拟,辅以高通量实验数据验证,有望建立基于材料基因组结构能的服役安全工程模型。     

市域能源碳排放影响因素分析及减碳机制研究——以福建省为例

选取福建省市域作为研究对象,应用扩展型的STIRPAT-PLS模型对2010~2016年福建省市域碳排放影响因子进行实证分析,探讨驱动福建省市域碳排放量增长的主要影响因素和各因素的影响程度,明确碳排放控制的主要领域.结果表明：总人口、城镇化率、人均GDP、第二产业比重和能源强度对碳排放量增加有正向驱动作用,而第三产业比重对碳排放量增加有负向驱动作用.总人口、城镇化率以及第二产业比重对碳排放量增长的贡献最大.据此,建议福建当前及未来时期减碳重点应是采取优化能源结构和促进产业结构升级,加速发展清洁、再生能源与提高能源效率相并重等策略.     

不同取样尺度和数量下针阔混交林土壤呼吸的空间异质性

区域土壤呼吸通量估算大多用样地尺度的测定结果进行外推,因此对样地尺度土壤呼吸(Rs)及其影响因子的空间关系和取样尺度、取样数量对测定结果的准确性进行评价非常重要.以山西省庞泉沟自然保护区针阔混交林作为研究样地,运用传统统计分析与地统计分析相结合的方法,分析了4、2、1 m取样尺度下土壤水分(Ws)、土壤温度(T10)、凋落物量(Lw)、凋落物含水量(Lm)、土壤全碳(C)、全氮(N)和全碳/全氮(C/N)对土壤呼吸速率(Rs)空间变异的影响.结果表明3个取样间隔下,Rs的均值没有显著差异,但其变异程度随着取样尺度的增大而增加,变异系数在16%~22%之间.在4 m取样间隔下,Rs与Ws、Lw、C、C/N呈极显著正相关(P0.01),与N呈显著正相关(P0.05);在2 m取样间隔下,Rs与T10呈极显著负相关(P0.01),与其他因子相关不显著;在1 m取样间隔下,Rs与其他影响因子的相关性都不显著.随着取样尺度的减小,Rs的空间自相关性逐渐减弱,由高度自相关变为弱相关,表明随着采样距离的减小,结构因素对Rs的作用减弱,随机因素的作用逐渐增大.同一置信水平下相同取样数量随着取样尺度的减小,估计误差降低.95%置信水平下,2 m和1 m取样尺度时9个样本产生的Rs误差在±12%左右,而4 m尺度的误差为±16%;90%置信水平下,2 m和1 m取样尺度时9个样本产生的误差在±10%以内,4 m尺度则为±13%.研究结果可以为样地尺度进行Rs季节测定样点的科学布设提供依据.     

建设气候适应性低影响开发设施的方法

气候变化对降雨产生的影响会干扰低影响开发设施的运行效果。为了建设气候适应性低影响开发设施从而实现海绵城市可持续性发展,引入气候模式模拟及预测成果来辅助规划低影响开发设施的规模。通过总结概括CMIP5在雨水控制设施应用方面的主要研究成果,提出根据模拟能力筛选CMIP5最优耦合模式,利用多模式集成降尺度法修正模式预估降雨日尺度数据,并结合历史实测站点数据共同作为建设气候适应性低影响开发设施的研究基础数据,对长序列降雨数据截选与分组,统计分析同一年径流总量控制率下的设计降雨量标准差及差值作为划分气候敏感区域的依据,并针对不同敏感区提出建设意见,可为我国城市雨水系统应对未来气候变化提供参考。     

陆地气溶胶粒子尺度分布的准确描述

利用AERONET 2.0级数据研究了3种主要陆地气溶胶（吸收性,中性和非吸收性）粒子尺度分布的规律.结果表明：当气溶胶的主要成分为小粒子时,细模式气溶胶的中值半径（r_f）和气溶胶总光学厚度（τ_t）的相关性较好,但粗模式的中值半径（r_c）与τ_t相关性较差,且对中性气溶胶表现为负相关,对其他两种类型则表现为正相关;在细模式气溶胶占比减少时,r_f和r_c与τ_t的相关性均减小;不论在何种情况下,r_f与细模式气溶胶光学厚度（τ_f）,以及r_c与粗模式气溶胶光学厚度（τ_c）总保持很高的相关性,且不论哪种气溶胶类型,r_c与τ_c总表示出稳定的负相关.最后讨论了新的气溶胶粒子尺度描述方法对卫星气溶胶性质反演的影响.     

面向碳捕集系统的碳中性评价:研究框架及方法

作为应对全球气候变暖而提出的概念,碳中性主要是指在一定时空边界条件下,通过技术措施使得向大气中排放的净CO_2为零。随着近年来可再生能源、碳捕集等技术的快速发展,负碳甚至成为可能,因此碳中性概念框架需要不断调整,以应对新技术要素的填充。首先回顾了碳中性的既有定义和包含要素,并对碳中性框架内涵盖的时间、空间两边界尺度进行探讨,总结了文字、公式和图形三种碳中性定义的具体表达形式。特别地,本文提供的面向碳捕集系统的碳中性框架,可为碳捕集系统的环境友好性设计提供一种量化考察方法,从而服务碳捕集工程领域内的设计或评估工作。     

CCSM4/WRF-CMAQ动力降尺度预估RCP8.5情景下京津冀地区空气质量的潜在变化

目前,针对气候变化对区域空气质量影响的研究相对较少,并且多采用统计降尺度方法对全球气候模式结果进行处理.采用WRF中尺度气象模式对CCSM4气候模式的CMIP5 RCP8.5情景预估结果进行动力降尺度处理,并为CMAQ空气质量模式提供气象场;在2012年清华大学MEIC大气污染物排放清单的基础上,选取2005年作为气候现状代表年、2049-2051年作为未来气候代表年,对京津冀地区典型月份（1月、4月、7月、10月）的气象及空气质量数值模拟结果进行对比,以此预估气候变化背景下京津冀地区空气质量潜在变化.结果表明,在排放情况不变及RCP8.5情景下,未来代表年与现状代表年相比,京津冀地区以典型月份为代表的年均气象因素整体呈现温度升高,风速、相对湿度及大气边界层高度均降低的趋势;年均大气污染物浓度整体呈现升高的趋势,其中,温度升高约0.8℃,风速降低约0.11 m/s,相对湿度降低约2%,大气边界层高度降低约8 m,ρ（PM_2.5）升高约2.4 μg/m3,ρ（SO₂）升高约1.8 μg/m3,ρ（NO_x）升高约1.0 μg/m3;此外,主要的气象条件（温度、风速、相对湿度、大气边界层高度）中,风速及大气边界层高度的降低可能是造成这些大气污染物浓度变化的主要气象因素,并且风速及大气边界层高度的降低与ρ（PM_2.5）降低的相关系数分别约为-0.44和-0.26.研究显示,气候变化会对京津冀地区造成污染物浓度升高的潜在风险,同时由于现阶段缺乏可用于空气质量模式的未来排放情景数据、在线耦合模式日臻完善,在我国气候-空气质量的研究领域亟待进行更深层次的研究.      

万州区滑坡灾害风险管理对策

滑坡灾害风险管理是实现滑坡灾害防灾减灾的有效途径。以三峡库区万州区为例,从分析万州区滑坡灾害风险管理的现状入手,总结了万州区滑坡灾害风险管理采取的主要手段和存在的问题,并有针对性地从区域和单体(单个灾害点)两个尺度,提出了万州区滑坡灾害风险管理的对策与建议,主要包括:在区域上,加强全区滑坡灾害点调查和监测工作、完善滑坡灾害应急预案、加强专业技术人员培训、优化各职能部门的组织结构及协助模式、建设风险动态管理系统、加大滑坡灾害风险控制投入、优化城市建设规划方案以及加强公众的教育和公共信息服务平台建议等;在单体上,加强监测系统建设、提高相关职能部门及民众对滑坡及其次生涌浪灾害的应急响应能力。     

地下水污染风险评价中污染源荷载量化方法的对比分析

地下水污染风险评价是地下水资源保护和地下水污染防治区划的重要基础,其评价体系通常由污染源荷载、地下水脆弱性和地下水价值3个要素构成.由于污染源荷载量化方法的差异,必然存在对污染源基础信息的需求差异,以及对最终评价结果的影响未知等问题.为探讨污染源荷载量化方法对地下水污染风险评价的影响,本文选择具有代表性的评分指数法和定量指数法,以滹沱河冲洪积扇中尺度研究区为例,分别进行污染源荷载量化,耦合叠加相同的地下水脆弱性、地下水价值要素,进行地下水污染风险评价,并作对比分析.结果表明,两种方法得出的污染源荷载量化结果存在较大差异,风险评价的最终结果在风险数值特征及风险级别的空间分布上差异也比较显著,说明污染源荷载量化方法的选择对风险评价结果有重要影响;评分指数法适用于基础信息精度较低的大尺度评价区,方法简单,评价结果可靠性程度略低,定量指数法适用于基础信息精度高的中小尺度评价区,方法略复杂,但评价结果可靠性更高,反映出评价区的尺度效应对方法的选择有重要影响.