资源环境承载力评估新视角:行星边界框架的源起、发展与展望

将人类活动规模与强度控制在自然生态系统可承载限度之内,是可持续发展理论的核心要义。行星边界框架所秉持的“地球系统观”,为资源环境承载力评估提供了新视角,一经提出便在国际可持续发展领域引发极大关注与热烈讨论。本文系统阐述了行星边界框架的理论基础及其内涵演进,着重论述了该框架在国家、省域、市域和组织等不同尺度的发展与应用,深入探讨了其面临的挑战与改进方向,并与传统资源环境承载力研究范式进行了比较。研究表明:行星边界框架以复杂系统稳态和突变理论为基础,是历史经验与科学研究有机结合的产物。作为对现有资源环境承载力评估体系的有益补充,该框架由全球尺度向区域尺度拓展时,遵循自上而下分配与自下而上整合两条路径。当前行星边界框架中关于生物物理过程的尺度效应与交互机制的阐述较为薄弱,导致其变量选取与边界设置仍存较大争议,在与环境影响评价相整合、向社会经济维度拓展等方面面临方法学挑战。今后应从理论基础、技术方法、实践应用等方面继续深化研究,提升行星边界框架在可持续发展目标（SDGs）等全球重大公共议题中的政策价值。     

遥感数据时间分辨率对土地覆盖变化监测的影响

由于土地覆盖通常存在年际变化和季节变化,区分人为活动引起的变化与这种自然变化需要两期数据时间一致。论文利用黑龙江省1975、1990、2000、和2005代表年Landsat数据,分析了数据时间差在16 d MODIS-NDVI时间序列的误差。研究发现,Landsat数据4个代表年的年际差分别为1975±4 a,1990±4.5 a,2000±1.5 a,2005±1.5 a,季节差为47 d。Landsat季节差对MODIS-NDVI的影响是:当季节差为16~48 d时,东北地区耕地与草地以生长高峰期为参照的MODIS-NDVI变化最高可达0.4以上,林地MODIS-NDVI变化0.1~0.2;当时间差<16 d时,如果仍以生长高峰期为绝对参照,东北大部分地区误差<0.1,只有少数耕地误差0.1~0.2。如果以两个时间为相对参照,则<16 d的误差也可能导致较大的MODIS-NDVI误差,其大小有明显的季节性。在生长高峰期7月12日至8月28日,8 d±8 d的时间差导致的NDVI差大于0.1的像元仅2.93%,是变化检测最佳时期;但在除此之外的6月10日至9月29日间,8 d±8 d时间差导致NDVI差大于0.1的像元比例超过11.42%,选择Landsat必须避开这一敏感期。结论:利用高时间分辨率MODIS-NDVI可在3个方面提高Landsat变化检测效果:①辅助选择最佳时间;②当无法选择最佳时间时,评估时间差可能引起的误差和方向;③直接使用生物物理参数作为变化检测的指标之一。     

纳米尺度传热技术进展

本文主要概述了纳米尺度传热技术的研究进展,描述了纳米技术在导热、对流、以及辐射换热中的应用机理．分析了纳米尺度导热系数的计算方法和导热方程模型的建立．预测了纳米尺度传热技术在各个领域的应用和发展前景。     

模糊数学法在电解铝清洁生产评价中的应用

运用模糊数学基本理论和基本方法,将模糊数学理论的隶属函数和隶属度等概念引入电解铝清洁生产评价中.通过建立评价指标因素集、评判集、权重集和隶属函数等模糊集合,运用层次分析法确定其权重,采用评价尺度计算清洁生产得分,根据国内各电解铝企业提供的基础数据,对其进行了模糊综合评价.结果表明: 全国约有5%的电解铝企业达到清洁生产一级水平,30%的企业达到清洁生产二级水平,达到清洁生产三级水平的企业占45%左右.同时也说明了模糊综合评价法的合理性和可靠性,它对电解铝清洁生产评价具有实际意义,对企业采取切实可行的清洁生产措施具有指导意义.     

敦煌地区温湿度和日温差的极值特性研究

目的建立敦煌地区温度、相对湿度和日温差的年极值拟合模型。方法根据当地气象站台温度和相对湿度日记时值数据,连续统计若干年的三要素年极值,采用极大似然法建立各要素年极值的Gumbel模型,同时讨论值域有界类气象因素极值再现期的定义域。结果给出了敦煌地区温度、相对湿度和日温差年极值的Gumbel模型参数。结论敦煌地区各气象因素Gumbel模型位置参数和尺度参数,温度极大值分别为35.193,1.072℃,温度极小值分别为-20.085,1.945℃,相对湿度极大值为95.254%,2.471%,相对湿度极小值为5.837%,1.505%,日温差极大值为20.676,0.777℃,日温差极小值为1.398,0.593℃;相对湿度极大值、相对湿度极小值和日温差极小值的再现期定义域分别为6.3,47和10年。     

江苏茅山断裂带中段重力异常多尺度分析及其构造识别

采用小波变换多尺度分析,将茅山断裂带中段的重力数据分解为不同尺度的重力异常,用于研究该区的地质构造特征。小波变换多尺度分析可以将重力数据分解为不同深度的局部异常和区域异常,局部异常解释为浅部地质体引起,区域异常解释为深部地质体引起。基于此种地质解释,分析了不同深度地质体与重力异常的对应关系,并对产生异常的原因进行解释,推断出该区的主要断裂构造,并对已有研究成果进行修正。研究结果表明,断裂带中段的构造形式与重力异常之间有较好的对应关系。     

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。     

基于3S技术的景观格局指数空间尺度效应变化研究

本文在阐述景观格局指数空间尺度效应重要意义及3S技术特点的基础上,以四川省木里县梭罗沟金矿矿区为研究区,介绍了3S技术在不同空间尺度提取景观格局指数的技术要求、数据收集和工作流程,并对研究区不同空间尺度景观格局指数的提取结果进行了效应分析,将各景观格局指数随空间尺度表现出不同变化趋势划分为五种类型,确定了该研究区域景观格局分析的最适宜空间尺度为1.0 m~5.0 m。景观格局指数空间尺度效应分析研究,有利于揭示景观格局与尺度效应相互作用的机理,进而对景观格局的尺度推演的方向、过程进行模拟、预测、分析和评价等研究提供重要的科学参考,并对遥感数据和地理信息系统的正确使用具有重要的科学意义。     

面向对象的海域使用专题信息遥感提取关键技术研究

利用遥感技术进行海域使用专题信息提取是开展区域用海项目动态监测的有效手段。本研究以SPOT-5高空间分辨率遥感影像为数据源,探讨了面向对象的海域使用专题信息遥感提取方法,从基于多特征的遥感图像多尺度分割、海域使用特征基元的多特征表达以及面向对象的海域使用支持向量机SVM(Support Vector Machine)分类三个方面,深入研究了面向对象的海域使用专题信息遥感提取关键技术与方法,结合所提出的海域使用两级分类体系,形成了利用高分遥感技术实现区域用海遥感监测的技术流程。在江苏如东沿海进行的实证分类研究表明,该技术流程能够取得理想的分类结果,可为开发业务化的海域使用遥感动态监测平台系统提供技术支撑。     

基于多尺度交叉趋势样本熵的城市空气质量指数分析

为了研究城市的空气质量指数(air quality index,AQI)与各污染物浓度序列之间的一致性,以及相邻城市间污染物的相似程度,提出一种新的多尺度交叉趋势样本熵(multiscale cross trend sample entropy,MCTSE),用于刻画2个具有趋势的序列在不同尺度上的一致性。利用该方法对长沙、株洲和湘潭3个城市春、夏、秋、冬的AQI与PM_{2. 5}、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃ 6种污染物浓度序列展开研究,为寻找影响这些城市空气质量的污染源以及共同治理提供参考。最后为这些城市制定空气污染防治目标提出了可行的治理对策。