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[硕士论文] 吴洋洋
自然地理学 浙江师范大学 2018(学位年度)
摘要:湖泊是自然环境的重要组成部分,对环境变化和人类活动比较敏感,能可靠的记录各个湖区过去的环境变化和人类活动的信息。对历史时期区域湖泊变迁的研究是了解历史时期环境变化以及人类活动的重要方法。萧绍地区历史开发较早,有关湖泊记载的文献数量众多,尤其自唐宋以来萧绍地区的地理学著作以及地方志层出不穷,为研究本地区历史时期的湖泊演变提供了丰富的文献资料。本文以萧绍地区丰富的历史史料为依托,构建了本地区人类活动与自然环境相互作用下湖泊变迁的历史过程,并对湖泊变迁的影响因素进行了分析。根据研究结果表明:
  (1)先秦时期是萧绍地区湖泊的自然形成阶段,海岸线的后退为萧绍平原湖泊的出现创造了条件,湖泊首先出现在山麓地区,随着海岸线的进一步后退湖泊逐步走向北部平原;汉唐时期,山陂湖塘的修筑使一些潟湖和沼泽成为蓄水湖泊,湖泊面积扩大,形成了以回涌湖、鉴湖、夏盖湖为主体的湖泊水利体系,人们对湖泊大规模的改造和利用逐步展开;唐末以来湖泊进入湮废阶段,宋元时期对于湖泊的废复斗争激烈,明清时期湖泊加速湮废,现在萧绍地区历史时期的大部分湖泊已经消失,一些遗留下来的湖泊也逐步河网化。
  (2)湖泊变迁的影响因素具有多样性,是自然环境变化和人类活动等因素共同作用的结果。本文分别从气候背景、旱涝灾害、水土流失、人口数量、河流改道等方面对湖泊变迁的原因进行了分析,初步得出结论:①气候方面:汉代与唐代气候比较温暖的时期湖泊呈现出明显的扩张趋势;宋元时期气候波动剧烈,湖泊也废复频繁;明清时期气候转冷,湖泊加速湮废,气候的冷暖波动和湖泊的盈缩表现出明显的对应关系,说明气候的变化对湖泊演变的影响是基础性的,决定着湖泊演变的基本趋势。②湖泊大量湮废以及围垦时期也是旱灾多发时期;气候偏湿、水灾频繁时期表现为水利兴修,废田还湖较多。③水土流失在魏晋以后逐渐严重,浦阳江泥沙沉积是临浦、渔浦等湖泊湮废的重要原因,北宋时期鉴湖因湖泊淤浅而遭到垦殖。④人口增加是湖泊围垦的重要原因,尤其是宋代以来人口的急剧增长使得人地矛盾尖锐,湖泊遭到大量围垦。⑤河流改道以及海塘修筑对湖泊演化作用明显,河流流入使得湖泊扩张反之则湖泊萎缩,海塘修筑则使一些潟湖直接转化为淡水湖,湖泊面积扩大。
  (3)自宋代以来湖泊变化一直呈现出不断消亡的趋势,现今萧绍地区已无较大湖泊,显露出水面不足的征兆,对现有湖泊加强保护是今后湖泊治理工作的重点。保护湖泊不但是保护生态环境,也是对萧绍地区水乡文化的继承。湖泊与河流以及人工水利相互联系构成完整的水利生态系统,对湖泊的改造与利用要与其它自然、人文要素相配合,统筹兼顾、趋利避害。
[博士论文] 任乐乐
地理学·自然地理学 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:青藏高原史前人类活动的历史及其驱动机制是国际学术界关注的前沿科学问题,先民采取何种生业策略以适应高海拔环境是当前的研究热点。青藏高原东北部及其周边地区地貌类型多样,考古遗存丰富,是研究史前人类适应不同生存环境的动植物资源利用策略的理想区域。该地区植物考古工作已经取得了丰硕的成果,揭示了耐旱喜温的粟黍、耐寒的大麦小麦的传入和利用是保障史前人类永久定居不同海拔高度环境的关键因素。先民利用的另一重要食物来源是动物资源,但其在青藏高原东北部及其周边地区先民的生业经济中扮演怎样的角色仍不清晰。欧亚大陆农业传播和东西方文化交流在新石器晚期至青铜时代出现并不断强化,其对青藏高原东北部及其周边地区先民的种植结构产生了重要影响,但对动物资源利用策略的影响尚未得到充分的研究。此外,牦牛的驯化和利用过程也是有待深入研究的科学问题。
  针对上述问题,本文以青藏高原东北部及其周边地区考古遗址出土的动物遗存为研究对象,在3个系统发掘和3个考古调查的史前遗址中系统采集了动物骨骼样品,完成了30581块动物骨骼样品的鉴定工作;在5个遗址中挑选出406例动物骨骼和人骨样品进行碳氮稳定同位素测试;在3个遗址采集了14个年代样品进行碳十四年代测定。在此基础上,结合研究区已发表的相关资料,分析了新石器晚期至青铜时代先民获取肉食资源方式和家畜饲养策略,并探讨了史前东西方文化交流与气候和海拔变化对先民动物资源利用策略的影响。主要结论如下:
  (1) c.5400~4500BP,先民主要通过捕获鹿科和羊亚科等野生动物获取动物资源,家养动物在先民利用的动物资源中所占比例较小,且仅有猪和狗。此外,先民采取以圈养为主放养为辅的策略饲养家猪,而狗的饲养方式较为多样化,主要与其在先民社会生活中发挥的多种功能有关。
  (2) c.4500~3600BP,不同海拔区域先民采取多样化的方式获取肉食资源。对先民肉食资源贡献最大的野生动物种类是鹿科、羊亚科和羚羊亚科,家养动物饲养种类齐全,包括狗、猪、牛和羊,且牛羊逐渐成为家畜饲养的主体。此外,本阶段传统家畜猪和狗的饲养策略没有发生大的改变,而对于新传入的牛羊,先民根据野生自然植被的丰富程度,采取了放牧和放牧与补充饲料相结合的饲养方式。
  (3) c.3600~2000BP,先民利用的动物种属主要是家养动物,野生动物的比重较少,而且在本阶段,驯化牦牛已确定在柴达木盆地诺木洪文化遗址中得到利用。此外,先民依然采用放牧和放牧与补充饲料相结合的方式饲养牛羊。
  (4)青藏高原东北部及其周边地区先民在新石器晚期至青铜时代获取肉食资源的方式大体上经历了由以狩猎为主、家畜饲养为辅(c.5400~3600BP),到以家畜饲养为主、狩猎为辅的转变(c.3600~2000BP)。此外,4500BP左右,猪的食谱由C4类食物为主转变为以C3和C4类混合食物为主;c.3600~2000BP,家养草食动物羊的食谱由以C3和C4混合食物为主食发展为以C3食物为主食。
  (5)青藏高原东北部及其周边地区新石器晚期至青铜时代不同时段先民利用动物资源方式空间对比分析显示:c.5400~4500BP和 c.3600~2000BP,不同区域先民获取肉食资源的方式及饲养家畜策略差异较小;而c.4500~3600BP,不同区域先民获取肉食资源的方式多样,差异显著。2500m以上区域,先民依靠狩猎鹿科、羊亚科和羚羊亚科等野生动物获取肉食;2500m以下区域,先民主要以饲养羊、狗、猪、牛等家养动物获取肉食。同时家养杂食动物猪狗及家养草食动物牛的食谱也呈现出多样化的特征,表明不同区域先民采取不同的方式饲养家畜。
  (6)青藏高原东北部及其周边地区新石器晚期至青铜时代先民利用动物资源的方式时空差异显著,主要受到欧亚大陆文化交流大背景下,新品种家畜(包括牛、羊、马)的引入和利用,以及海拔变化和气候变化导致的生存环境差异的影响。
  本研究为认识青藏高原东北部及其周边地区新石器-青铜时代人类动物资源利用策略及其时空变化提供了重要的动物遗存鉴定和骨骼碳氮同位素分析数据支撑,是在该地区用多学科方法开展系统动物考古研究的尝试和探索。本研究还为揭示不同家养动物在青藏高原出现和利用的历史提供了关键的证据,为认识和理解不同时期史前人类适应不同海拔(尤其是高海拔)生存环境的动物资源利用模式,及其与史前东西方文化交流的关系等国际国内学术界广泛关注的重要科学问题提供了重要的研究案例和新的视角。
[博士论文] 赵永涛
地理学·自然地理学 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:新疆深居内陆,处于亚洲中部干旱区的核心地带,区域干旱少雨,植被稀疏,生态脆弱(秦大河等,2005; Narisma et al.,2007)。这里的气候变化与西风等大气环流变化密切相关,并通过粉尘的释放和沉降影响着全球海陆气相互作用,因而在全球变化研究中具有重要意义(Martin et al.,1991; Maher et al.,2010;Uno et al.,2009)。该地区晚更新世以来(特别是MIS3到早全新世)植被和气候变化研究相对较少,且已有研究多集中在黄土、河流阶地和古湖岸堤,但因为沉积间断(例如,Rhodes et al.,1996;Zhao et al.,2013)和年代控制差等原因(Lai et al.,2014; Long et al.,2015;Song et al.,2015),使其对新疆晚更新世以来植被和气候变化认识不足。已有研究表明,在西风环流主导下的亚洲中部干旱区(包括我国新疆地区),其现代气候、近千年气候及全新世亚轨道气候变化模式与亚洲东部季风区存在显著差异(Chen et al.,2008; Huang et al.,2013;Chen et al.,2015;Chen et al.,2016)。那么,在晚更新世的其它时段西部干旱区气候变化模式是怎样的,又是如何响应全球气候变化的?在不同的时间尺度上(轨道和亚轨道尺度等)与东部季风区是否存在差异?要回答这些问题,首先需要得到年代可靠的长尺度古气候和植被变化序列。深海氧同位素3阶段是距离现今最近的一个间冰期(弱的间冰期),气候边界条件与现在有许多相似之处,又是末次冰期人类活动比较活跃的时期(Imbrie et al.,1989; Dansgaard et al.,1993; Voelker et al.,2002; North Greenland Ice Core Project Members,2004; Lisiecki and Raymo,2005),是进行古气候研究的重要时段。之后的末次盛冰期期间全球气候边界条件(全球冰盖和CO2含量等)发生剧烈变化(Mix et al.,2001; Clark et al.,2009),与现代气候形成鲜明的对比。因此对晚更新世关键时段(MIS3和LGM)冷、暖巨大反差下地球表层环境特征的重建和模拟,有利于加深对西部干旱区和季风区晚更新世以来不同空间尺度气候环境系统运行机制的理解。相对于其它研究材料而言,湖泊记录因为沉积连续和测年材料丰富的原因,是进行晚更新世古气候和植被重建的理想材料。
  本研究选取位于新疆东部哈密地区的巴里坤湖(位于西北干旱区的中心区域)做为研究对象,该湖晚更新世以来沉积连续(Ma et al.,2004),因此比较适合进行长时间尺度植被和气候重建。研究组于2011年在巴里坤湖的中心区域钻取了长62.53 m的沉积岩芯(BLK11A),岩芯连续且保存完整,在实验室按照1 cm间距分样后冷藏保存。本文着重分析顶部2.9–20.0 m,选取的沉积物岩芯覆盖了深海氧同位素3阶段到全新世早期。利用多种测年手段(AMS14C、光释光和古地磁)相结合的方法建立了可靠的年代框架,在此基础上通过孢粉、XRF岩芯扫描元素、粒度、烧失量和易溶盐含量等气候代用指标对巴里坤湖MIS3至早全新世区域植被、水文和气候进行了高分辨率的重建工作。主要结论如下:
  1.MIS3到早全新世巴里坤盆地植被演化历史。通过对钻孔孢粉的分析,重建了 MIS3到早全新世该区域的植被演化历史。结果表明在研究时段的大部分时间内,区域以蒿属和藜科主导的荒漠/荒漠草原为主,区域气候较为干旱。具体表现为:1)MIS3早期(59.0–51.7 kaBP),区域喜温湿环境的草本植物(例如,毛茛科、莎草科和香蒲)发育,较高含量的桦木科花粉(~15–20%)表明当时在湖泊周围或者沿河流两岸生长着小范围的桦木林,温湿的气候状况与该区域“全新世适宜期”环境较为相似;2)MIS3中后期(51.7–26.5 ka BP),区域环境恶化,荒漠灌丛植被(例如,鼠李科、白刺属和霸王属)广泛分布,植被覆盖度较低,指示区域由暖湿向干冷的冰期环境转变;3)末次盛冰期(LGM,26.5–19.2 ka BP),区域气候进一步恶化,干冷的气候背景下植被以蒿属-藜科-菊科-鼠李科-沙棘属主导的荒漠草原为主,植被覆盖度低;4)区域植被退化最严重的时段发生在~17.0–15.2 ka BP期间,区域生物量和植被覆盖度极低,推测巴里坤地区极端干冷的气候与北大西洋地区记录的Heinrich1冷事件有很大的关系;5)在15.2–12.6 ka BP期间,区域气候好转,蒿属-藜科-禾本科-麻黄属草原植被扩张,禾本科植物明显增多,区域温暖湿润;6)早全新世(12.6–8.9 ka BP)区域以藜科-蒿属-麻黄属主导的荒漠/荒漠草原,区域湿度较低。
  2.MIS3到早全新世巴里坤湖演化过程。通过对沉积物易溶盐、碳酸盐的分析,并结合岩芯XRF元素扫描结果重建了该湖泊MIS3到早全新世的演化过程。研究结果表明:巴里坤湖演化过程遵循干旱区盐湖演化的一般规律,即在盐湖发育的早期先出现碳酸类沉积,而后是硫酸盐类沉积,最后是石盐,湖泊的演化过程是区域气候干旱化的结果。具体而言:1)MIS3早期(59.0–51.7 kaBP),以碳酸盐类沉积为主,湖泊水位较高,伴随着硫酸盐类沉积的增多,湖泊水位呈下降趋势;2)MIS3中期(51.7–39.3 ka BP),盐层和浅灰色粉砂交互出现,湖泊发展到盐湖阶段,含硫蒸发盐和石盐等出现沉积,这是末次间冰期以来的第一次成盐期。推测此时巴里坤湖面较浅(类似于现在的巴里坤湖状况,水深约1 m左右);3)MIS3后期(39.3–26.5 ka BP),在(39.3–36.7 ka BP)期间,盐度降低湖泊淡化(持续~2000yr),其间伴随着碳酸盐和含硫矿物的形成,此时巴里坤湖是一个微咸水/咸水湖,是区域湿度增加的结果。随后盐度频繁波动,碳酸盐和硫酸盐含量逐渐降低,湖泊水位较低;4)巴里坤湖水盐度在 MIS2维持在较低的状态,为淡水或者微咸水湖,这可能和MIS2低温造成的低的蒸发量有关,湖泊水位较浅。从19.2 ka BP开始,湖泊盐类沉积类型变化较大,在较暖的两个时段19.2–17.0kaBP和15.2–12.6 ka BP,以碳酸盐沉积为主,与冰消期升温以及BA暖期有很大的关系。在冷的时段H1(17–15.2 ka BP)和MIS2/1(12.6–8.9 ka BP)以碎屑沉积为主,区域气候干冷。
  3.MIS3到早全新世巴里坤流域风化强度变化。通过对粒度、岩芯 XRF元素扫描的分析,重建了巴里坤流域 MIS3到早全新世风化强度的变化。研究结果表明沉积物岩芯Rb/Sr比值能够很好的反映流域风化状况,Ti、Si等主要分布在较细颗粒中,外源碎屑多以粉尘方式输入湖泊,同时也有河流输送进入湖泊的贡献。具体表现为:1)MIS3早期(59.0–51.7 ka BP),流域化学风化较强,与温暖湿润的环境有关,而且区域较高的植被盖度降低了粉尘颗粒的输入;2)MIS3中后期到LGM(51.7–19.2 ka BP),流域以物理风化为主,粉尘输入量增加,与流域退化的环境和低的植被覆盖度关系密切;3)随着冰消期的开始(~19.2 kaBP),流域环境好转,化学风化在~19.2–17kaBP和BA期间显著增强,与升高的区域温度和增加的降水(或冰川融水)有关。而在H1和MIS2/1时段,流域以物理风化为主,植被覆盖度低,主要是由低的区域温度和干旱的环境导致的。
  4.MIS3到早全新世巴里坤区域年降水定量重建、总体气候特征及其可能的机制。基于中国及蒙古现代花粉数据数据集,采用“加权平均偏最小二乘法(WA-PLS)”对巴里坤BLK11A钻孔化石花粉进行了年平均降水量的定量重建。重建结果表明在MIS3早期、冰消期和BA期间巴里坤区域年降水量明显增加,而在MIS3中后期、LGM和MIS2/1区域年降水量较低。该研究是迄今为止新疆地区第一次基于花粉结果的长尺度(超过全新世)古气候定量重建,对该地区定量重建工作有很大的参考价值。
  结合定量重建的年降水量变化、植被、湖泊演化和流域风化强度变化,可以将MIS3到早全新世巴里坤区域气候变化特征总结如下:1)在轨道/亚轨道尺度上区域植被和气候变化响应于北半球高纬度太阳辐射变化,以“暖湿–冷干”的气候组合类型为主;2)MIS3早期,较高的太阳辐射背景下区域年降水较高,温暖湿润气候背景下木本植物桦木属和喜温湿环境的草本植被发育,植被覆盖度高。巴里坤湖以碳酸盐类沉积为主,湖泊水位较高。流域化学风化较强;3)MIS3中后期,随着太阳辐射的减弱,区域年降水量逐渐降低,环境逐渐恶化,进而导致了荒漠植被广泛发育、含硫蒸发盐和石盐沉积增加、流域物理风化加强;4)MIS2特别是 LGM,区域以冷干的气候为主导,表现为植被退化、湖泊萎缩、流域物理风化进一步增强;5)冰消期随着太阳辐射的增加,区域温度回升,降水和冰川融水增加,增加了湖泊的补给量,环境好转流域化学风化增强,湖泊以碳酸盐沉积为主。除此之外,北大西洋气候通过西风对巴里坤湖植被和水文状况也产生显著影响,比如 H冷事件发生时,巴里坤区域整体以冷干的气候为主,植被退化,湖面降低且沉积了较多分选较差粗颗粒物质,流域物理风化加强。BA期间区域环境好转,草甸植被发育,流域化学风化加强。
  综合而言,巴里坤湖地区MIS3后期没有出现类似“青藏高原或内蒙古大湖期”温暖湿润的气候状态,却在MIS3早期该区域气候温暖湿润、植被发育良好、湖泊扩张、流域化学风化较强,MIS3中后期气候逐渐恶化,植被退化、湖泊萎缩、流域物理风化加强,研究结果与新近发表的文献较为一致。再者,通过对比已研究发现在LGM时期,中国西部干旱区乃至亚洲中部干旱区气候以冷干的气候组合为主,荒漠植被扩展、湖泊萎缩、流域物理风化增强,不存在之前研究认为的LGM湖泊淡化、区域湿度增加的现象。
[博士论文] 张瑞波
地理学·自然地理学 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:气候变化是目前全球共同面临的科学问题和政治问题,直接关系到人类的生存环境和生态文明建设。气候变化具有显著的区域差异,其中,降水变化更是具有很强的局地性,因此,理解区域干湿变化一致性规律尤为重要。中亚是典型的内陆干旱区,位于我国西风带天气系统上游,生态环境脆弱,气候变化敏感;天山山系是中亚干旱区最大的、最重要的山系,其孕育了诸多中亚文明,同时,该地区是国家发展战略“天山北坡经济带”和“丝绸之路经济带”的核心地带,理解该区域气候历史干湿变化规律对全球变化研究和区域水资源可持续利用至关重要。
  树木年轮是历史气候环境变化研究的主要代用资料之一。虽然天山树轮气候学研究成果众多,但是基于仪器观测的树木径向生长规律及其对微气象因子的响应在天山山区尚未开展;另外,大量重建序列集中在中国境内,基于树轮资料理解中亚西天山区域历史气候变化研究相对较少。本研究瞄准天山树轮气候研究薄弱领域和区域,首先基于 Dendrometer方法初步揭示了雪岭云杉( Picea schrenkiana Fisch. et Mey)年内径向生长规律及其对微气象因子的响应特征。并在研究薄弱的中亚西天山进行大范围树轮采样,建立哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦多条树轮宽度年表,分别重建了吉尔吉斯斯坦伊塞克湖流域、哈萨克斯坦南部伊犁阿拉套和东部准格尔阿拉套过去百年干湿变化序列,并给出了其历史干湿变化特征,结合临近的中国伊犁地区重建的降水序列,分析了西天山干湿变化的地域差异及可能的原因,最后,对比了天山山区其他序列,揭示了天山山区近百年干湿变化的主要规律。主要结论如下:
  1.雪岭云杉径向生长对气候响应
  1)树木年内径向生长对气候的响应:雪岭云杉的主要生长期即早材形成时期为5月下旬-7月下旬,经历了细胞快速分裂、增大和细胞壁加厚过程,因此,早材的宽度决定年轮的宽度。在生长季,雪岭云杉的径向生长的变化与日温度、蒸发、日照时数和水分亏缺(VPD)呈显著负相关,并与降水和相对湿度显著正相关。水分在雪岭云杉树木径向生长过程中起主要作用,5月下旬至6月下旬的水分(即春旱)制约着天山山区雪岭云杉径向生长。
  2)树木年际径向生长对气候的响应:天山山区高海拔树轮年表对气候的响应较为复杂,受温度和降水的综合影响,而低海拔树木径向生长都与生长季之前和生长季前期降水量呈显著正相关,上年7月到当年6月的降水对天山山区树木径向生长有重要影响。同时,温度变化对树木径向生长也有一定作用,具体体现在春季高温引起的干旱会导致窄轮的形成。因此,生长季前期和生长季之前的水分状况是天山山区雪岭云杉树木径向生长的有重要影响。
  3)树木径向生长对积雪的响应:生长季前一年的冬季降水、最大积雪深度、积雪深度大于10cm日数以及最大雪压都与树木径向生长显著正相关,积雪通过水分储存、延长融雪期和保温作用等方式影响雪岭云杉树木径向生长。
  2.中亚西天山百年干湿变化规律。中亚西天山20世纪干湿变化规律较为一致:1900s湿润,1910s干旱化,1910s是近百年最为干旱的十年,而1917年是最为干旱的一年,1920s-1930s逐渐转湿,1940s有短暂的干旱化,1950s-1960s又变湿,1970s变干,1980s-2000s,经历了持续的快速的增湿过程,但在百年中,该增湿过程并不异常。近年来,天山山区的干湿变化趋势表现出明显的不同:伊塞克湖流域持续变湿,天山北坡2000年以后有波动的干旱化趋势,但该干旱化趋势可能只是正常的气候波动而非突变,而东部天山1940年以来持续干旱。
  天山山区在1879年、1917年和1945年存在大范围的极端干旱。其中,1877-1880年的持续干旱与历史上中国北方“丁戊奇荒”相对应,而1917年和1945年的极端干旱在新疆、中国北方和蒙古都有对应。
  中亚西天山过去干湿变化存在着2-7a、11a左右的短周期和17a、30a左右的长周期变化,西天山过去百年干湿变化可能受北大西洋涛动(NAO)控制,同时,可能与大尺度的气候震荡有关。而天山东部可能受ENSO等气候震荡影响更为明显。
[硕士论文] 田玮
自然地理学 延边大学 2017(学位年度)
摘要:图们江下游地处与中国、朝鲜、俄罗斯三国交界处,是吉林省重点保护湿地之一,该区湿地开垦为水田现象较为普遍,导致土壤中氮磷发生变化,从而影响湿地植物群落组成。因此,本文以农田/湿地交错区为研究对象,通过分析水田、天然湿地1(有水)、天然湿地2(无水)、与水田接壤湿地(过渡区1:有水)、水田沟渠接壤区(过渡区2:无水)土壤与典型湿地植物(狭叶甜茅)不同组织器官(主根、须根、茎、叶)氮磷变化特征及其之间的关系,探究环境条件导致氮磷变化对湿地植物体氮磷影响。研究结论如下:
  (1)过渡区1土壤中总氮(TN)、总磷(TP)、有效氮(AN)、有效磷(AP)的平均含量显著高于水田和天然湿地,过渡区2中TN、AN、AP小于水田和天然湿地,TP大于水田和天然湿地;天然湿地中TN、TP大于水田,AN、AP小于水田。土壤TN、TP、AN、AP平均含量均表现为:天然湿地1>天然湿地2,N∶P表现为:天然湿地2>天然湿地1。过渡区1土壤中TN、AN、N∶P随距离农田的增加呈现出先升高后降低特点,过渡区2土壤氮磷含量具有一定差异。双因素方差分析表明水条件(有水与无水)是影响土壤中TN、AN、AP主要因素,土地类型(过渡区与天然湿地)是影响TP含量主要因素,土地类型和水条件是共同影响土壤中TN的主要因素。
  (2)过渡区1狭叶甜茅植物体内主根、须根、茎、叶TN、TP的平均含量最高,天然湿地次之,过渡区2最低。过渡区1植物体内茎、叶N∶P最大,天然湿地主根N∶P最大,过渡区2须根N∶P最大。过渡区2植物体内主根、须根、茎、叶氮磷含量明显低天然湿地与过渡区1植物体内氮磷含量,过渡区1叶片中N∶P含量最高。双因素方差分析表明水条件是影响植物体氮磷变化主要因素,而土地类型和水条件共同作用影响须根中氮含量。
  (3)综合比较植物各器官氮内稳性系数(HN)、磷内稳性系数(HP)及氮磷比内稳性系数(HN∶P),叶HP(2.78)>HN(1.75),根HP(2.22)>HN(1.47),须根HN∶P(2.38)>HP(1.52)>HN(1.45),茎HN∶P(2.08)>HP(1.79)>HN(1.69),该种植物体主根、须根、茎、叶的氮的生态化学内稳系数小,表明该种植物为氮限制植物。水条件是影响土壤和植物氮磷含量主要因素,而过渡区1土壤TN含量最高,是影响该区土壤AN最潜在因素,即为影响植物生长重要因素。进一步通过土壤氮磷与植物体氮磷的相关分析发现,天然湿地中植物体氮磷仅与土壤AN、AP显著相关(p<0.05),但是过渡区植物体氮磷与AN、AP显著相关之外,其部分器官还与土壤中TN、TP显著相关(p<0.05)。对比天然湿地与过渡区环境氮磷与植物体氮磷之间关系,表明土壤氮磷对植物体氮磷影响方式发生了变化,水田对过渡区植物生长环境氮磷影响是导致该区植物体氮磷变化的重要因素。
  综上所述,农业活动导致土壤中磷含量增加,潜在影响湿地土壤氮含量累积,外加湿地水环境影响,促进土壤中有效氮含量增加,长期作用可能会影响湿地植物群落结构,威胁湿地生态系统结构与功能的稳定性,应加强对水田管理措施以保护湿地。
[硕士论文] 朱奇峰
自然地理学 西北大学 2017(学位年度)
摘要:高程梯度是坡度算法的基本计算项。在坡度算法θ=arctan(p2+q2)1/2中分别用p和q表示,因为高程梯度p和q算法的不同而衍生出多种坡度算法,因此对p和q算法的性质和精度的研究,是坡度算法精度评价的基础。p和q的算法的不同不但会影响坡度计算,而且p和q也是坡度分布理论模型研究的起点。
  本研究选取漫岗丘陵、黄土丘陵、秦岭、横断山四个不同地形类型样区,使用七种算法得到每个样区的高程梯度,对高程梯度性质、高程梯度的统计分布与结构特征、高程梯度算法的稳定性与精度进行了分析;并选取漫岗丘陵和黄土丘陵部分样区,分析高程梯度随不同分辨率的变化规律;从数学与物理学的角度对高程梯度的基本性质进行了初步分析。
  本文的主要研究结果如下:
  (1)高程梯度的统计学分布特征:p和q的均值十分接近零,p和q的标准差均近似相等,p和q均接近正态分布,p和q均相互独立。
  (2)结构特征:各种算法均能表现p和q局地结构和样区之间的差异,地形起伏越大,图像的纹理也越复杂。
  (3)高程梯度算法稳定性与精度:从算法的稳定性(直方图相似度指数、均方根误差)和精度(高程中误差、高程梯度联合方差误差、控制参数误差)来看,均表明改进的Evans-Young算法最好。
  (4)高程梯度p和q分布特征随分辨率变化的规律:统计分布特征方面,随着DEM分辨率的降低,p和q基本性质保持不变;结构特征方面,随着分辨率的降低,p和q图像的纹理与结构简化、图像表面逐渐变平滑。
[硕士论文] 胡程青
地质工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:雅丹地貌是一种典型的风蚀地貌,主要分布在除大洋洲和南极洲以外的干旱、半干旱沙漠及其周边地区。柴达木盆地发育有我国分布面积最广的雅丹地貌,且类型丰富,这为定量提取雅丹几何形态和分析雅丹类型及控制因素提供了条件。由于柴达木盆地地理位置偏远,气候干旱炎热,传统的野外地质调查难以获取全面的、大尺度的雅丹几何学信息。因此,本文基于Google EarthTM、Landsat8多光谱影像、无人机影像和数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model),结合地质资料,对该区不同类别的雅丹进行几何学分析,并在此基础上讨论构造、岩性、风场与雅丹发育和形态的关系,通过雅丹形态还原古风场及变化规律,估算以风营力为主的柴达木盆地中的剥蚀量与侵蚀速率,探讨柴达木风蚀作用与黄土高原沙土堆积之间的关系。主要内容和结论如下:
  (1)利用多源遥感影像,在柴达木盆地提取了16,749条雅丹,统计了包括长宽比、走向、密度、宽度等几何学信息。柴达木盆地雅丹主要走向为N-NW,整体都呈现为近平行状排布。雅丹单体长3.5-4803 m,平均长106 m;单体宽1.5-309m,平均宽24m。单体长宽比207∶1-1.03∶1,平均长宽比3.8∶1。
  (2)基于长宽比,将柴达木雅丹分为四种类型,短轴状(1∶1-2∶1),长3.5-182 m,宽2.4-114 m;鲸背状(2∶1-6∶1),长3.8-1159 m,宽1.5-309 m;拱背状(6∶1-10∶1),长13-2013m,宽2-264 m;长垄状(10∶1-210∶1),长57-4803m,宽5.4-171 m。
  (3)对雅丹形态及发育位置的统计发现,近69%的长垄状和拱背状雅丹集中分布于向斜区域,而73%的短轴状雅丹集中分布于背斜区域;在同一背斜中,迎风坡雅丹的长宽比小于背风坡。反映了地质构造类型,岩层软硬层的交替,地层的倾角,地层走向与风向的夹角均对雅丹几何形态及分布有控制作用。
  (4)在柴达木盆地北部(鄂博梁一号独立自然区)和西部(长尾梁至碱石山区域),存在多个不同方向的风场控制的雅丹群。在北部区域NNW和NNE两个方向风场的交汇区域,风场叠加改变了部分雅丹的展布方向;而在西部区域NW和NNE方向风场的交汇区,显示雅丹的交替切割的关系,即早期形成的长垄状的雅丹被切割成若干短轴状雅丹,反映了该区不同方向的风场强度交替变化。
  (5)利用山脊线估算的剥蚀量和侵蚀速率,其结果是最小的参考值,仅为利用地层对比法计算结果的十分之一。利用地层对比法,通过恢复六条地质剖面估算出柴达木盆地的平均侵蚀速率为0.22 mm/yr,对应的总剥蚀量为2.2×104km3。
[硕士论文] 成涛
自然地理学 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:四姑娘山国家地质公园内地质遗迹景观资源不仅类型多样,而且其景观的典型性特征极强,是进行地质学、地貌学、构造学、生态学、环境学等多学科研究的理想场所,极具保护性开发价值。而本文对公园内地质遗迹景观的保护性开发研究着眼于如何合理开发与科学保护以达到生态效益、经济效益与社会效益的最佳平衡,以促进区域社会经济的发展。本文在充分分析四姑娘山国家地质公园自然地理条件、区域地质背景、地质遗迹景观的同时,再认真研读国内外相关文献对地质遗迹景观资源的评价与开发研究,从而对四姑娘山国家地质公园内地质遗迹景观资源特征分析、评价方法、保护对象的确定与分级区划,进行保护性开发研究做了大量工作。通过科学研究、旅游开发、科普教育等方式对其进行合理的开发,从而发挥其资源属性中应有的社会和经济价值,达到可持续发展的目的。
  通过论文系统而综合的研究,将四姑娘山国家地质公园内地质遗迹景观资源划分为5大类12类19亚类及众多代表景观点,并用层次分析法对其进行定量评价,确定主要地质遗迹景观资源的等级。进而开展其保护性开发的研究工作。提出了四姑娘山国家地质公园内主要地质遗迹景观保护对象包括以四姑娘山为代表的极高山山岳景观、典型而系统的第四纪冰川遗迹、以五色山向斜构造为代表地质构造形迹等,以及极高山生态系统、生物景观、人文景观也应得到保护。并按照“严格保护游览区,重点保护景观区,特殊保护重要景点(地质遗迹点),使公园内地质遗迹景观资源得以永续利用”的原则,在原有划分的三级保护区基础上本文将园区划分特级、一级、二级和三级保护区,以达到全面保护地质遗迹景观资源的目的。
  其次通过路线法测算公园了内各景区游览路线所能承载的最大游客数量。对四姑娘山国家地质公园目前的开发现在及存在的问题进行梳理,以此调整保护性开发的方案。在进行保护性开发时根据目前划分的“三沟一山”各景区里,按照使用功能、保护级别的不同,本文将其调整划分为六大功能分区,即地质遗迹保护区(点)、自然生态区、科普教育区、游览区、公园管理与服务区、原有居民点保留区。
  此外,根据四姑娘山国家地质公园内的实际情况,以地质遗迹景观资源的可持续发展和带动当地社区参与等理论作指导,充分研读国内外国家地质公园的保护与开发经验,围绕四姑娘山国家地质公园保护与开发的主要任务,特提出以保护行动为前提、以科普教育为补充、以旅游开发为依托、以社区参与为基础的四个层次、十项工作的四姑娘山国家地质公园保护性开发模式。
地图学与地理信息系统 新疆师范大学 2017(学位年度)
摘要:人类的生存、繁衍、发展与湿地息息相关,湿地不仅仅为人类提供多种资源,湿地作为不仅仅具有巨大的环境功能,而且还有其它资源无法替代的生态效益,作为水和陆地中间的过渡性地带,它被誉为“地球之肾”。具有自我调节、净化湿地、平衡水量、调节地方小气候等功能和生态效益的湿地植物群落的重要建群种——芦苇(Pragmites australis),是稀缺的自然植物资源之一。近年来,由于全球气候逐渐变暖、人口增长、盲目开垦、过渡排放污染物等原因,湿地日益萎缩,功能退化,人类赖以生存的环境受到威胁。解决动态监测湿地及导致其变化的驱动力分析是保护湿地资源的前提和先决条件。本项研究以博斯腾湖周围区1050 m之等高线内的芦苇湿地为主要研究对象,在大量野外调查、芦苇湿地特征及遥感图像特征分析的基础上,利用监督分类最大似然法和面向对象方法解译出了博斯腾湖芦苇湿地数据与四种类型芦苇的分布面积信息。以近27a(1990年至2016年)的遥感影像解译数据与气象数据、水文数据相结合,应用线性回归建模、广义线性建模等方法,定量分析与定性分析相结合的方式研究博斯腾湖芦苇湿地的时空变化及其原因。结果表明:
  (1)近27a来,博斯腾湖芦苇湿地面积以2000年为界可以分为不同的两个变化阶段,其中,大湖芦苇面积的变化非常明显,1990年至2000年芦苇湿地面积总体上呈减少趋势,2000年至2016年总体上呈增加趋势。形成这样变化的主要驱动因子为水位,即有负相关关系;
  (2)博斯腾湖小湖苇区芦苇湿地面积的动态变化不太明显,1990年至2000年,芦苇面积小幅度范围内呈波动性上升趋势,2000年至2016年间在较大幅度范围内呈波动性上升。究其原因,生态耗水量和人工育苇等等是影响其发生变化的主要驱动因子,即有正相关的关系。
  (3)近27a来,博斯腾湖大湖区四种类型芦苇面积动态变化趋势是:一类芦苇27a来总体上呈下降趋势,由1990年71.05 km2下降到2016年的66.73 km2。二类、三类、四类芦苇27a来总体上呈增加趋势。发现主要驱动因子是水位,呈现出负相关关系;
  (4)近27a来,博斯腾湖小湖区四种类型芦苇面积动态变化趋势是:一类芦苇面积减少→增加→减少→增加趋势,总体上呈较明显的减少趋势,由1990年81.41 km2减少到2016年的77.64 km2。二类、三类、四类芦苇近27a来总体上呈增加趋势。
  (5)水位与芦苇湿地面积拟合出来的非线性关系表明,大湖芦苇湿地生长在1990年至2016年间的27年之内,最佳水位处于1046.66 m。本项研究可以为博斯腾湖湿地的保护与利用、可持续发展、生态安全、环境的净化提供一定的科学性依据。
[博士论文] 张阳
第四纪地质学 长安大学 2017(学位年度)
摘要:自二十一世纪以来,随着科学旅游热的兴起,地学旅游蔚然成风,一大批以服务于科学观光与科普教育的地质公园也应运而生,有力地推动了全国范围内众多珍贵地质遗迹的科学研究与保护。而火山岩地质遗迹作为其中的重要组成,自然也成为众多学者研究的对象,然而针对火山岩地质遗迹形成机制与演化模式的系统性研究仍然十分缺乏,现有研究多从物质基础或构造条件等单因素出发,缺乏对其形成的综合要素的深入探讨,尚未出现较为成熟的系统性研究方法。
  本文选取南宫山地质公园的火山岩地质遗迹作为研究对象,利用已有资料及野外调查数据,深入剖析了形成南宫山火山岩地质遗迹的自然地理条件、区域地质背景、岩石学及地球化学特征。同时以地质遗迹类型研究的最新理论为参考,划分了南宫山火山岩地质遗迹类型,并对其进行了详细评价。通过分析南宫山地区的古火山活动机制、隆升剥蚀特征、构造活动情况、基础物质条件与表生地质作用,对南宫山火山岩地质遗迹的形成与演化进行了系统研究。并着重对南宫山火山岩崩塌类地质遗迹的形成机制、发育阶段与演化模式提出了新的观点和认识。
  (1)总结了南宫山地质公园范围内的火山岩地质遗迹类型,可划分为火山岩崩塌类与火山岩石类两大类,以及四亚类与十五型。通过评价分析,火山岩崩塌类地质遗迹普遍评分较高,是地质公园最核心的地质遗迹类型。
  (2)系统分析了南宫山火山岩崩塌类地质遗迹的形成机制。得出了该类地质遗迹主要受构造背景、物质基础、新构造运动、外动力地质作用以及地形地貌等多种因素控制。其中,二元性地层结构与45°的高陡边坡地形是其形成的基础条件;喜山期的地壳阶段性抬升和流水侵蚀、融冻等表生地质作用分别在其形成中发挥了重要的控制作用与改造作用;而成岩后的构造变动才是其形成的根本性因素。
  (3)提出了火山岩崩塌类地质遗迹经历了抬升、解体、崩离、垮落、堆积及滑坡六个发育阶段。在此基础上,归纳了火山岩崩塌类地质遗迹的演化模式。总结出五种形成演化的组合序列,通过实地调查,发现最普遍的组合序列为“火山石体→火山岩石丛→火山岩石嶂→火山岩石林→二次火山岩石丛”。反映了本地区的节理发育与钙质胶结物含量的特殊性,并体现出侵蚀方式的多旋回特征。
  (4)南宫山火山岩石类地质遗迹是大陆边缘裂谷的产物,形成于早志留世中、晚期。岩浆通过上溢乡东北方向的古火山机构以夏威夷一斯特朗博利型喷出,逐渐固结成岩后,在经历了早白垩世中晚期的快速隆升和晚白垩世—中新世的缓慢隆升,通过晚期构造运动的叠加最终形成。
  (5)南宫山火山岩石类地质遗迹的演化过程可大致划分为五个阶段:中新元古代褶皱基底形成及大陆边缘裂解→晚震旦世—志留纪被动大陆边缘裂陷盆地演化→华力西—燕山期拆离、推覆、走滑变形演化→喜山期断块升降再造→第四纪外动力地质作用改造。
  (6)野外勘察发现南宫山地区共有中、小型地质灾害点十七处,主要为不稳定性滑坡,而危岩崩塌与泥石流灾害较少。针对威胁南宫山地质遗迹的灾害隐患,提出了分级划设地质遗迹保护区与EBG策略(即控制公园环境容量与建筑容量,并建立地质遗迹景观数据库)。
  南宫山火山地质遗迹是多种内应力与外应力综合作用下的结果,对它的形成与演化的正确认知是发挥地质遗迹科学价值与观赏价值的根本保证,更是未来合理保护与恰当利用的基础。
[硕士论文] 赵蕾
自然地理学 河北师范大学 2017(学位年度)
摘要:海岸沙丘是海岸沙滩系统的重要组成部分,而在自然与人类的共同作用下,沙丘—海滩系统中沉积物部分脱离系统的内部运行过程导致该系统沉积物亏失,沙丘的亏损又使那些以沙丘作为生存环境的草本植物以及鸟类、哺乳类、两栖类和爬行类动物的多样性遭到了极大的破坏。海岸沙丘与海岸生物多样性有重要的相关性,海岸沙丘的退化破坏了海岸生态系统的完整性和多样性,因此对海岸沙丘资源的研究为保证沿海生态环境的可持续发展具有重要意义。
  本文以昌黎黄金海岸自然保护区内的大圩顶为研究对象,基于GPS-RTK技术获取保护区内大圩顶流动沙丘春季(5月)和秋季(10月)的监测数据,结合多期遥感影像,从年内和年际两个尺度对流动沙丘的动态演变进行全面分析研究。利用SPSS22.0统计学分析软件对流动沙丘的动态演变因素,如:起沙风、合成风、流动沙丘高度等自然因素进行了相关分析。借助状态空间分析法,层次分析法,spearman秩相关系数法等多种方法对昌黎黄金海岸的大圩顶流动沙丘动态演变趋势进行分析研究。
  研究结果表明:(1)2004年10月以来,大圩顶流动沙丘整体高度有所下降,脊线最高点共降低1.47m,鞍部共降低达3.54m;沙丘整体陆向迁移,但北段和中段交界线处的脊线、坡脚线出现向海迁移的态势;流动沙丘的移动速率有所加快,向海坡变化的速度快于向陆坡。向海坡趋缓,向陆坡变陡速度分别为:0.47。/a,0.17°/a。
  (2)昌黎大圩顶所在区域主风速年际变化虽稳定,但年内变化很明显,降雨量少的春季也正是大风季节有利于风沙运动,流动沙丘整体每年10月~次年5月移动速率明显比5月~10月大,脊线移动距离快约1.7 m/a,坡脚线移动距离快约0.4 m/a。
  (3)以流动沙丘的位置变化,流动沙丘周边的植被覆盖度变化,流动沙丘的物质供给以及流动沙丘本体形态变化等作为流动沙丘退化评价的指标,对流动沙丘演变趋势进行评价rs为-0.38,2004年10月~2015年10月间流动沙丘时空演变平稳。
  (4)河北省昌黎县保护区内的海岸流动沙丘未来50年退化趋势明显,流动沙丘总面积变化较大,流动沙丘面积减少达49.61hm2。
[硕士论文] 李火青
地理学 新疆大学 2017(学位年度)
摘要:陆面与人类生产生活密切相关,陆面过程是地球系统能量物质交互过程中最关键的过程之一,深刻影响着全球变化。目前,人们对陆面过程的机理描述不够完善,还有很大提升空间,陆面模型是对陆面与大气之间物质能量交互定量化描述的工具,帮助人们认识地球系统和全球气候变化的机理。陆面参数和参数化方案作为陆面模型的主要部分,起着主导作用。在本次研究中,首先分析了CoLM2014的能量、水量和动量机理,然后确定了关键参数:动力学粗糙度、热力学粗糙度、地表比辐射率、地表反照率和土壤热传导率,其次利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中站2014年的观测资料确定该地区的关键参数及参数化方案,修正CoLM2014的相关参数及参数化方案,对比分析参数修正前后的土壤温度、湿度、土壤热通量、净辐射和感热通量模拟结果,主要得出以下结论:
  (1)利用有大气稳定修正项的地表动力学粗糙度计算方法得到塔中站的地表动力学粗糙度z0m=2.991×10-3m。(2)地表热力学粗糙度方案Y07更适用于干旱区,并绘制出模拟默认方案Z98和Y07计算的热力学粗糙度逐小时变化曲线图,发现Y07方案能够反映z0h随时间变化的特征。(3)通过对塔克拉玛干沙漠腹地的地表光谱观测数据结合卫星MODIS比辐射率产品估算出地表宽波段比辐射率?=0.905。(4)利用塔中观测站的辐射资料计算出2014年的反照率日均值,并根据其时间变化规律和影响反照率变化的因素,得到时间因子的反照率参数方程α=0.2730.022sin[2π(d+82)/365.25。(5)根据热传导方程和观测资料计算出2.5、8、20cm的土壤热传导率,再用非线性插值算法根据土壤深度将以上三层土壤热传导率插值到模式默认的10层。(6)通过文献研究和计算得到塔中站地表前浅层土壤的体积热容量cv=1.599J·cm-3·K-1是最合适的取值。
  通过参数修正前后的CoLM2014对塔中站2014年的模拟,发现参数修正前的CoLM2014在塔克拉玛干沙漠腹地具有一定的模拟能力,逐天和逐小时模拟结果能够反映出地表温度、土壤温度、土壤热通量、净辐射等的变化趋势。尤其对10cm、40cm土壤温度的模拟精度较高,决定系数R2分别达到0.986和0.993。但是对感热通量、地表温度、土壤热通量的模拟精度较差。在中午,感热通量模拟结果偏低;地表温度在年初和年末出现频繁高估现象;土壤热通量在春季模拟值总体偏高,冬季偏低。塔克拉玛干沙漠腹地的地理环境简单、无植被覆盖、降水量极低,物质能量循环没有植被等生物参与,CoLM2014的模拟结果并不理想。
  参数修正后的CoLM2014模拟结果相对原始模型的均方根误差RMSE均有减小,说明模拟效果有所改善。效率系数NSE也均有提升,表明模拟效率有了提升,尤其是土壤热通量,在参数修正前的NSE不可接受,但参数修正后有了明显提升,达到可接受范围内。从总体来看,参数修正后模拟效果总体提升,说明修正的参数及参数化方案对模拟效果有积极作用。其次,参数修正后模拟结果的能量闭合率有了6.1%的提升,通过参数修正后CoLM2014模拟性能有了提升。
[硕士论文] 何超
自然地理学 浙江师范大学 2017(学位年度)
摘要:本论文通过X射线衍射技术对黄土高原晚第四纪黄土-古土壤空间代表样品进行了测试,通过定性、半定量、伊利石结晶度KI值和绿泥石特征值的研究分析,对黄土高原晚第四纪黄土和古土壤中粘土矿物所记录的环境信息进行了初步探讨,得出了以下主要认识:
  (1)黄土高原晚第四纪黄土-古土壤粘土矿物的主要类型为伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石、伊蒙混层矿物以及低角度少量的蛭石;黄土高原晚第四纪黄土-古土壤空间所有样品的粘土矿物组成基本一致,伊利石相对含量占60%以上,其次为绿泥石,高岭石,蒙脱石含量极少。从粘土矿物现代土壤地带性分布规律来看,黄土高原晚第四纪黄土-古土壤粘土矿物组合类型反映了一种温带-半干润气候环境。
  (2)粘土矿物半定量分析,古土壤中伊利石相对含量大于下伏黄土层,伊利石含量在空间上自北向南呈现逐渐增加的趋势;古土壤中绿泥石相对含量低于下伏黄土层,空间上自北向南表现出逐渐减少的趋势。伊利石与绿泥石含量的时空变化与其所处的气候条件相关,古土壤中伊利石相对含量比黄土层高可能受到伊利石低角度的膨胀层的影响,同时表明古土壤所处的间冰期相对暖湿,伊利石和绿泥石在降水和温度的影响下发生了风化。
  (3)蒙脱石的相对含量空间上在黄土层中自北向南呈现逐渐减少的特征,而在古土壤中几乎没有空间变化的差异,且古土壤中蒙脱石的相对含量低于其下伏黄土层。蒙脱石相对含量这种时空变化特征与蒙脱石所代表的气候特征呈现出不一致性,这种差异性可能是由于黄土高原冰期与间冰期期间黄土高原的风尘物质并非来自同一物源区造成。
  (4)黄土-古土壤代表样品的伊利石结晶度KI值自北向南呈现逐渐变大的特征,且古土壤的KI值均大于黄土层,由此也说明古土壤受到暖湿的夏季风影响,沉积后期风化膨胀作用强于冰期黄土层,伊利石晶体结构产生膨胀层。黄土-古土壤的伊利石KI值空间变化速率则在一定程度上反应了黄土高原不同时期的冬夏季风气候强弱关系。
  (5)黄土-古土壤代表样品的磁化率与绿泥石特征比值呈现良好的线性关系,古土壤的这种关系更强,说明在暖湿的气候条件下,绿泥石晶体结构受到风化成壤的影响,Fe离子的释放可能生成超顺磁性矿物,为磁化率的增强提供铁源。分析黄土-古土壤空间样品的绿泥石Ch(003)/Ch(002)比值与磁化率关系,发现黄土高原有几种不同气候变化组合类型。
[硕士论文] 王佳琳
自然地理学 浙江师范大学 2017(学位年度)
摘要:我国现存的湖泊资源与历史时期相比有较大差距。目前我国共有面积大于1km2的湖泊2693个,总面积81414.6km2,淡水湖泊贮水量为2249亿立方米,仅占我国陆地水资源总量的8%,占世界淡水湖泊总贮水量的0.17%,近几十年来,湖泊资源总量呈现下降趋势。与现代不同的是,历史上中国曾是一个湖泊丰富的国家,且大湖众多。《尔雅·释地》中记载:“鲁有大野,晋有大陆,秦有杨陓,宋有孟渚,楚有云梦,吴越之间有具区,齐有海隅,燕有昭余祁,郑有圃田,周有焦获”,这是中国历史上面积广大的“十薮”。现在除了吴越之间的“具区”,也就是太湖尚存以外,其他的“大薮”已经难寻踪迹了。关中平原、海河平原、太原盆地等一些现在看来较为干旱少湖的地带,历史上都曾有过浪花翻腾、碧波荡漾的时代。
  杭嘉湖平原位于浙江省北部,西接天目山,北接太湖,是太湖南缘的水源网络,主要包括杭州、嘉兴、湖州三市的管辖范围。这里处在中国东部平原湖区的东南缘,河港密集,湖荡众多,水面利用率高。目前杭嘉湖地区以小型湖泊为主,面积大于2km2的仅有5个,历史上一些规模较大的湖泊如泛洋湖、临平湖、白洋湖等已经消失,现存湖泊多数已经接近河道型湖泊,名存实亡。本文选取明清时期为主要研究时段,利用杭、嘉、湖三地的方志资料进行分析,并与现在的情况进行对比,考察明清以来杭嘉湖平原湖泊分布与变化。然后从自然环境和人文环境两方面,分析湖泊演变的原因。通过分析,初步得出结论:1)明清以来,杭嘉湖地区湖泊演变呈现出大湖数量减少、面积缩小,小湖河道化的趋势。2)太湖溇港的淤塞、平原河网的淤塞状况,以及明代时期渔政机构“河泊所”的置废从侧面反映了明清时期杭嘉湖地区湖泊资源的减少和水环境恶化。3)明清时期气候变冷,旱涝灾害频发,使湖泊频繁遭受旱涸、涝决,加速了湖泊消亡。与此同时,杭嘉湖地区城镇化速度加快,经济结构转变也给湖泊发展带来了负面影响,加之水利政策不平衡,官员任用不当等问题,造成湖泊迅速萎缩和消失。4)自明清以来至建国初期,湖泊变化一直呈现消亡态势,近几十年来,随着社会的不断发展,人们的环境意识空前提高,对湖泊的利用方式越来越多样,资源转化能力提高,湖泊发展趋向于稳定。
[硕士论文] 宗师
构造地质学 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:锅厂穹隆位于贵州省西北部,距省会贵阳市约150km(直距),行政区划位于毕节地区大方县,研究区域属于属扬子地台,区内研究区褶皱构造发育,数量众多。西北部地区褶皱轴向为北东向,轴迹方位50-60°之间,从褶皱的变形程度看,以平缓—开阔褶皱为主。研究区其他地区褶皱轴向主要为南北向及北北东向,轴迹方位0~20°之间,从褶皱的变形程度看,以开阔褶皱为主,以锅厂穹窿、平寨穹隆最为典型。锅厂穹窿位于黔北台隆北缘,紧临北端坳陷区。锅厂穹隆研究区出露的地层主要有二叠系及三叠系地层。通过对大量野外资料分析及室内资料的整理并结合区域地质资料和野外地质调查,研究区的地质发展历史分为四个阶段:扬子地台基底形成阶段、扬子地台盖层发展阶段、陆相盆地演化阶段、喜马拉雅期褶皱造山演化阶段。
  研究区域前人虽然做过离开大量的工作,但与之相关的三维地质模型却少之又少。因此,笔者期望通过对锅厂穹隆进行三维模型的建立,作为对锅厂穹隆及响水区域的研究的参考依据。
  笔者主要利用GOCAD三维地质建模软件对锅厂穹隆进行三维建模,GOCAD软件插值计算的方法主要是利用DIS方法,同时可以自由选择和自动改变网格模型。三维模型可以通过Model3d和SGrid两种方法来完成,但两者的原理不同,各有各的优缺点。该软件建立的三维地质模型可以通过其所提供的功能对地质实体进行分析,软件的分析主要功能包括:Z轴缩放、旋转、分散、揭盖、个体展示、三维图切空心剖面、地形图、二维地质图及遥感图投影等。
  由于锅厂穹隆研究区域缺乏地球物理数据,所以模型建立的过程中笔者主要还是利用二维地质图、地质界面产状、实测剖面、图切剖面等控制锅厂穹隆深部特征,在此基础上完成模型的建立。通过对锅厂穹窿进行不同深度不同方向的空心剖面,分析出锅厂穹隆的平面延伸情况及深部具体几何特征和构造特征。最后,通过三维模型对锅厂穹隆两翼二叠系龙潭组的煤矿面积和体积进行计算及深部形态特征进行解译。
[硕士论文] 和晓风
森林经理学 中南林业科技大学 2017(学位年度)
摘要:目前,湿地资源作为一种与森林、海洋生态系统同样地位的重要自然资源,它的变化和可持续保护利用是地球科学核心内容的重要部分。利用遥感技术在湿地区域进行监测成为越来越重要的手段,可以解决湿地研究中一些科学问题,如湿地类型信息、湿地景观信息、湿地变化特征等。通过这些研究可以推动湿地区域生态资源保护和发展,从而保障政府对湿地保护工程和保护区建设的科学、正确的决策。
  研究选择东洞庭湖作为主要的研究区,以GF-1遥感影像为数据源,对所采用的遥感数据源进行预处理,再进行最佳波段组合、最佳融合方法分析,然后将遗传算法技术和Fisher判别法引入湿地类型提取,一方面优化支持向量机算法实现湿地类型高精度提取,另一方面采用Fisher判别法对湿地类型进行简单、高效、自动提取;最后对四种算法的提取结果进行分析评价,旨在分析出适用于GF-1遥感影像湿地类型提取的最优算法,完善湿地类型提取算法体系,为今后湿地遥感研究提供依据。主要研究结果如下:
  (1)最佳波段组合分析研究
  研究综合考虑光谱特征与信息量大小,通过标准差、信息熵、最佳指数3个定量评价指标以及目视效果判断,确定GF-1遥感影像最佳波段组合为RGB=432。
  (2)最佳融合方法分析研究
  融合效果评价采用了定量评价的方式,从光谱继承性和空间融入度两方面分析融合效果,采用了均值、相关系数、熵、标准差、梯度五个指标分别对主成分变换融合、Gram-Schmidt融合和基于平滑滤波亮度调整融合的结果进行定量评价。在光谱继承性和空间融入度上SFIM融合法都要优于其他融合方法,SFIM既能提高空间分辨率,又很好的保留了光谱信息,有利于信息提取,对于GF-1号遥感影像来说SFIM是一种较好的融合方法。
  (3)遗传算法优化的支持向量机
  对支持向量机和遗传算法优化的支持向量机提取结果进行精度评价,支持向量机的总体精度83.79%,kappa系数0.7985,遗传算法优化的支持向量机的总体精度88.14%,kappa系数0.8527,两者总体精度相差4.35个百分点,kappa系数相差0.0542,提取时间基本一致。充分说明,遗传算法优化的支持向量机在湿地类型提取上的有效性,且提取精度明显提高。
  (4) Fisher判别法自动提取
  在GF-1号遥感影像湿地类型提取时间上,Fisher判别法收敛性大为改善,数据迭代次数明显减少,提取速度提升显著,提取结果只需要49秒。在大批量影像处理上Fisher判别法优势明显,既能满足了总体精度要求,也能大大缩短湿地类型提取时间。
  (5)湿地类型提取算法比较
  通过实验得出:总体精度上遗传算法优化的支持向量机与面向对象决策树最高为88.14%,其次是Fisher判别法总体精度85.17%,支持向量机总体精度最低83.79%;遗传算法优化的支持向量机Kappa系数最高0.8572,其次是面向对象决策树和Fisher判别法Kappa系数分别为0.8217、0.8129,支持向量机的Kappa系数最低0.7985,这充分说明遗传算法优化的支持向量机在湿地类型提取的总体精度优于Fisher判别法和支持向量机,Kappa系数优于其他三种提取方法,且改善明显。Fisher判别法的提取时间最短49秒,其次是面向对象决策树165秒,遗传算法优化的支持向量机和支持向量机提取时间分别为253秒、249秒,这说明Fisher判别法在湿地类型提取时间上优于其他三种分类方法,且提升显著。
[硕士论文] 丁云风
电气工程 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:本课题是在“南北极环境综合考察与评估”极地专项(编号:CHINARE2015-02-02)和国家自然科学基金项目(编号:41176080)资助下对南极冰盖表面冰雪过程变化进行定点综合监测的一项研究应用。
  南极大陆98%被冰雪覆盖着。研究南极冰盖的物质平衡不仅对重建古气候历史有重大意义,而且对探究全球变暖导致冰川消融等现象也有很大的贡献,因此作为象征冰盖过去与现在状况的一个重要参考指标,对南极物质平衡的研究在国内外已成为热点。目前国内外对于冰物质平衡的测量方法有很多,实地测量法主要包括测量某区域内雪面高度差得到积累的雪面数据的花杆法,利用超声波测量雪面高度的雪深仪测距法,通过挖采雪坑或钻取冰雪芯样品测量其化学含量得出物质平衡信息的雪坑/冰雪芯法等。尽管这些技术手段受南极环境的影响,在一定程度上存在不足之处,但已在不断改进并成为比较成熟的测量方法被广泛使用;对于大空间尺度的物质平衡信息的获取主要依靠卫星遥感技术,为物质平衡的计算提供大量实时数据。总之,由于冰物质平衡信息随时间与空间多尺度变化,对其信息的获取很难做到全面细致,因此其测量方法多种多样。本文主要是利用物质平衡的某一影响因素对其物理量进行测量估算,为物质平衡的研究贡献一份微不足道的力量。
  冰盖的物质平衡包括冰物质的输入和输出,其输出分为冰盖表面冰雪升华与冰下消融等;冰物质输入主要是降雪的积累。当环境气温长时间低于雪的融点时,经过长久的演化,积雪转化成冰融为冰盖的一部分。因此,雪的积累量是研究物质平衡重要的参数,这一参数对南极气候的变化反应迅速。而冰盖表面温度、风、太阳辐射,海拔等都会影响雪的积累量,比如随着风对冰盖表面不断的风蚀使雪的积累量发生很大变化,近地面的太阳辐射也对雪积累量有非常重要的影响,所以对这些物理量的测量并加以分析也可以在一定程度上反映出冰盖的物质平衡状况。
  针对上述问题,本课题研发了专用于南极冰盖浅冰层的10m长温度链,集成了风速传感器、风向传感器、光照度传感器、超声波传感器,开发出一套冰雪过程变化综合监测站,对温度、风速、风向、太阳辐射、冰雪积累量等物理量进行测量,同时通过无线传输系统将数据传回国内,并开发监测软件,实现了南极冰盖冰雪过程变化的远程实时查看、查询数据及趋势曲线变化。在中国第32次南极科学考察期间,该监测站已由本课题科研人员在中山站到昆仑站途中成功安装了5套,第33次南极考察期间安装了3套。
  本文分别对安装于昆仑站和泰山站的综合监测站采集的太阳辐射量、风速、风向、大气温度、相对于积雪表面的高度变化、冰盖浅冰层10m深温度进行分析、比较,得出该区域一年的冰雪积累量变化及影响冰雪积累量的主要因素,反映南极冰盖物质平衡,进而为预测全球气候变化提供一些基础理论支撑。
[硕士论文] 崔玉荣
自然地理学 河北师范大学 2017(学位年度)
摘要:CMR湿地即中俄蒙(CMR)达乌尔国际自然保护区,创立于1994年,涵盖中国的达赉湖国家级自然保护区、蒙古国的达鸟尔国家级自然保护区和俄罗斯的达乌尔斯克国家级自然保护区3个区域,3个保护区均处于三国共同边境地区,地域上相互连接,生境相似,对该地区的研究有利于加强国际间生物多样性保护,增进国际间自然保护交流。研究掌握该区域所面临的突出生态问题—区域湿地退化的过程、阐明区域生态安全格局,可为区域资源环境协调发展和我国争取国际环境履约谈判主动权提供重要技术支撑。不仅能够提升我国对区域环境管理的应急性、培育性和基础性能力,而且也能够解决区域环境领域科技发展中的关键瓶颈问题,有效提升国家环境综合决策能力。
  本研究以中俄蒙“CMR达乌尔”国际重要湿地为典型研究区,采用遥感数据与气象数据相结合的方法,分析过去近60a间区域湿地生态系统的时空演变特征,并结合区域自然环境和社会经济特点,研究识别境内草原湿地面积分布及其分布格局与气象因子的响应机制,建立相关统计学模型。结果表明:
  (1)研究区195~2015年间日平均气温、年最高气温、年最低气温均呈现不断升高的趋势,1978~1996年日均降水量较1959~1977年间增加,1997年之后降水量明显减少;
  (2)1954~2015年,研究区湿地总面积先增加后减少,总体呈减少趋势,减少了1094.05km2,沙地总体增加了2545.84km2。湿地面积的变化主要集中分布在达赉湖自然保护区东北部新达赉湖(新开湖)区域,沙地面积的变化区域主要集中分布在新巴尔虎左旗;
  (3)研究区气象因子对湿地动态变化的影响主要体现在4~9月最高气温与降水量的变化上:湿地面积增加,沙地面积减少,最高气温上升幅度和降水量下降幅度变小,最高气温倾向率与湿地变化率在0.011水平上显著,与沙地变化率在0.014水平上显著;相反地,若湿地面积减少、沙地面积增加,则最高气温上升幅度和降水量下降幅度变大,降水量倾向率与湿地变化率在0.016水平上显著,与沙地变化率在0.017水平上显著。
[硕士论文] 李璐
自然地理学 河北师范大学 2017(学位年度)
摘要:荒漠区是地球表层系统的重要组成部分,其环境演变影响着全球环境变化。塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠,位于新疆南疆的塔里木盆地中心,深居内陆,远离海洋,气候类型为极端干旱的温暖带大陆性气候。这一地区红柳依靠其独特的生理结构得以存活。红柳落叶和风沙相互作用逐年累积形成的红柳沙包沉积纹层不但能够作为一种计年方式,而且可以提供近千年来环境变化的各种信息,是研究干旱区环境变化的理想载体。
  本文先用多种定年方法确定两个采样点中红柳沙包沉积纹层的年代,并提取沉积纹层枯枝落叶中的δ180,运用SPSS软件进行相关性分析、回归分析,从而选取最为合适的代用指标,重建了该地区近200年的气候环境变化序列,并和已有的研究结果做对比。主要结论有:
  (1)通过对红柳落叶中δ180与各月和全年的平均气温相关性分析得知:2月、9月、11月及全年平均气温与δ180含量呈负相关。气温对红柳中δ180含量的控制作用明显,表现为温度升高而红柳纤维中氧同位素含量降低。
  (2)δ180系列与各月及全年平均最低温度呈负相关,其中δ180与8月、11月最低气温相关性均通过信度0.05的检验。
  (3)δ180与3月、6-9月相对湿度呈负相关,其中δ180与11月的平均相对湿度相关性较为显著。在11月份δ180和平均气温、平均最低气温的相关性都比较显著,在和平均温度、平均最低气温呈负相关时和相对湿度呈正相关。
  (4)在1-5月、9月、11月、12月及全年,δ180值与总日照时数呈负相关关系。2月、8月通过信度0.05的检验。这可能是由于8月份日照时间长、相对湿度低、蒸腾作用加剧,植物吸收水分增多,有利于光合作用的进行,便于氧同位素的富集。
  (5)红柳落叶中δ180序列与降水的相关性研究表明,12个月份及全年降水均未通过信度0.05的检验。但是在经过滑动平均处理后,滑动降水序列和δ180序列相关性中通过信度0.05检验的有7个,且多数是负相关。
  (6)通过对红柳落叶中δ180序列逐步回归分析可知2月日照时数、11月份平均温度是对红柳纤维素中δ180的值影响较大的两个气候因子,可以解释红柳落叶纤维中δ180序列33.6%的变化情况。
  (7)通过对安迪尔地区全年平均气温的重建,得到两个偏冷期1792-1822年,1853-1914年。两个偏暖期1823-1852年,1915-2010年。
  (8)通过对安迪尔地区7月份降水的重建,得到两个偏湿期1792-1821年,1846-1911年。两个偏干期1822-1845年,1912-2010年。
[硕士论文] 方媛
自然地理学 河北师范大学 2017(学位年度)
摘要:策勒县位于新疆南疆塔克拉玛干沙漠南缘中段(35°17′~39°30′N,80°03′~82°10′E),平均海拔1380m,气候类型为典型的暖温带荒漠气候,干旱少雨,蒸发量大;日照时间长,光照充足,昼夜温差大;春夏多干热天气,风沙活动频繁;相应的典型地带性土壤主要为棕漠土、风沙土以及盐土;植物种类极其贫乏,且植被群落简单、结构单一。策勒县的荒漠区是塔克拉玛干沙漠南缘的代表区域,对策勒地区气候环境变化的分析探讨,对整个干旱荒漠区的气候环境变化研究具有重要意义。
  红柳沙包沉积纹层是由红柳风沙层和枯枝落叶层交替堆积而成,是一种有效的高分辨率的计年手段,且纹层中的红柳有机质和沙物质蕴藏了大量具有研究价值的古气候环境信息,是研究干旱区气候环境变化的理想信息载体。因此,可以利用红柳沙包沉积纹层来探讨和恢复百年尺度上荒漠区的气候环境变化。
  本文以新疆策勒地区红柳沙包为主要研究对象,采用移动平均法对红柳纤维素中δ18O进行预处理,得到δ18Oma序列,在分析红柳沙包稳定氧同位素特征与气候环境变化关系的基础上,定量恢复重建了百年尺度上策勒地区气候要素序列。取得的主要结论有:
  (1)红柳落叶δ18Oma序列对平均气温的响应性不明显。由此推测,本研究区温度的变化可能对红柳落叶δ18O的影响不起主要作用。但这与非干旱区树轮的δ18O值与温度的相关性结果保持一致,当高于或低于某个临界温度时,δ18O值呈现出不同的变化趋势。
  (2)红柳落叶δ18Oma序列对各月平均最低气温变化情况指示性较差,这可能是由于该研究区其他气候要素对δ18Oma产生的作用更为显著,导致对平均最低气温的敏感性极低。
  (3)红柳落叶δ18Oma序列与4~10月和12月空气相对湿度呈显著正相关。δ18Oma对空气相对湿度的指示性较好,由此推测,在红柳生长季,空气相对湿度对红柳落叶δ18Oma的影响十分显著。
  (4)红柳落叶δ18Oma序列与2~3月、8~9月份降水量相关性显著。但是在年平均降水量仅为38.64 mm,而蒸发量可达2595.3mm的策勒地区,降水量的多少对红柳的生长不起决定性作用,它的生长更依赖于地下水、河流水和土壤水等其他水分来源。
  (5)红柳落叶δ18Oma序列与日照时数存在一定的相关性,且在日照时数较长的秋季,氧同位素与日照时数呈显著负相关关系。
  (6)通过对策勒地区4月平均气温的重建,得到两个偏冷期1724~1790年、1900~2009年;两个偏暖期1670~1723年、1791~1899年。通过对策勒地区8月降水量的重建,得到两个偏干期1635~1723年、1792~1899年;两个偏湿期1724~1791年、1900~2009年。
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