Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2024-03-15 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：土地覆盖变化能够改变区域碳储存能力，从而引起全球气候变化。研究土地覆盖变化对碳储量的影响，预测未来不同土地覆盖情景下的碳储量，对实现区域“碳中和”战略目标具有重要意义，然而目前针对中国西部生态脆弱区的研究仍有待探究。以新疆吐哈盆地为研究区，基于土地覆盖产品数据，结合PLUS模型和InVEST模型，探讨了土地覆盖变化与区域碳储量的时空变化关系，预测和评估了2025、2030年可持续发展情景，维持现状发展情景，经济优先发展情景下土地覆盖和碳储量的时空动态特征。结果表明：（1）近20 a来，吐哈盆地耕地和裸土地面积增加最大，其次是建设用地，而草地表现出最大的减少趋势，草地转为耕地和建设用地是最主要的转移类型。（2）2000、2010年和2020年吐哈盆地平均碳储量分别为26.01 t·hm-2、25.68 t·hm-2、25.73 t·hm-2，呈现出先降低后增加的趋势，平均碳储量累计减少了0.28 t·hm-2，其中土壤有机质碳储量占比最高，约占总碳储量的94%，裸土地、草地贡献了最多的碳储量。（3）2030年3种情景下，森林、灌木林、湿地几乎无明显变化，裸土地呈现出减少的趋势，而建设用地呈现增加的趋势。（4）到2030年可持续发展情景下吐哈盆地总碳储量较2020年增加了0.18×106 t，维持现状发展情景和经济优先发展情景下分别减少了0.30×106 t、1.01×106 t，经济优先发展情景下碳储量损失最大。研究结果可为吐哈盆地土地利用优化以及制定生态系统可持续发展措施提供依据。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2023-12-06 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：棉花叶片含水量的及时准确监测对于评价棉花生长状态具有重要作用。为了精准估算棉花叶片含水量，以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲田间尺度上棉花叶片的高光谱数据和叶片水分数据为基础，采用分数阶微分对原始光谱进行处理，通过相关系数分析法、竞争性自适应重加权采样算法（Competitive adaptive reweighted sampling，CARS）、连续投影算法（Successive projections algorithm，SPA）、遗传算法（Genetic algorithm，GA）、蒙特卡罗无信息变量消除算法（Monte Carlo uninformative variables elimination，MC-UVE）以及将CARS与SPA耦合等方法筛选特征波段，采用基于鲸鱼优化算法（Whale optimization algorithm，WOA）改进随机森林回归（Random forest regression，RFR）建立全波段和特征波段的叶片水分含量反演模型，并使用独立样本进行验证分析。结果表明：（1） 不同特征波段筛选方法得到的波段数量与位置不同，其中MC-UVE所得特征波段数量为8个，CARS所得特征波段数量为38个。SPA、GA与CARS-SPA方法中特征波段位置较为一致，基本集中在近红外的950~1050 nm范围内。（2） CARS-SPA-WOA-RFR模型反演效果最好，模型预测值决定系数（R2）=0.93，均方根误差（Root mean square error，RMSE）=0.032。最终构建的模型可为准确快速地监测棉花旱情以及精准灌溉提供决策依据。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2023-11-13 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：作物水分生产率的准确和定量化评价是提高干旱区作物产量的基础，对缓解水资源短缺和农业可持续发展具有重要意义。以塔里木盆地北岸的渭干河-库车河绿洲（渭库绿洲）为典型区域，基于Google Earth Engine（GEE）云平台，通过建立20092020年流域SEBAL遥感蒸散发模型、棉花分布识别模型及估产模型，对流域棉花水分生产率进行评价。结果表明：（1） 渭库绿洲棉花产量从2009年的1610.10 kghm-2增长到2020年的1855.05 kghm-2，增长率为13.20%，棉花种植面积逐年向绿洲边缘延伸，棉花产量重心整体自西向东移动2485 m。（2） 棉花生长期2009年蒸散发均值为686.80 mm，2020年为738.66 mm，整体呈上升趋势，其增长率为7.02%，棉花生长期蒸散发最大值为花铃期和吐絮期，蒸散发较高值主要分布在绿洲内部与塔里木河北岸边缘。（3） 2009年水分生产率均值为0.21 kgm-3，2020年均值为0.25 kgm-3，12 a间水分生产率均值增长率为16%。在空间上，渭库绿洲水分生产率重心在红旗镇自东北向西南移动1832 m，年均移动速度为152.67 ma-1。绿洲棉花水分生产率呈现东西方向大于南北方向扩张趋势，空间分布方向趋势增强，空间格局趋向集聚化。（4） 12 a间产量的增长速度超过了蒸散发的上升速度，促使水分生产率提高。其次，水分生产率与棉花种植面积和合理的水量灌溉技术密切相关，水分生产率高值主要分布于沙雅县新垦农场和新和县桑塔木农场，由于农场规模化种植和集约化管理，促进了棉花增产、农业水资源的稳定分配和高效利用。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2023-04-07 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： Accurate monitoring of runoff from small and medium-sized rivers is of great significance for ecological stability in arid areas. However, it is difficult to accurately retrieve the flow of small and medium-sized rivers by remote sensing. Taking the Zhongfengchang river section of Kashi River in Nilka County, Xinjiang, China, as an example, this study constructed a power function relationship model between river width, water depth, and discharge based on the relationship fitting method and measured hydrological data, unmanned aerial vehicle data, and satellite data. Using the time series of satellite data, the runoff volume of the monitored river section was inferred 24 times in different periods. The results show that when the runoff rate is 0-50 m3 ·s −1 and 50-100 m3 ·s −1 , the inversion of the runoff rate based on the hydraulic geometry of the river width is optimal, with root mean square errors (RMSEs) of 7.15 m3 ·s −1 and 2.81 m3 ·s −1 , respectively; when the runoff rate is 100-200 m3 ·s −1 and > 200 m3 ·s −1 , the inversion of the hydraulic geometry based on water depth and river width is the best, with RMSEs of 13.37 m3 ·s−1 and 1.06 m3 ·s−1 , respectively. These findings provide a new method for the fine monitoring and management of runoff of small and medium-sized rivers in areas lacking hydrologic data and have high reference value for flood disaster prediction, hydropower resource development, and water ecosystem restoration.
Subjects: Geosciences >> Hydrology submitted time 2023-03-14 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： Groundwater is important for regulating the water cycle and ecosystem in arid areas. Understanding and managing groundwater resources is the key to preventing the reduction of river baseflow, ground subsidence and water quality degradation. Therefore, this study analyzed the groundwater chemical parameters and hydrogenoxygen stable isotope characteristics of the Ebinur Lake Basin, Xinjiang, China, and explored the sources of groundwater recharge, dynamic changes of water chemical components in different regions by combining linear regression, two-terminal mixed model and GIS spatial analysis. The results showed that: (1) Different circulation processes of groundwater existed in different areas of the Ebinur Lake Basin, with the largest of hydrogen and oxygen isotopes (δ2 H and δ18O) in the middle and lower reaches of the Bortala and Jing Rivers, followed by the area around Lake Ebinur Basin, and the smallest in the upper Bortala River area. (2) Deuterium excess parameter (d-excess) parameter and hydrochemical composition of groundwater reflected different groundwater recharge mechanisms and influencing factors. Groundwater in the upper Bortala River area was mainly recharged by glacial snow melt water. The main sources of groundwater in the middle and lower reaches of the Bortala and Jing Rivers were surface water and precipitation, which were also greatly influenced by the nature of rock formations, farmland development and irrigation measures. Groundwater around Lake Ebinur Basin mainly came from snow and ice melt and precipitation. The middle and lower reaches and groundwater in the river and lake confluence areas are the key areas for pollution prevention and control and management. (3) Different hydraulic connections existed in underground aquifers. The electrical conductance (EC) of flow system I ranged from 210.00 μS·cm-1 to 2500.00 μS·cm-1 , and the d-excess ranged from 6.47‰ to 9.70‰. The EC of flow system II ranged from 141.60 μS·cm-1 to 5260.00 μS·cm-1 , and the d-excess ranged from 9.61‰ to 17.45‰. In conclusion, this study investigated the driving mechanisms of hydrogen and oxygen isotopes and water chemistry in groundwater in the Lake Ebinur Basin, which provided some theoretical reference for the rational use and scientific development of groundwater resources in the basin.
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2023-02-02 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：以新疆15个地州市为研究对象，运用区域流强度模型和引力模型，分析20102019年新疆辐射能力以及区域间的经济联系，采用社会网络分析方法探究经济联系网络结构演变特征，为优化新疆区域经济网络结构和区域经济一体化发展提出建议。结果表明：（1）区域流强度整体表现为北高南低的发展格局，10 a间平均提升率达60%，以乌鲁木齐市和喀什地区为首区域流强度相关指标增长最为显著，但中心区域的辐射带动能力总体较弱。（2）2019年新疆弱经济联系数量占比降 至48.57%，低等级经济联系格局显著，逐步形成以乌鲁木齐市为中心、克拉玛依市和石河子市为次中心的放射状空间联系格局，10 a间经济联系整体略有增长，过程中虹吸效应远大于涓滴效应。（3）网络中心势2019年达63.61%，整体中心性水平以极化效应为主，区域经济发展不均衡，凝聚子群内部成员不断发生变化，空间分割现象显著。新疆整体经济联系时空网络格局核心-边缘现象显著，呈现出东北强、西南弱的空间分布格局。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2023-02-02 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：棉花是中国重要的经济作物，在新疆大面积种植。及时、准确获取棉花种植面积，对农业政策制定与农业经济发展有重要意义。以渭干河库车河三角洲绿洲棉花为主要研究对象，利用20182020年（1景/1月）36景哨兵2号（Sentinel-2）数据，构建归一化植被指数（Normalize differ⁃ence vegetation index，NDVI）和红边归一化植被指数（Red edge normalize difference vegetation index，RENDVI783）时序数据；采用Savitzky-Golay（S-G）滤波法对时序数据进行平滑、重构并提取11个物候特征；利用袋外误差法对11个物候特征进行特征优选；在此基础上利用重构后的时序数据（NDVI Fit）、（RENDVI783 Fit）、物候特征（RENDVI783 Ph）、物候特征优选组合构建6种不同的特征数据集，利 用随机森林分类（RFC）方法分别进行分类和提取，并采用最大似然分类方法和支持向量机分类方法对分类效果进行验证。结果表明：（1）NDVI和RENDVI783时序数据变化趋势较为一致，棉花在5月（苗期）到8月初（开花盛期）有明显的上升趋势，在8月末至9月（花铃期）达到峰值。相比NDVI，红边波段构成的RENDVI783时序曲线峰值从0.7提高到0.9，棉花区分效果更佳。（2）11个物候特征中拟合函数最大值、生长季长度、生长季振幅、生长季结束、生长季大积分和生长季小积分对分类的贡献性最大，重要性得分分别为1.43、1.40、1.23、1.16、1.02和1.01。（3）RFC方法对特征数据集（RENDVI783 Fit+物候特征优选组合）分类精度最佳。总体精度和Kappa 系数分别为92.20%和0.92。（4）研究区内棉花分类精度达到了91.02%，种植面积约为3424 km2，占研究区总面积的24.67%。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2022-10-21 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：以吐鲁番市和哈密市（简称吐哈地区）为研究对象，基于MODIS多光谱传感器2000、2006、 2012年和2018年的遥感数据，采用4个表征湿度、干度、热度和绿度的指数，建立和绘制吐哈地区 多个时期的遥感生态指数（Remote sensing ecology index，RSEI），并对该地区的生态环境质量及土 地利用转换情况进行了定量分析。结果表明：近20 a来，吐哈地区的绿度指数平均增加0.0244，热 度指数平均降低0.0241，而湿度和干度指数整体的变化接近于0；其中，热度指数与RSEI具有负相 关性。总体而言，20002018年吐哈地区的生态环境质量表现为略微下降的趋势；其中，吐鲁番市 的鄯善县RSEI变化幅度最大，环境质量表征数据在区域下降幅度中排列首位，哈密市的巴里坤哈 萨克自治县环境质量减少的幅度最小。近20 a来，吐哈地区的草地面积有明显增加，但需控制草 地开垦及过度放牧，防止区域生态环境恶化。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2022-10-21 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：土壤盐渍化对区域经济和生态可持续发展产生负面影响。微波介电常数是微波遥感探测 土壤的关键因素，然而介电常数与盐分的关系仍不清晰。为分析盐分类型及含盐量对土壤介电常 数的影响，在0.3~20.0 GHz 频率下，测量了新疆典型的2 种盐渍土类型（硫酸盐-氯化物型： Na2SO4 -NaCl ；氯化物-硫酸盐型：NaCl-Na2SO4）的介电常数，探讨含水量、含盐量、盐分类型及 质地对土壤介电特性的影响。结果表明：（1）含盐量对湿润土壤、干燥粉壤土的复介电常数实部 （ ）和虚部（ ）均产生影响。（2）对于同等级的2 种湿润盐渍土在0.3 GHz 频率下，整体上 Na2SO4 -NaCl > NaCl-Na2SO4 。（3）虚部的电模量（ M）与含盐量的关系更紧密，且0.3~5.0 GHz是重要的 频率范围。研究结果可为复杂下垫面下土壤盐渍化的微波遥感监测提供科学支持。
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