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[硕士论文] 任肇雯
环境工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着社会经济的快速发展,温室气体的排放成为了全球人民及国际政府之间最关心的环境问题。通过编制温室气体排放清单,可以更加直观的了解研究区域的温室气体的排放来源、计算方法以及变化趋势等,对于制定温室气体的减排目标、评估减排措施的效果具有十分重要的意义。
  本文以江西省作为研究案例,根据《IPCC国家温室气体清单编制指南》和《省级温室气体清单编制指南》,对研究区能源、工业、农业、林业和废弃物五个部门的温室气体排放进行核算,从人均温室气体排放、单位面积温室气体排放、万元GDP温室气体排放和温室气体排放等级评估模型等来对江西省温室气体排放情况进行多方面评估。运用Kaya恒等式和LMDI分解法对碳排放的影响因素进行分析,并探讨分解结果对温室气体排放的影响力。最后通过情景分析法对江西省2020年的温室气体排放量进行预测分析。
  通过研究得出江西省2005-2015年的温室气体排放总量表现为递增的趋势,从2005年15729.5t增加到2015年的27952.3t,CO2是排放占比最高的温室气体,占总排放量的比例从2005年的78.4%上升到2015年的86.4%,而CH4与NO2排放占总排放量的比例呈现递减的趋势。由于能源消耗排放的温室气体是最多的,占总排放量的比例维持在65%以上。2005-2015年江西省的温室气体排放等级从Ⅰc上升为Ⅱa,这说明了随着工业化进程的加快,环境污染问题也是越来越严重。通过对碳排放的影响因素分析可知,人口数量和人均GDP是促进温室气体排放的两大重要因素。在设定的“基准情景”与“低碳政策情景”两种情景模式下,到2020年万元GDP温室气体排放量分别为1.57t/104yuan和1.37t/104yuan。
[硕士论文] 刘雪梅
地图学和地理信息系统 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:快速的城市化进程一方面使城市下垫面结构和特性发生了改变,导致城市热源增多,另一方面使城市建设、交通运输、工业生产以及居民生活每天向外排放的热量不断增加。城市中热源和热量的增加致使“城市热岛”效应日益加重,备受城镇居民和政府职能部门关注。
  本文利用1987-2015年多个时相的Landsat卫星影像及同期气象和社会经济数据,提取了西宁市多年建成区的范围,分析了近30年建成区时空变化特征;利用单窗算法反演了地表温度,结合热场变异指数定量分析了西宁市城市建成区热岛强度时空演化特征,探讨了其与城市绿化程度、车辆数等要素的关系,提出了城市化进程中城市热岛效应的调控措施。研究结论如
  1.西宁市建成区动态变化分析显示:1987年-2000年,西宁市城市发展缓慢,建成区主要分布在市区中心;2000年-2003年,建成区面积明显增加,除了市区中心,在大通县桥头镇、湟源县城关镇和湟中县鲁沙尔镇都出现小片建成区,但是相互之间独立存在并不连通;2003年-2013年以市区为中心,建成区向东、西、南、北四个方向快速扩张,不断有小片建成区出现;到2015年,以西宁市建成区形成了城中区为中心,向西到城关镇、向北到桥头镇、向南到鲁沙尔镇、向东到城东经济开发区已经形成了较为完整的“十”字形连通区域。
  2.西宁市地表温度时空演化特征分析表明:夏季白天,1995年以后开始出现明显的城郊温差;2000年?2003年城市热源明显增多,但分布零散,市中心、城市新区,工业园区和裸土地都表现为高温区或次高温区;2003年?2011年,零散分布的次高温和高温区面积逐渐增加,合并形成面积更大的高温区域,到2011年整个市区都处于次高温中;2015年,除市区外,从市区到周边各城镇的交通沿线区上都有次高温区分布,城市新区和工业园区处于高温区。冬季白天,从1989年起市区就表现为“冷岛”,并且随着城区建设发展,面“冷岛”积向东、西、南、北四个方向扩展,变化趋势与建成区变化趋势一致;2000年以前,城市郊区、川水区河谷两岸和浅山区都有大片的次高温区和高温区分布;2000年以后,尤其是2006年以后高温区和次高温区面积不断减小,到2015年,大多转化为中温区,只有极少的高温和次高温区。
  3.西宁市城市热岛效应定量分析显示:西宁市2000年以前夏季和冬季白天各个热岛区面积变化不明显,2000年以后热岛区面积,尤其是较强热岛区面积和中热岛区面积都出现迅速增加的趋势,到2003年热岛区面积达到最高,2003年以后热岛区面积渐渐回落。市区热岛效应强度在时间上分为三个区间,从1987年-2000年热岛效应缓慢增强,2000年-2003年是快速增强,2003年-2011热岛效应逐渐减弱,2011年-2015年,热岛效应强度基本保持不变。
  4.夏季白天,热岛强度与西宁市区车辆数、建成区面积、NDBI均值和人口数呈正相关,与城市绿化率、NDVI均值和B C I均值呈负相关;冬季白天,热岛强度与绿化率、NDVI均值、NDBI均值和B C I均值呈正相关,与车辆数、建成区面积呈负相关,与人口的相关性不明显。在此基础上,对各指标与西宁市的热岛强度HI( T)进行多元回归分析,得到冬季和夏季热岛强度的回归方程。
[硕士论文] 李宝鑫
自然地理学 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:全球变化是当今人类共同面对的挑战,对于全球气候变暖这一现象,这些年来已经成为学术界不争的事实,是国际社会公认的全球性问题。湿地生态系统被称为地球之肾,对于调节气候有着重要的作用。而青藏高原地处世界第三极,其地理位置独特,地处青藏高原的湿地生态系统对于全球变化的响应往往十分敏感。由于这一特性,其对于中国甚至全球范围内的气候具有不可忽视的反馈调节作用,对全球温室气体排放具有很大的影响潜质。全球气温变暖背景下对于湿地生态系统带来的影响及后果是当下学术界的重点和热点研究领域。目前对于青藏高原不同类型湿地生态系统增温及大气氮沉降影响下温室气体排放响应之间的关系还不明确,本文以青藏高寒地区不同类型的自然湖滨湿地、河源湿地为研究对象,尝试在不同的时间尺度下观察研究模拟增温施氮状态下三种主要温室气体CO2、CH4、N2O的排放规律及对比,探讨湿地生态系统中影响温室气体排放量的关键因子及其可能的调控途径,并以此为从事于湿地保护及恢复的有关管理部门提供理论基础。
  研究内容及结果如下:
  研究开展于中国青海省海北州境内的青海湖流域小泊湖湿地及刚察县依克乌兰高寒湿地这两座高寒湿地系统通量观测站,研究湿地类型包括自然状态下青海湖水位下降后遗留下来的沼泽草甸湿地及刚察县瓦颜山沙柳河源湿地。于2016年5月至9月期间,运用静态箱-气相色谱法对两种类型湿地在时空动态变化下进行CO2、CH4和N2O通量排放的测定。并进行增温处理,氮添加处理和增温施氮交互处理,且与自然状态形成对照。研究发现在测定期间,总体上,两类湿地土壤三种主要温室气体CO2、CH4和N2O的通量均表现为排放作用。
  在生长季期间两块试验地中共进行了增温、施氮、增温施氮交互及自然状态4种处理,增温处理下对土壤CO2排放通量有一定的提升,增温施氮交互处理下的土壤CO2排放通量提升较为明显,综合来说CO2排放量:增温施氮区>增温区>施氮区>对照区。施氮、增温施氮的土壤N2O与CH4排放通量显著高于自然对照组。在生长季茂盛的7月与8月,湖滨湿地的CO2和N2O的排放量大于河源湿地,在生长季初期与生长季末期差异并不显著。对于CH4排放通量来说,在夏季经常处于淹水状态下的湖滨湿地明显大于河源湿地,在两类湿地生态系统之间CH4通量排放差异显著。在时空变化方面,不同时间尺度下来看,日变化对于温室气体排放有明显的影响,在一天之中,温室气体排放常在12点、3点达到峰值,在早晚日出日落时为低值。而对于季节来看,随着生长季的开始,温室气体排放逐步增大,在生长季茂盛的7月8月达到峰值,之后排放速率逐步降低。季节温度,水份,日照时间,植被生长状态等因素对于温室气体排放综合产生影响。
建筑与土木工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国城市建设的速率加快,城市人口也在持续增长,从而消耗能源量猛增,排出废量增多,另外不断扩大的建设用地(和农村土地覆盖材质不同)等原因综合作用下造成了城市与周边郊区的气温差,称之为“城市热岛”效应。城市热岛效应具有很大的危害性,最直观的是城市高温对人体舒适度的影响,还会加剧大气污染,造成异常天气和自然灾害。下垫面之一的城市水体可以改善环境、调节气候。目前涉及水体和城市热气候的学术成果情况是:两者基本相互独立,或者进行小范围的水体对热环境的影响研究,但这显然不能使城市整体热湿环境得到体现,因此在城市尺度上创建水体与大气热质交换模型势在必行。
  本文从自然条件、城市发展状况两个方面对西安市进行了介绍,再利用网络工具和相关画图软件,追求少占用计算机资源的前提下,对研究区(即西安市绕城高速以内)的建筑、水体、道路创建真实比例的几何模型。另一方面,依据水体与大气热湿交换的原理与公式建立了适用于本课题的热湿交换模型,将编写的程序利用UDF功能导入Fluent,利用长安大学渭水校区原位实验平台的资料对热湿交换模型进行了验证。将西安市几何模型与水面与大气的热质交换模型进行耦合,建立城市尺度的数值仿真模型。
  对夏季主导风EN风向下有无水体、不同风速三种工况,分别进行数值计算,并对计算结果从风速、温度及相对湿度三个方面进行分析。得到的结论如下:城市风场方面,在东北风(EN)风向下,汉城遗址和曲江遗址等城市郊区的风速明显大于城墙内旧城区的风速,上风处风速大于下风处。水体其正上方的风速明显大于无水体时,但水体对城市整体15m高度以上的风场影响较小。提高风速可以使整个风场速度相应得到提高。城市温度场方面,水体的存在对其上方空气有冷却作用,且对下风向一定区域的环境温度起到改善的作用,水体垂直方向的温度影响能力与其面积及该高度建筑分布有关。提高风速,可以使水体对下风向的影响范围得到扩大,降温范围增多。城市的相对湿度分布方面,水体的存在对其上空有明显的加湿作用,并且会增加下风向一定区域的环境相对湿度。垂直方向上,水体的加湿作用随着高度的增加越来越小,但随着建筑群落密度降低,水蒸气得到了更均匀的扩散,且大风速时扩散得更快。因西安市主城区建筑密度大,加之主导风向为东北风,最不利于城市西南区域,导致该区域风速小,温度高,相对湿度小。
  最后,依据本文研究结果分析,对城市热湿气候的改善作出一些建议:避免十字路口的建筑高度过高,以减小气流向垂直方向流通的阻力,改善通风情况的同时可以使城市热量扩散得更好;沿着西安市的主导风向建造人工湖或者修复已有水体,使水体的冷源作用得到更好地发挥;城区规划时,应充分考虑建筑群落与水体的配合设计,例如参考城市的主导风向创造通风廊道,一方面通风廊道双侧的建筑物不宜太密过太高,另一方面使通道通过水体,将水体冷却的空气与湿量带到下风向的城市繁华区域;城市住宅小区的人员多,产生的热量大,在小区设计规划阶段,可以合理布置若干人工水体来起到改善小区热环境的作用,同时要注意避免负压区的出现,以免污染空气聚集降低小区空气质量。
[博士论文] 张逸然
地图学与地理信息系统 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:地表温度是表征气候变化的重要环境参数。卫星热红外遥感作为全球和区域地表温度获取的重要手段,其较低的空间分辨率(六十米到几十千米),无法满足高异质城市环境中复杂地表温度变化监测的需求。地表温度空间降尺度是融合中低分辨率热红外数据和高分辨率可见光/近红外数据,获取高分辨率地表温度的重要手段。国产高分一号、高分二号卫星高空间分辨率、高定位精度、高整星机动能力的优势,为地表温度空间降尺度的研究提供了良好的数据基础。然而,目前国内外地表温度空间降尺度研究中,估算高分辨率(米级)地表温度的研究较少,现有研究忽略了同类地物反射光谱和热特性存在变异性这一问题,特别是在高分辨率下,类内的变异性更大,极大影响了高分辨率地表温度估算的准确性。
  针对上述问题,本文基于国产高分一号(GF-1)、高分二号(GF-2)多光谱影像和Landsat-8热红外影像,围绕同类地物反射光谱和热特性存在变异性这一事实,引入面向对象的图像分析和多端元混合像元分解方法,开展地表温度空间降尺度的方法和应用研究。具体研究内容如下:
  (1)多端元对象混合像元分解方法。集成面向对象的图像分析和多端元混合像元分解方法的优势,针对高分辨率影像,提出基于影像分割和局部最小平均光谱角(Minimum Average Spectral Angle,MASA)的多端元对象混合像元分解方法(Multiple Endmember Object Spectral Mixture Analysis,MEOSMA),通过解决传统多端元混合像元分解方法在端元光谱抽取和端元集优化方面的不足,进一步降低类内变异性对光谱混合分解的影响。
  (2)基于MEOSMA的地表温度空间降尺度方法。依托国产GF-1、GF-2多光谱影像和Landsat-8热红外遥感影像,基于MEOSMA和线性热混合模型,提出了MEOSMA-TM(Multiple Endmember Object Spectral Mixture Analysis and Thermal Mixing)地表温度空间降尺度方法,有效解决了同类地物反射光谱和热特性变异性大的问题,实现了高空间分辨率地表温度的估算,并分别与降尺度前地表温度和杭州市国家基准气象站实测地表温度数据进行比较,具有较好的准确性。
  (3)基于MEOSMA-TM的杭州市交通网络对城市地表温度场的影响研究。基于MEOSMA-TM方法计算杭州市主城区多个时相的高空间分辨率地表温度数据,分析杭州市主城区地表温度场的时空分布特征;利用网格分析、缓冲区分析、空间统计分析等方法,研究交通路网密度、不同等级道路、绿化形式、交通枢纽对城市地表温度的影响。
  研究成果提高了高分辨率遥感影像混合像元分解和高分辨率地表温度估算的精度,推动了国产高分辨率卫星影像在城市热环境研究中的应用,对于小尺度城市热环境的研究具有重要的意义,对于城市土地利用规划、城市生态环境管理、交通路网规划等相关领域具有重要的应用价值。
[硕士论文] 周甜甜
地理学 曲阜师范大学 2017(学位年度)
摘要:近些年来,大量关于城市热岛现象的研究结果表明沿海地区由于受海陆风等的影响,城市热岛特征有异于内陆地区,且热岛形成机理较内陆地区更复杂。但相对内陆城市而言,沿海地区气候条件较优越,对其热岛效应的关注度较低。本文选取中国北方沿海城市青岛市作为研究对象,对其城市热岛的时空特征进行分析。青岛市是中国重要的经济中心和港口城市,城市化水平高,尤其是20世纪90年代以后,青岛市进入全新的发展阶段,城市规模急剧扩大,由此引发了一系列的生态响应,城市热岛现象便是其中之一。城市热岛能够引发城市热浪,从而直接影响着人们的日常生活,甚至威胁到整个人类的可持续发展,引起了人们的广泛关注。
  本文根据2001年1月-2012年12月共416幅8天合成地表温度产品MOD11A2遥感影像,以UHIER指数为划分标准,采用密度分割法对地表温度进行等级分类,并运用相关分析、空间叠加分析和景观格局指数分析等方法,分析了青岛市城市热岛在日、季节及年际等时间尺度的变化规律和空间分布特征。结合Landsat TM数据、DEM数据、统计数据及气象数据,探讨了城市热岛的影响因素。主要结论有:(1)从20世纪80年代以来,青岛市的年平均气温、极端最低气温、极端最高气温总体上都呈波动上升趋势,其中极端最高气温的上升速率最快,三者的线性趋势变化率分别为0.289/10a、0.304/10a、0.407/10a,并于20世纪80年代末发生气温突变。(2)城市热岛具有夜强昼弱的日变化特征;在季节尺度上,表现为冬强夏弱,高温区所占面积比例分别为8.66%和5.07%;年际尺度上,热岛范围呈现出逐年增大的特点,高温区面积以每年15%的速率增加。(3)城市热岛主要集中在青岛市区、即墨市南部、胶州市中部以及黄岛区东部;同时2001-2012年间,热岛中心表现出由白天到夜晚向海洋靠近的昼夜差异及总体上北移的年际变化趋势;对城市热岛的景观格局分析发现,较高温区总体呈现逐渐减小与破碎化趋势,而高温区面积则逐年增大并向集中化趋势发展,总体而言,青岛市地表温度向高温化、集中化趋势发展。(4)NDVI与城市热岛之间呈现负相关关系,土地利用类型和地势分布与城市热岛分布呈现较好的吻合性;选取的人文因素对城市热岛的影响程度表现为:地区GDP>机动车数量>城市建成区面积>城镇人口比例;在气象条件方面,风向和风速分别能够影响城市热岛的分布和强度,相对湿度则能够减弱城市热岛效应。
  该研究结果可为合理缓解青岛市城市热岛提供一定的决策依据和方向,同时在一定程度上能够丰富沿海城市的热岛效应理论。
[硕士论文] 尹柯柯
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国经济实力的不断增强,加快了城市化进程,快速的城市化进程使得人们的生活水平不断提高,同时也带了一系列的城市生态问题,城市热岛是其中最为严重的城市生态问题。如何缓解城市热岛所带来的严重的城市生态问题已经成为学术界和各国政府亟待解决的一大难题,城市热岛效应的研究也已成一个热点话题,其作为城市小气候的一个重要的影响因素,认知其形成过程、空间特征和时空变化等不仅有助于人们进一步了解局部城市小气候,有助于探究出缓解城市热岛效应的措施,为未来的城市规划提供不可或缺的参考价值。
  兰州市作为典型的河谷型城市,其特殊的河谷型陷落盆地特征使得兰州市边界层结构及地表热辐射能量平衡较其他平原城市有很大的不同,其又是一个重工业污染的城市,特殊的产业发展历程,导致了不合理的产业结构布局,产业空间和城市规划还未能实现良性的互动,从而使得兰州市城市生态问题较为严重,故对于兰州市城市热岛效应的研究,有助于提出有效的城市生态问题治理措施,改善市民日常的生活环境具有不可估量的价值,对兰州市科学合理的产业布局和城市规划具有重要的参考价值。鉴于此,本文以兰州市主城区为研究对象,借助遥感、地理信息空间分析和景观生态学等方法,研究了兰州市1994-2015年的城市热岛演变特征,定量分析了地表温度与城市下点面层部分地表指数之间的关系,并在Landsat8遥感数据的基础上研究了兰州市城市热岛的季节性空间分布特征,取得了以下研究结论:
  (1)兰州市热岛面积主要以次级热岛为主,而扩展速率最快的为强热岛,热岛的扩展方向与城镇用地延伸方向一致;热岛演变过程为强热岛→热岛→正常区→绿岛→冷岛,其逆过程则是向相反方向逐级演变,越级转变的可能性相对较小,强热岛对于城市下垫面的变化最为敏感。城市热岛效应与土壤湿度指数(NDMI)、增强型水体指数(EWI)、土壤亮度指数(NDSI)呈正相关,与修改后的土壤调节植被指数(MSAVI)呈负相关。
  (2)兰州市城市热岛效应强弱按季节变化的顺序是春季>夏季>冬季>秋季,其中夏季城市下垫面层热场分布最为复杂;除冬季以外,其他三个季节的城市热岛分布状况都呈现出以黄河为低温带着的特征,说明在这三个季节黄河的低温带是影响河谷内热环境分布的一个重要因子。借鉴景观生态学中转移概率矩阵法对河谷内四季各个热力景观的转移特征近行分析,发现各季节最为稳定的热力斑块为正常区,但一旦发生改变,其转变为热岛的可能性要大于向冷岛和绿岛的转变,次热岛和强热岛到在四季变换中呈现出春季到夏季减弱,夏季到秋季减弱,秋季到冬季增强。
  (3)地表温度的空间分布特征与下垫面层的结构密切相关,下垫面层覆盖类型越复杂,地表温度剖面线跌岩起伏的程度越大,地表温度越不均匀,城市热岛强度也越大。小西湖、植物园等植被覆盖度较高的地方均出现不同程度的低温区,提高城市植被的绿化率可以有效减缓城市热岛效应,另外,在金港城这样的住宅区也出现了低温区,说明合理的规划布局也能从一定程度上缓解城市热岛效应。
  (4)兰州市城市扩张较为显著,其主要的扩张方向是由城关区逐步向西固区、安宁区延伸,呈现出自西向东的扩张趋势,1994年到2004年,城镇用地城关区向雁滩扩展,其主延伸范围主要是以城关区为主,呈零星分布式扩张,而从2004年到2015年,其主要向七里河区、安宁区高新开发区和西固区方向扩展,扩展方式呈大面积连片扩张。不同年份的不同热岛的空间分布特征都与其相应的城镇用地分布特征基本一致,城市热岛分布特征的扩展与城镇用地的延伸方向相同,这主要是由于城镇用地的改变,使得原有的自然表面被大量的人工表面所替代,导致城市热岛效应增强,说明城市下垫面结构的特性对城市热岛起决定性作用。兰州市热岛的增强主要以强热岛为主,兰州市热岛效应日益严重。
[硕士论文] 肖京昊
化学工程 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:目前我国环境污染日益严重,国家正在加快工业转型升级的脚步,工业污染物的排放直接影响生活环境的空气质量与身体健康。长期生活在气体污染物扩散严重的环境中将会对人体造成严重损害。学校校区是学生学习生活的主要场所,学生的学习与生活环境一直是社会关注的焦点,所以研究学校周边污染物在校区内的扩散状况对学校建设以及污染源的迁移有现实指导意义。
  本文利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,以假想学校校区为研究对象,建立了物理模型和数学模型,通过数值模拟的方法对该学校校区气流流动以及校区内污染物的扩散情况进行三维模拟计算,其中以二氧化硫为主要污染物,分析学校内不同风向时的流场变化以及污染物的扩散情况。模拟结果表明:
  首先,不同风向时,通过对温度场和浓度场的分析,得到建筑物和人们活动的地面附近的污染物分布:污染源扩散主要是在建筑物外的上空进行扩散,在上空的水平面内,沿着主导风向浓度逐渐减小,而在校区内,由于受到建筑物的遮挡作用,污染物会在建筑物的背风侧形成富集区域。
  其次,浓度高低取决于该点所处的具体位置,在不同高度水平区域内不同模拟点处的浓度是不同的,在低于建筑物污染物的扩散在很大程度上受到建筑物的影响。随着高度的升高,流场受到的建筑物的影响逐渐弱化,但是高于建筑物一定距离的流场还是要受到建筑物的影响,从而导致风向改变。风会沿着建筑物的顶部角缘向上攀升,流速逐渐增大。污染物随着主导风向越过建筑物之后,主要通过建筑物顶部扩散,在其背面出现回流。
[硕士论文] 白琳
3s集成与气象应用 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:利用遥感数据对城市热岛效应的监测是进行城市热岛效应监测的重要手段,传统遥感监测法研究方面主要集中于对城市地表温度或亮度温度的分析,反映的是地表城市热岛效应。而针对于近地表气温所表征的城市热岛效应的研究较少。本文选取北京市作为研究区,采用2004年9月8日和2011年7月26日北京市Landsat5/TM遥感影像,通过单通道算法提取地表温度(LST),并计算归一化植被指数(NDVI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、地表反照率(Albedo)以及归一化建筑指数(NDBI),另外加入高程(Altitude)总共6个对近地表气温有影响的环境因子作为自变量,利用随机森林模型和多元回归统计模型对近地表气温(即百叶箱高度处气温)进行计算,反演得到北京市近地表日最高气温,对两种模型的计算结果进行分析,选取效果较好的随机森林模型所反演的近地表气温进行城市热岛效应分析。利用随机森林模型反演出的近地表气温开展城市热岛的研究,并与基于地表温度计算的热岛指数作对比。同时对不同下垫面类型对城市热岛效应的影响做出探讨。主要结论如下:
  (1)创新性的引入随机森林模型对近地表气温进行估算,得到精度较高的面状近地表气温数据。其2004年的近地表气温平均绝对误差(MAE)为1.11℃、均方根误差(RMSE)为2.02℃;2011年的近地表气温MAE为0.82℃、RMSE为1.09℃。将其与多元回归统计方法进行对比,多元回归统计方法2004年的MAE为1.18℃,RMSE为1.82℃,2011年MAE为0.87℃,RMSE为1.17℃,随机森林模型的整体精度优于多元回归统计方法的精度,随机森林更具有优势。并对各个因子的对近地表气温反演模型重要性进行分析,结果表明,LST对近地表气温最为重要,对模型影响最大,Altitude次之。
  (2)利用随机森林模型得到的近地表气温数据进行城市热岛效应分析,北京市城市热岛效应显著,整个城市呈现出中心城区气温高,四周郊区气温较低的分布,与实测资料分布结果一致。并2011年7月26日的城市热岛效应较之2004年9月8日的城市热岛效应有加剧。除中心城区外,海淀区、朝阳区、丰台区这三个城市功能拓展区大部分已变成高温区和次高温区,并且房山区、大兴区以及平谷区也都出现了高温及次高温现象。低温区分布在城市边缘以及延庆区和门头沟区中的山地。
  (3)研究区城市热岛强度与下垫面的关系呈现出:城镇的城市热岛强度最高,裸地次之,林地最低的分布特点。进一步探究植被与不透水面对城市热岛效应的影响,NDVI与热岛强度之间存在明显的负相关性,随着NDVI的升高,热岛强度效应逐渐减弱,热岛强度与城市不透水面盖度(ISC)之间存在一定的正相关性,随着不透水面盖度的不断升高,热岛强度效应逐渐增强。
[硕士论文] 李艳霞
建筑学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:改革开放三十年以来,中国逐渐进入了快速城市化过程。城市化的基本特点就是城市建成区域的扩大。同时,衡量城市建成区域扩大与否的一个重要指标就是硬质下垫面的扩张与自然下垫面的退缩。在不断城市化的过程中,其环境质量日益恶化,包括噪声污染、光污染、雾霾天气等。在这其中,热岛效应是城市面临的突出环境问题之一。而且在人们的潜意识中,一般认为城市规模大,则热岛效应强。
  在对上述现象与认识有初步的了解后,本研究试图探索一下南京市下垫面和热岛效应的历史变迁,探索这两者之间具有关联性这一假说是否成立。这对于加深人们对城镇化的认识,认清两者之间的关系具有深刻的意义。
  本研究基于Landsat系列卫星遥感数据,使用监督分类、单窗算法、基于地理信息系统的统计分析技术等的数据处理方法,从定性与定量两个方面研究了南京市1984-2013年间城市下垫面和热岛效应的变化趋势,初步探索了城市下垫面变化与热岛效应变化的关系。
  第一章为绪论,介绍了研究背景和国内外研究现状。第二章是研究方法,包括数据来源的介绍、研究区域的选取、数据处理的方法三部分,为后续研究奠定了基础。第三章和第四章分别探讨了城市下垫面和城市热岛效应的历史变迁。第五章研究了城市下垫面和城市热岛效应两者之间的耦合关系。第六章对全文的研究进行了总结和展望。第七章总结了研究生专业实践阶段的工作内容。
[博士论文] 汤水荣
土壤学 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:全球气候变暖是人类共同面临的严峻挑战,稻田生态系统在全球气候变暖中起着十分重要的作用。如何增强水稻秸秆还田的固碳能力和减少其引起甲烷(CH4)大量排放的研究日益引起人们的广泛关注。本文以日本山形地区稻田土壤和13C、15N标记的水稻秸秆为研究对象,利用室内好氧和厌氧培养试验,模拟该地区水稻休闲期和生长期间的水热条件,研究了土壤有机质和秸秆分解对温度和水分的响应特征。此外,利用二氧化碳(CO2)和CH4排放量、土壤有机碳(SOC)含量变化和δ13C值三种方法计算了秸秆碳素在好氧和厌氧培养期间的分解率,用δ15N值计算了秸秆氮素在厌氧过程中的反硝化率,并探讨了以上几种方法的可信度。主要研究结果如下:
  1.24周好氧培养的结果显示,土壤温度和水分对土壤CO2排放量具有显著的促进作用,且土壤温度和水分之间存在显著的正交互作用(P<0.01)。SOC含量和δ13C值随培养时间分别表现出缓慢下降和上升的趋势。温度对稻田土壤SOC含量的下降和δ13C值的上升具有明显的促进作用。土壤水分对24周好氧培养期间土壤的δ13C值始终无显著影响,而土壤水分对SOC含量的显著影响只限于好氧培养的第12周和24周。厌氧培养期间,稻田土壤中CH4和CO2的排放量均随前期温度的升高而显著降低(P<0.05)。这与易分解的底物在好氧培养期间,随土壤温度的升高而被大量消耗有关。前期好氧培养期间的土壤水分对CO2的排放具有显著的影响,而对CH4的排放无显著的影响,这可能与好氧培养期间硝态氮(NO3--N)的大量积累有关。±5℃的冻融过程对该地区稻田土壤CO2和CH4排放没有显著的影响。
  2.添加秸秆土壤SOC的好氧分解随土壤温度和水分的升高而显著加快(P<0.05)。秸秆的添加极大地促进了高温淹水培养条件下土壤中CH4的排放量,表明秸秆是稻田CH4排放的主要来源。除L5/±5处理外,其它温度和水分处理下,用生成CO2的排放量所计算秸秆有机碳的温度敏感性系数(Q10)都要比25/15℃温度处理下的要大,表明低温(±5℃和5℃)条件下的秸秆有机碳的分解要比高温(15℃和25℃)条件下更敏感。随着前期好氧培养阶段有效底物的大量消耗,高温淹水培养条件下,添加秸秆土壤CH4和CO2排放量随前期好氧培养温度的升高而显著降低。这是由于前期低温处理下大量未分解的有机底物为后期30℃高温条件下产CH4菌提供了充足的碳源和能量,后期淹水的厌氧条件使得Eh逐渐下降,也为产CH4过程创造了有利的条件。该结果暗示在某一温度和水分范围内改善水稻休闲期秸秆还田稻田中的水热条件,可以有效减少来年水稻生长期间由秸秆所引起的CH4排放量。用SOC含量、CO2和CH4排放量以及δ13C值三种参数所计算的水稻秸秆中碳的总分解率(好氧+厌氧)的变化范围分别为45.0%~64.2%,29.8%~48.1%和25.7%~34.4%。本研究中,由于CO2和CH4排放量对温度和水分的响应要比SOC和δ13C值更敏感,因而用其计算秸秆中碳的分解率的可信度最高。
  3.24周好氧培养结束后,各土壤温度和水分处理间的稻田土壤总有机氮(TN)含量无显著的差异。铵态氮(NH4+-N)浓度随温度的升高和培养时间的延长而显著降低。而NO3--N浓度却表现为随温度的升高和培养时间的延长而显著上升,表明温度显著促进了土壤有机氮的矿化(P<0.05)。然而,水分对土壤中NH4+-N和NO3--N浓度的变化均没有显著的影响。该结果表明土壤水分对土壤有机氮好氧矿化的影响不如温度处理那样效果明显。这是由于本研究的好氧培养期间,空气充足,土层较薄(<1cm),使得土壤水分条件的改变没有成为阻碍空气向土壤孔隙中扩散的限制因素。厌氧培养期间,±5℃和5℃下的稻田土壤有机氮的净矿化量(NH4+-N生成量)明显比15℃和25℃条件下的要高,这可能是由于前期好氧培养过程中的高温条件使NH4+-N更易被微生物所固持或通过硝化作用被大量转化成为NO3--N。高水分条件下(100%WFPS)的土壤有机氮的净矿化量比低水分条件下(60% WFPS)的要小。这表明前期好氧培养期间的高水分处理会抑制后期厌氧培养过程中土壤有机氮的矿化作用。
  4.添加15N标记水稻秸秆的土壤中TN含量和δ15N值随好氧培养时间的变化不明显,也不受好氧培养期间土壤温度和水分的显著影响。好氧培养期间,添加秸秆稻田土壤的NH4+-N浓度随温度的升高而下降,却随水分的升高而增加。添加秸秆稻田土壤NH4+-N和NO3--N浓度均低于对照土壤。该结果表明秸秆的添加促进了微生物对原有土壤矿质氮素的固持。厌氧培养期间,NH4+-N生成量随前期温度和水分的增加而显著的升高。以上结果表明,好氧培养期间的增温和增湿处理不仅可以促进土壤微生物对添加秸秆土壤中无机氮的固持作用,同时也会促进后期高温淹水培养期间秸秆中有机氮的矿化。由于对照土样和添加秸秆土样在干燥过程中可能会发生氨化作用造成15N和14N的分馏,因而用δ15N值来计算秸秆氮素的反硝化率会高估氮素的损失,具体原因还有更待进一步的研究。
  综上所述,本研究结果表明休闲期的土壤温度和水分不仅会影响土壤有机质和秸秆的好氧分解,而且还会对后续的厌氧分解产生很大的影响。水分对土壤有机质和秸秆分解转化的影响不如温度明显。休闲期间对山形县稻田采取适当的增温措施可以有效地减少秸秆所导致来年生长期间稻田CH4的大量排放。本研究初步揭示了温度和水分条件对稻田土壤有机质和秸秆中碳、氮矿化的调控规律,可以为当地通过优化秸秆还田的田间管理来减少CH4排放提供一定的科学依据。
[硕士论文] 李倩
生态学 广西大学 2017(学位年度)
摘要:城市热岛效应严重影响了城市人民的健康和生活,研究城市热岛效应对于缓解这一现象具有重要作用。但是每个城市的热岛效应的特征和规律也会因城市的地理位置、规模大小、人口密集程度、下垫面性质和城市的工业发展水平等的不同而不同。因此,从各个角度研究城市热岛对于未来的城市生态建设以及可持续的发展都很重要。南宁市作为广西的文化、政治、经济发展中心,正处于城市化快速发展的阶段,城市化的加剧必然会改变城市下垫面,因此,本研究通过研究南宁市的热岛效应的季节和年度变化特征以及其与城市下垫面的关系,探寻南宁市快速城市化背景下城市绿地和水域与城市建筑用地之间的空间布局关系,希望对科学的城市规划建设提供有价值的理论依据。
  本文利用不同时期的Landsat5、Landsat7和Landsat8影像反演地表温度,提取NDVI、MNDWI、NDBI、BSI等参数,按照3km×3km规格将研究区分为126个统计小区域,从而在像元(30m×30m)和小区域(3km×3km)2个尺度上研究南宁市热岛的季节和年度特征,并定量分析地表温度与下垫面之间的关系来探讨不同的地表覆盖类型对地表温度的影响。研究结果表明:
  (1)通过实测地表温度的方法验证Landsat8反演的地表温度精度,得出单窗算法在反演landsat8影像的地表温度上具有较高的精度。
  (2)由相关关系分析可知,LST与NDVI之间呈非线性关系,LST与正的NDVI呈极显著线性负相关关系,LST与MNDWI之间呈非线性关系,LST与NDBI和BSI均呈极显著线性正相关,即绿地与水体具有降温作用,而建筑用地和裸地具有升温作用。按小区域尺度分析,地表温度与绿地和水体的面积比例呈显著负相关关系,地表温度与建筑用地和裸地面积比例呈显著正相关关系,同一区域内的地表温度随着绿地和水体的面积比例的增大而降低,而地表温度随着建筑用地和裸地面积比例的增大而升高,这再次表明绿地和水体具有降温作用,建筑用地和裸地具有升温作用。
  (3)由季节热岛分析结果表明,南宁市在2000年和2015年具有相似的季节热岛特征。各地表覆盖类型的面积在4个季节之间变化不明显。南宁市的春季、夏季、秋季和冬季均有不同程度的热岛效应,且夏季的热岛效应更为明显,秋、春季次之,冬季较弱。且与2000年相比较,2015年冬季的热岛更为明显。相同地表覆盖类型在不同季节的平均地表温度从高到低的顺序为:夏季>秋季>春季>冬季。相同季节不同地表覆盖类型的平均地表温度从高到低的顺序为:建筑用地>裸地>绿地>水体。整体上,2015年4个季节热岛效应的空间格局变化很小,高温区和次高温区主要在快环以近似圆形片状分布,次低温区和低温区主要分布在林场、公园、邕江等区。总体地表温度以中间层次的温度等级为主。
  (4)由年度分析可知,南宁市2000~2015年研究区的地表覆盖类型有较大的变化,2000~2015年期间绿地面积减少了6784.65hm2,水体面积减少了188.82hm2,建筑用地面积增加了10894.86hm2,裸地面积随季节不同呈动态变化。从小区域尺度来看,地表类型变化较大的区域集中在快环以外的安吉立交、南宁火车东站和南宁体育中心。在2000年、2009年、2015年研究区各地表覆盖类型的平均地表温度从高到低的顺序均为:建筑用地>裸地>绿地>水体,绿地与水体的平均地表温度低于研究区平均地表温度,而建筑用地和裸地的平均地表温度高于研究区平均地表温度。在2000~2009年,南宁市的高温区和次高温区由快环以内为主的区域向快环周边及琅东、昆仑大道等区域扩展,高温区和次高温区面积共增加了3255.21hm2。在2009~2015年,高温区和次高温区由快环周边区域向南宁东站、五象新区扩展。仅高温区和次高温区面积共增加了569.61hm2。高温区和次高温区的扩展与城市建筑用地的扩展基本一致。
[硕士论文] 何枚蔚
技术经济及管理 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:世界资源研究所(WRI)的报告显示,2007年“世界上最大的碳排放国家”是中国。中国政府在经济腾飞的重要时刻始终重视低碳发展,中国政府制定了很多环境友好的发展战略,积极地应对气候变化,并将低碳发展纳入了经济社会发展的长期规划。国务院对气候变化也是积极应对:规定到2020年,全国百万国内生产总能耗比2015下降15%,总能耗控制在50亿吨标准煤。单位GDP二氧化碳排放量比2015年下降18%。
  江苏省是能源消费大省,本文采用《省级温室气体清单编制指南》和《IPCC2006》,运用大量统计数据、调研数据和生成的新数据等,对江苏省主要能耗部门能耗部门温室气体排放现状进行了详细地分析。在研究温室气体排放现状的基础上,运用情景分析法,结合江苏省温室气体排放政策目标,研究到2030年碳排放分部门特征和总量特征。最后,给出江苏省今后低碳发展的措施建议。
  (1)江苏省主要能耗部门温室气体排放总量从2010年的5.58亿吨增加到2015年的7.36亿吨,年均增速约5.69%。其中,工业部门能耗产生温室气体排放约占全省温室气体排放总量的90%,但比重逐年下降,其次为交通部门温室气体排放,约占全省温室气体排放总量的7%,且比重逐年上升。
  (2)在三种情境下,江苏省主要能耗部门温室气体排放总量都是保持增长趋势,通过优化一二三产业结构、改进能源利用效率等技术,江苏省主要能耗部门温室气体排放总量预计在2030年前后出现峰值,约为13.07亿-14.18亿吨,碳排放强度约为0.82吨/万元-0.89吨/万元。
  (3)江苏省今后的低碳发展路径可以分为五个部门来分析:优化工业企业能源结构;控制房屋建筑面积;减缓汽车保有量增速;大力发展现代服务业;加快农业现代化。具体措施正文详解。
[硕士论文] 王智鹏
农业经济管理 江西财经大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,全球气候变暖给人类带来了严峻挑战,不但破坏了自然生态系统,而且严重威胁到了人类社会经济发展与生存环境,温室气体尤其是CO2排放量剧增是造成全球气候变暖的根源。世界观察研究所2009年公布的《畜牧与气候变化》报告指出,按照CO2排放当量计算,牧畜及副产品至少排放了325.64亿t CO2当量的温室气体,占世界总排放量的51%,远远超过世界粮农组织先前估计的18%,畜牧业已成为温室气体重要的排放来源。中国自2008年超越美国成为世界第一大碳排放国以来,政府高度关注碳排放问题,承诺到2020年CO2排放强度要比2005年降低40%~45%。政府“十八大报告”将生态文明建设纳入社会主义事业“五位一体”的总体布局,并提出从源头上扭转生态环境恶化及气候变暖等趋势,同时政府“十三五规划”将碳减排列为“十三五”重点工作。江西省作为我国十大生猪养殖主产省之一,每年因生猪养殖生产活动直接或间接产生的温室气体排放量,不容小觑。对致力于打造“生态明文建设示范区”和美丽中国“江西样板”的江西省而言,生猪养殖温室气体减排政策完善是建设文明、和谐、秀美江西的基本保证,是推动江西科学发展、绿色崛起的重点与关键,对于其他“生态文明示范区”建设具有重要的借鉴意义与参考价值。
  论文主要研究内容为:研究背景与问题的提出、研究内容与研究方法、理论基础与文献综述(第1、2章),江西省生猪养殖温室气体排放测算及其时空演变规律分析(第3章),江西省生猪养殖温室气体排放EKC特征及脱钩效应分析(第4章),江西省生猪养殖温室气体排放影响影响因素分解分析(第5章),结论、建议及研究展望(第6章)。主要研究结论如下:
  (1)运用生命周期评价方法(LCA)测算和分析江西省生猪养殖全生命周期温室气体排放时空演变规律的研究结果显示:1990-2014年江西省生猪养殖全生命周期及各个环节的CO2当量排放量均呈上升趋势,CO2当量排放总量呈现出“N”型增长特征,其中生猪饲料粮种植、粪便管理系统和生猪饲料粮运输加工环节CO2当量排放量上升显著;生猪饲料粮种植和粪便管理系统两大环节CO2当量排放量占总排放量的比例远高于其他4个环节,生猪饲料粮种植和粪便管理系统是生猪产业温室气体排放的主要来源。11个地级市生猪养殖温室气体排放聚集特征显著,吉安市、赣州市和宜春市CO2当量排放总量位列江西省前三位。
  (2)运用EKC模型和Tapio脱钩模型检验江西省及各市生猪养殖温室气体排放与经济发展之间的长期关系发现:江西省生猪养殖温室气体排放与经济发展之间存在“倒N型”的EKC关系,且存在临界值分别为2454元和10864元的双拐点。生猪养殖温室气体排放与经济发展之间均呈现弱脱钩的关系,生猪养殖业产值增速快于生猪养殖温室气体排放增速,江西省生猪养殖温室气体排放与经济发展较为协调。
  (3)采用LMDI模型对江西省生猪养殖温室气体排放影响因素进行分解分析的研究结果表明:经济发展因素是江西省生猪养殖温室气体排放增长的主要驱动因素,与2000年相比,2000-2014年间产生了189.96%的生猪养殖温室气体排放增量;效率因素、结构因素和劳动力因素则降低了江西省生猪养殖温室气体排放量,与2000年相比,2000-2014年间分别累计实现了79.35%、12.09%和25.16%的生猪养殖温室气体减排量,其中效率因素对江西省生猪养殖温室气体减排的贡献力度最大。
  (4)总结全文提出相关对策建议并进行研究展望。总结全文研究结论,得出生猪养殖温室气体排放时空演变规律及影响因素等结论。统筹兼顾生猪产业发展和节能减排、低碳养殖两大目标,提出提高完善养殖技术体系,合理实施种养结合,科学规划发展布局,健全经济激励机制,完善污染监管体制系,大力推进碳交易平台建设等对策建议,并对进一步的研究进行展望。
[硕士论文] 赵佳玉
光学工程 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:获得高精度的温室气体通量数据,并对不同区域之间的温室气体排放量级进行比较,是控制大气温室气体排放的主要途径。光谱技术的发展为通量观测,特别是对信噪比较小(如小型水体等)的区域提供了高精度的技术手段。验证光谱仪在野外观测中的适用性和稳定性,明确不同光谱仪之间的测量差异,不仅对野外连续观测以及不同通量观测方法中仪器的选择和应用提供了参考价值,同时也进一步拓宽了光谱技术在大气温室气体探测方面的应用研究。
  本研究基于离轴积分腔输出光谱(OA-ICOS)、波长调制光谱(WMS)、非色散红外光谱(NDIR)原理的三种光谱仪构建了通量梯度(FG)和涡度相关通量观测系统(EC),对小型水体水-气界面温室气体浓度和通量进行了原位高频观测,验证了光谱仪在野外观测中的适用性和稳定性;同时阐述了不同通量观测方法之间的原理差异、WPL和光谱校正对原始通量数据的影响,并明确了基于高精度光谱仪构建的通量梯度系统对小型水体的通量信号的检测能力,主要结果如下:
  (1)对光谱仪在线计算气体浓度原理和浓度观测结果分析发现:对于CO2浓度,NDIR光谱仪和OA-ICOS分析仪测量值的有效数据量分别为59%和89%,NDIR光谱仪测量的CO2浓度低于OA-ICOS分析仪测量值约为18.10μmol mol-1,对于H2O浓度,NDIR光谱仪和OA-ICOS分析仪测量值的有效数据量分别为63%和89%,NDIR光谱仪测量的H2O浓度低于OA-ICOS分析仪测量值约为3.8mmol mol-1,产生偏差的原因主要由系统误差、密度和浓度之间转化时大气温度和压强波动以及开路仪器存在漂移带来的误差;对于CH4浓度,WMS分析仪和OA-ICOS分析仪测量值的有效数据量分别为71%和91%,WMS分析仪测量CH4的浓度值在观测期间低于OA-ICOS测量值约为0.01μmol mol-1,并且通过研究不同湿度条件下不同光谱仪测量值偏差的变化,发现低湿条件下(相对湿度为30%~40%)NDIR光谱仪以及WMS分析仪与OA-ICOS分析仪的测量值更为接近,以上分析结果表明:OA-ICOS分析仪在野外观测中由于受大气环境因素波动影响较小,因此有效数据量和浓度准确度更高,可以作为野外观测中测量温室气体浓度仪器选择的参考。
  (2)利用不同光谱仪构建通量梯度与涡度相关通量观测系统对小型水体进行通量观测发现:不同光谱仪构建的通量观测系统能够实现对低信噪比区域小型水体的温室气体通量观测,且两种通量观测方法都能够捕捉到通量的时间变化特征,其中利用OA-ICOS分析仪结合自组装的便携式通量梯度系统能够观测到大气中的梯度信号,并且零梯度测试结果显示本套通量梯度系统测量H2O、CO2和CH4通量的精度分别为0.30W·m-2、0.006mg·(m2·s)-1、0.03μg·(m2·s)-1,并和其他文献的零梯度测量结果对比发现本套通量梯度系统具有较高的测量精度和较小的测量偏差,证明OA-ICOS光谱仪适用于FG通量观测系统并在观测中表现出高精度和较好的稳定性。
[硕士论文] 任晓静
环境工程 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:甲烷(CH4)是仅次于CO2的重要温室气体,CH4的主要排放源来自农业活动,在各种农业排放源中,稻田是CH4最重要的农业源。从农田管理的角度寻求CH4减排成为当前研究的一个重要方向。因此,本研究依托中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站,以川中丘陵地区典型冬水田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法,在2012~2015年对冬水田(RF)和冬水田转稻麦轮作(RW)的CH4排放通量进行了连续三年的定位观测,研究了冬水田转为稻麦轮作后对CH4排放的影响。主要研究结果如下:
  1.冬水田和稻麦轮作处理的CH4排放通量均整体表现出“冬春低、夏秋高”的季节规律。冬水田转稻麦轮作处理后,CH4累积排放量减少43%,其中稻季减少量占总减少量的39%,非稻季占61%,并多出一季小麦产出,说明将冬水田转为稻麦轮作能显著降低CH4排放通量,其中非稻季CH4减排量大于稻季,同时增加了作物产量。
  2.冬水田的休闲期水分排干种植小麦后,其麦季CH4排放通量比冬水田在该时段的排放通量减少70%~81%,因此,冬水田转稻麦轮作能显著减少休闲期的CH4排放通量;在2012~2015年,RF处理的休闲期CH4平均排放通量比RW处理麦季高3~80倍,相应的累积排放量高3~6倍,非稻季CH4排放量冬水田明显高于稻麦轮作;在RF处理的非稻季,三年间的CH4平均排放通量分别为0.8、1.62和3.65mg Cm-2 h-1,RW处理相应的通量分别为0.01、0.1和1.05mg Cm-2 h-1,三年间RF、RW处理非稻季的CH4排放通量均在逐年增加。
  3.冬水田转为稻麦轮作后,其稻季CH4排放通量比冬水田稻季减少24%~33%,因此,冬水田转稻麦轮作不仅在冬季休闲期,在稻季也能显著降低CH4排放通量;在2013年和2014年的稻季,RF处理的CH4平均排放通量比RW处理高2倍,相应的累积排放量高1.4倍,稻季CH4排放量RF处理明显高于RW处理;2013年和2014年的稻季,RF处理的CH4平均排放通量分别为10.22和11.78mg Cm-2 h-1,RW处理相应的通量分别为5.64和6.89mg Cm-2 h-1,两年的RF、RW处理在稻季的CH4排放通量均在逐年增加。
  4.在RF处理2013年的稻季,常规施肥与无氮肥处理的CH4排放通量之间差异不显著(p<0.05),而在2014年稻季常规施肥处理的CH4排放通量大于无氮肥处理,差异显著(p>0.05),在2014~2015年的休闲期,常规施肥处理的CH4排放通量明显高于无氮肥,氮肥对RF处理的CH4排放整体表现为促进作用;在2012~2015年,RW处理麦季常规施肥处理的CH4累积排放量分别是无氮肥处理的2.3、1.7和1.0倍,稻季常规施肥处理分别是无氮肥处理的1.1和1.3倍,RW处理麦季和稻季的常规施肥处理CH4排放通量均大于无氮肥处理的,氮肥对RW处理的CH4排放有促进作用。
  5.在2012~2015年,不管是RF还是RW的稻季有植株处理的CH4排放通量均大于无植株处理的,差异显著(p<0.05);在2013年和2014年稻季,RF处理有植株处理的CH4累积排放量分别是无植株处理的2.2和3.1倍,RW处理有植株处理的CH4累积排放量分别是无植株处理的2.7和1.8倍。但RW处理麦季,有植株与无植株处理的CH4排放通量差异不显著(p>0.05)。整体而言,植株对RF和RW处理的稻季CH4排放有明显的促进作用,对麦季CH4排放影响不显著。
  6.RF和RW处理的CH4排放通量均与5cm土壤温度之间呈显著正相关关系(p<0.05);当RF的土壤温度高于10℃左右,RW处理的土壤温度高于15℃左右时,CH4排放通量随着温度的升高而增加。综合分析影响CH4排放的环境因子,得到RW处理的CH4排放受铵态氮、硝态氮、可溶态总氮和土壤温度这4个因子影响较大,其中土壤温度是主要影响因子;但在RF处理的休闲期,田间水深是影响CH4排放的主要因子。
  7.土壤水分与RW处理CH4排放量之间关系不显著(p>0.05),田间水深与RF处理CH4排放量之间呈显著正相关关系(p<0.05),且主要集中1~5cm水层。RF处理的土壤有机碳与CH4通量之间关系不显著(p>0.05),铵态氮、硝态氮和可溶态总氮含量与CH4通量之间关系关系不显著(p>0.05); RW处理的土壤有机碳与CH4通量之间关系均不显著(p>0.05),铵态氮和可溶态总氮含量与CH4通量之间关系不显著(p>0.05),硝态氮含量与CH4通量之间呈极显著负相关关系(p<0.01)。
  综上,在冬水田转稻麦轮作的过程中,土壤水分状态的改变、温度和可溶态氮含量的变化是影响CH4排放的主要因子,冬水田转稻麦轮作在减少CH4排放的同时增加了农作物产出。因此,冬水田转稻麦轮作对环境和农户都是有利的。
[硕士论文] 曹玲娟
统计学 江西财经大学 2017(学位年度)
摘要:随着经济的快速发展,全球的气候问题也越来越突出,吸引了全国人民的广泛关注,其中突出的是二氧化碳等温室气体,这也是造成地球温度普遍升高的原因之一。因此实现碳的减排是应对气候变化的重中之重。
  首先,对1995-2015年我国30个省区碳排放量进行核算,构建面板数据库,并将30个省区按碳排放、人均碳排放、碳排放强度分别聚类,研究了各类别所属省区的碳排放差异。研究发现碳排放量、人均碳排放总体上升,碳排放强度总体下降,但不同省域在不同时期有较小的波动。通过对碳排放、能源消耗和GDP三个变量建立多变量聚类模型,得到了3类不同省域。从该3类不同省域来看,第3类省域中山东、辽宁、广东等省区碳排放量及人均碳排放量远远高于其他地区,而碳排放强度却最低,第1类省域中内蒙古、新疆等省区碳排放强度最高。
  其次,研究了3类省域碳排放、人均碳排放、碳排放强度的异同。在此基础上,利用扩展的STIRPAT模型对我国总体影响因素进行静态面板模型和动态GMM模型估计。在静态面板模型当中,除技术水平外其余因素对碳排放均有显著的正向影响,而技术水平对碳减排有显著的正向影响。经济弹性系数最大,即人均GDP变动对碳排放影响最明显。在动态面板模型当中,上一期碳排放量对当期具有显著的路径依赖特征。人口规模、经济水平对碳排放也显著为正,但其弹性系数有所下降。另外,经济水平依然是几个弹性中最大的,且只有人口、经济水平上一期的值对当前碳排放量有明显的负向抑制作用。
  再次,对3类不同省域的碳排放影响因素作分解。在静态面板模型中,3类省域回归结果与总体一致,其中第1类省域模型中的人口弹性最大,第2类和第3类省域模型中的经济弹性最大。在动态面板模型中,滞后一期的碳排放回归系数按从大到小排列的省域依次为第1类(1.129)、第3类(1.101)和第2类(1.087)省域。
  最后,根据实证结果对全国和3类省域提出相应的碳减排建议。其中,对于全国而言,应控制人口过度增长,倡导低碳生活,提高能源利用率,广泛开展节能工作,并且出台能源消费的有关法律政策,保证政策得以有力实施。对各类省域而言,第1类省域应控制人口增长、加快城镇化进程,第2类省域应促进经济增长、加快城镇化进程和提高技术水平,第3类省域应持续控制人口增长、提高技术水平。
[硕士论文] 石飞
环境工程 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本研究采用人工降雨装置,探讨了不同坡度、植被、雨强、降雨历时对城市回填土径流过程中径流水体及污染物分配的影响。主要结果如下:
  (1)坡度对城市回填土径流过程中径流水体及污染物分配有较大影响。当坡度为0°时,小区不产生地表径流。随着坡度的增加,小区的地表径流水量及污染物占比逐渐增加,但变化不大。
  (2)植被对城市回填土径流过程中径流水体及污染物分配有较大影响。在4°时植被小区只产生地表径流,裸土小区三种径流都产生了;植被小区地表径流的水量及污染物占比随时间延长呈现下降的趋势,侧渗流呈现上升的趋势,裸土小区地表径流的水量及污染物占比随时间延长呈现先增加后稳定的趋势,侧渗流和下渗流则呈现先减小后稳定的趋势。
  (3)降雨强度对城市回填土径流过程中径流水体及污染物分配有较大影响。当降雨强度较小时,小区只有地表径流产生。降雨强度增大后,小区会有侧渗流产生,并且侧渗流水量及污染物占比会随雨强增加呈现先上升后下降的趋势,地表径流水量及污染物占比一直占主导地位。
  (4)降雨历时对城市回填土径流过程中径流水体及污染物分配有较大影响。随着降雨历时的增加,小区地表径流、侧渗流和下渗流水量及污染物占比呈现上升或下降的趋势。
[硕士论文] 周楚炫
3S集成与气象应用 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:城市化改变了下垫面的类型与分布,建筑物鳞次栉比,形成了城市热岛效应等城市微气候研究领域的热点问题。在不同城市,诸多研究结果表明,晴朗无云夜间的城市热岛现象更为明显。在夜间,部分地面长波辐射被城市建筑物遮挡,阻碍了建筑物表面和城市内部的热量散发,这是夜间城市热岛形成的主要原因之一。天空开阔度(SVF)是描述城市空间形态的重要参数之一,被诸多学者应用解释晴朗夜间的城市热岛效应。在天空开阔度的计算过程中,能否深入考虑天空辐射分布的影响,构建不同云量分布状况下的天空开阔度计算模型,进而分析其与城市热岛强度(UHII)之间的关系,对于更为合理地解释不同天气条件下热岛状况与城市空间形态之间的关系,具有重要理论意义与实践应用价值。
  本文以澳大利亚Adelaide中心城区作为实验研究区,采用大气辐射传输软件Modtran模拟方法和实测数据相结合,定量探讨天空辐射分布对天空开阔度计算结果的影响。在此基础上,考虑不同云量空间分布对天空开阔度计算结果的影响,提出有云条件下天空开阔度的计算模型,结合夜间城市热岛强度数据,构建天空开阔度-热岛强度特征空间,探讨特征空间对夜间城市热岛强度模拟的可能,并进而将其用于分析夜间城市热岛效应形成的原因。通过论文研究,得出以下结论:
  (1)天空辐射温度与天顶角正割对数值呈现显著正相关关系,决定系数达0.99。天顶角为0度时,即城市正上空辐射温度达到最低,在天顶角为90度时达到最高接近于近地表气温。模拟结果表明,天空辐射温度分布对天空开阔度计算结果的影响可以忽略。
  (2)通过模拟同一云量下不同云方位,计算物理意义上的天空开阔度(SVFp)与几何意义上的天空开阔度(SVFg),结果表明,云方位对SVFp计算结果影响可忽略。以四个具有典型地物特征的站点位置为例,结果表明云量增多,SVFp逐步增大,云量较少时,建筑物遮挡对SVFp的影响强于云量。SVFp与SVFg存在较好相关性,城市建筑物越密集,云量对SVFp影响越大。
  (3)对比所有站点在不同云量的UHII与SVF,结果表明,UHII随SVF增大而减小,建筑物越密集,UHII与SVF负相关性越强。在城市内部地区,UHII随云量增多而减小,UHII随SVF增大而减小;在城市外围区域,UHII与云量、UHII与SVF之间无明显相关性。
  (4)根据热岛强度与天空开阔度的关系建立特征空间,该特征空间能够表达同一站点在不同云量下的天空开阔度与热岛强度变化特征,以及同一云量下不同站点天空开阔度与热岛强度之间的关系,可在一定程度上用于模拟计算城市热岛强度。
[硕士论文] 徐杰
环境科学与工程;环境科学 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:盐沼湿地是温室气体的重要的“源”和“汇”,在CO2、CH4和N2O等温室气体的固定和释放中起着重要的开关作用,对全球的气候变化有着重要的影响。本研究测定了盐城海滨湿地三类典型植被芦苇(Phragmites australias)、互花米草(Spartina alterniflora)、碱蓬(Suaeda salsa)盐沼土壤温室气体排放速率,结合野外根系去除实验和室内温度控制实验,分析三种盐沼土壤温室气体排放的通量特征及其影响因素。结果表明:
  三种盐沼土壤均为CO2的排放源,互花米草盐沼,芦苇盐沼和碱蓬盐沼的土壤CO2年平均通量分别为499.51mg·m-2·h-1、323.67mg·m-2·h-1、150.41mg·m-2·h-1。土壤温度的季节变化是引起土壤CO2排放季节变化的主要原因,土壤水分与土壤CO2通量正相关。芦苇盐沼、互花米草盐沼、碱蓬盐沼根系对土壤呼吸贡献率分别为52.6%,64.8%,15.6%。植物根系促土壤CO2排放。
  三种盐沼土壤均为CH4的排放源,互花米草盐沼,芦苇盐沼,碱蓬盐沼的土壤CH4年平均通量分别为2.08mg·m-2·h-1、0.57mg·m-2·h-1、0.15mg·m-2h-1。土壤CH4通量与大气温度和土壤水分正相关。芦苇盐沼和互花米草盐沼中有根系样地CH4通量是无根系样地CH4通量的25倍和1.7倍,而碱蓬盐沼中根系对CH4排放通量无显著影响。
  三种盐沼土壤总体表现为N2O的排放源。互花米草盐沼,碱蓬盐沼,芦苇盐沼土壤N2O通量年平均值分别为5.63μg·m-2·h-1、3.27μg·m-2·h-1、1.76μg·m-2·h-1。芦苇盐沼中水分与N2O呈现较弱的正相关,互花米草盐沼和碱蓬盐沼出现了水分抑制土壤N2O排放的现象,温度对土壤N2O通量无显著影响。
  温度控制实验结果显示,芦苇盐沼、互花米草盐沼、碱蓬盐沼土壤CO2排放速率在5℃处最低,在40℃最高,最高值分别为481.96mg·m-2·h-1,394.00mg·m-2·h-1,218.29mg·m-2·h-1;土壤温度每升高1℃互花米草盐沼土壤呼吸通量增加速率为9.83%,芦苇盐沼为11.22%,碱蓬盐沼为6.13%;土壤CO2的温度敏感性表现为芦苇盐沼(2.19)>碱蓬盐沼(2.15)>互花米草盐沼(1.58)。芦苇盐沼N2O排放通量在30℃时最高为6.70μg·m-2·h-1,互花米草盐沼最高值在20℃为64.23μg·m-2·h-1,碱蓬盐沼在25℃最高值为47.40μg·m-2·h-1;土壤N2O的温度敏感性表现为互花米草盐沼(1.24)>芦苇盐沼(1.18)>碱蓬盐沼(1.03)。芦苇盐沼,互花米草盐沼,碱蓬盐沼的平均综合增温潜势分别为6.37×104kg·hm-2·a-1,8.67×104kg·hm-2·a-1,4.16×104kg·hm-2·a-1。
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