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- 烧热眼眶的黑色 2017-05-16 00:00:00
- 温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。 空气中含有二氧化碳,而且在过去很长一段时期中,含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗” 的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80%来自人和动、植物的呼吸,20%来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5%的二氧化碳通过植物光合作用,转化为有机物质贮藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分0.03%(体积分数)始终保持不变的原因。 但是近几十年来,由于人口急剧增加,工业迅猛发展,呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳,远远超过了过去的水平。而另一方面,由于对森林乱砍乱伐,大量农田建成城市和工厂,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长,就使地球气温发生了改变。 二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中,具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳,地球的年平均气温会比目前降低20 ℃。但是,二氧化碳含量过高,就会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,就形成“温室效应”。 形成温室效应的气体,除二氧化碳外,还有其他气体。其中二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15%~20%,此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。 温室效应就是由于大气中二氧化碳等气体含量增加,使气温升高的现象。如果二氧化碳含量比现在增加一倍,气温将升高3 ℃~5 ℃,两极地区可能升高10 ℃,气候将明显变暖。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。20世纪60年代末,非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱。由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。 这是“温室效应” 给人类带来灾害的典型事例。因此,必须有效地控制二氧化碳含量增加,控制人口增长,科学使用燃料,加强植树造林,绿化大地,防止温室效应给带来的巨大灾难。
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- LR1601 | 评估潮沟对滨海盐沼植被空间分布及其地上生物量的影响
盐沼是地表过湿或季节性积水、土壤盐渍化并长有盐生植物的地段。滨海盐沼以草本植物为主,沿潮间带延伸,可忍受高盐条件和因涨潮引起的周期性淹水。盐沼植被生产力高,可为许多物种提供繁殖、觅食和越冬的场所。盐沼植被地上生物量(AGB)的估算为监测盐沼生态系统时空稳定性、生产力和地上碳储量提供了有用信息。然而,以往关于AGB的估算研究主要局限于站点水平,且通常基于单一植被类型。与野外地面调查方法相比,遥感(RS)卫星成本低、速度快、范围广,在盐沼植被结构和生物物理指标的空间估计方面更具优势。其中,UAV-LiDAR数据具有较高的时空分辨率,在滨海盐沼三维结构监测中具有很大潜力。然后目前,利用UAV-LiDAR数据估算盐沼植被AGB的研究有限。
为了确定滨海盐沼潮沟对植被群落空间分布及其生物量的影响, 来自复旦大学的研究团队在上海崇明东滩滨海湿地(121°54′-121°55′E,31°27′-31°28′N)进行了研究,主要目的为:(1)探索UAV-LiDAR数据估算盐沼植物AGB的潜力;(2)研究潮沟对盐沼植物群落空间格局及其地上C储量的影响。
作者于2019年9月基于DJI M600平台,利用LR1601-IRIS LiDAR传感器(北京理加联合科技有限公司,北京依锐思)收集UAV-LiDAR数据。于2019年9月27日和28日获取光学图像数据。于2019年10月和2020年10月收集植被样品,测量其高度和地上生物量,同时收集土壤样品,测量其土壤含水量和土壤盐分。基于盐沼植被群落所有样本,利用线性回归模型(多元线性回归,MLR)和5个机器学习回归模型,包括广义线性模型(GLM)、梯度提升机(GBM)、人工神经网络(ANN)、基于核正则化最小二乘(KRLS)和随机森林回归(RFR) 建立预测模型。通过R2和RMSE评估模型性能。
研究区和采样点位置。
结果:
滨海盐沼植被AGB实测值和预测值之间的关系。(a)MLR;(b)KRLS;(c)ANN;(d)GBM;(e)RFR;(f)GLM。
不同盐沼群落AGB的空间分布、验证和比较。(a)利用UAV-LiDAR数据和随机森林模型进行盐沼植被AGB制图。(b)不同盐沼群落AGB平均值。(c)AGB实测值和预测值的回归拟合。(d)AGB预测值的密度分布曲线。
与潮沟不同距离的盐沼AGB的比较。(a)代表整个植被群落AGB变化趋势;(b-e)分别代表PA,IC,CS和SM的AGB变化趋势。D1:0-50 m;D2:50-100 m;D3:100-150 m;D4:150-200 m。
结论
基于UAV平台收集的高分辨率图像和LiDAR数据,估算了盐沼群落的空间分布和AGB。研究表明,通过改变土壤盐分和水分条件,与潮沟的距离会对群落空间格局和盐沼植被AGB具有重要影响。研究结果证实了UAV-LiDAR数据与随机森林算法相耦合可简便有效的检测盐沼AGB。综上所述,该研究提供了一种估算盐沼地上C储量的有效方法,强调了精确估算在制定合理的科学测量进行滨海生态系统管理和保护中发挥重要作用。
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