Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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Comparative analysis and effectiveness of the Landsat – 8 OLI and ASTER data for lithological, mineralogical and structural investigation of Kalamaili region (NW China)
No full text东准噶尔是中亚造山带的重要组成部分。研究区位于中国西北部准噶尔东部的卡拉麦里地区，矿产资源丰富。本研究的目的是评价 Landsat 8 OLI 和ASTER 数据在研究区的岩性区分、蚀变矿物识别和地质构造绘制的有效性，并对处理结果进行比较。研究区被花岗岩类、分散的蛇绿岩成分、片岩沉积和凝灰质基质等基底岩石所覆盖。使用波段比值、主成分分析（PCA）和假彩色合成（FCC）方法处理研究区 ASTER 和 Landsat 8 OLI 影像数据大大提高了卡拉麦里地区详细测绘的视觉解释能力。波段比值方法可以区分 ASTER 和 Landsat 8OLI 影像数据中的岩性单位。结果表明，将 ASTER 数据的波段比值结果进行假彩色合成能很好地识别岩石单元，并区分花岗岩类岩石与相邻岩石单元。基于主成分分析的 Crosta 技术能够有效识别羟基、氧化铁和碳酸盐矿物的波谱吸收特征。 Crosta 方法应用于提取 ASTER 和 Landsat 8 OLI 数据中含氧化铁和含羟基的蚀变矿物。为了提高矿床的位置，合成图像的假彩色合成分别显示为 RGB。自动提取的线理分析与研究区主要构造力的分布具有较好的对应性。图像被增强并用于自动提取。根据地质图和研究区已知的构造特征对解释的线性进行了验证。为了进一步验证来自 Landsat 8 OLI 和 Aster 数据的岩性、矿物和结构绘图，进行了实地调查，采集了岩石样品进行光谱和岩石学分析，并根据特定的岩性单位和结构评估了确认蚀变矿物带
DYNAMICS EVOLUTION OF THE TWO LARGEST RESERVOIRS IN THE SYRDARYA RIVER BASIN UNDER CLIMATE CHANGE AND HUMAN ACTIVITIES
No full text中亚最棘手的问题是缺乏淡水和相关的跨界水资源共享问题。评估气候变化和人类活动对水库的影响对于 Syrdarya River Catchment 的水资源规划，管理和配置非常重要。Syrdarya 河流域的区域在上游部分在冬季交叉寒冷和多雨，在低地区域处于温暖干旱的气候条件下。根据观测数据了解发生的气候变化和人类活动及其对水库水情的影响，有利于未来的水管理预测。选择 Syrdarya River Catchment 的 Toktogul 和 Shardra 水库作为研究对象，本文估算了人类活动和气候变化对水库水情的影响。该研究调查了 1980 年至 2016 年期间 Toktogul 和 Shardara 水库地区的气候变化（平均温度，降水和蒸发）。 水库的水系（流入，流出 1980 至 2016 年），从 Shardara 水库释放到 Aydar-Arnasay 湖泊系统（1992-2016）和 Toktogul 水库的水域（1992-1993,2001-2002,2011- 2012 年， 2015-2016）， Shardara 水库（1987-1988,1992-1993,2001-2002， 2014-2015）。 1980 - 2010 年 Syrdarya 河流域水库蓄水量， 1980 - 2013 年 Syrdarya 河流域灌溉面积。 本研究的主要内容和结果如下：1. 基于长期数据，线性回归测试和创新趋势分析用于分析 Toktogul 和 Shardara 水库区域的当地气候变化趋势。我们的分析表明，在托克托古尔油藏区，温度上升了 0.4℃/年代，蒸发量增加了 16.5 mm/年代，降水量增加了 3.6 mm/年代。结果表明， Shardara 水库区 1980 - 2016 年气温上升 0.3℃/年代，降水量增加 15.1 mm /年代。基于季节气候指标（平均气温，降水量），我们使用 Mann-Kendall 趋势检验分析了 1980 年至 2016 年期间Toktogul 和 Shardara 水库区冬季，春季，夏季和秋季的气候变化。结果表明，两个水库区春，夏，秋季平均气温均显着升高。2. 根据长期数据， Mann-Kendall 趋势试验用于确定 1980 年至 2016 年期间 Toktogul和 Shardara 水库的水系（流入，流出）趋势。使用 Mann-Kendall 趋势检验表明，在显着水平上， Toktogul 水库和 Shardara 水库的流入和流出在 1980 年至 2016 年期间呈现积极趋势，并且 Aydar-Arnasay 湖泊系统的水排放趋势在此期间显着下降 1992 年至 2016 年。3. 在这项工作中，在 Toktogul 水库的 1992-1993,2001-2002,2011-2012,2015-2016 期间以及 Shardara 水库的 1987-1988,1992-1993,2001-2002， 2014-2015 期间我们计算非植被，植被期内水域面积的变化。包括归一化差异水指数（NDWI）的支持用于从图像数据中提4. 这项工作调查了 Syrdarya 河流域水库总有效水量和有用水量的增加。它在 1980年相当于总水量 35751 和 26845 万立方米。它显着上升，因此我们的日期是 2010 年水量41138 和 31485 有用百万分之三的总和。河流域的灌溉面积也增加了。如果它是 1980 年的 2992 万公顷，但 2013 年的数量是 3179 万公顷。5. 人类活动和气候变化是导致 Syrdarya 河流域水库水系变化的驱动因素。SyrdaryaRiver 盆地中部的人类活动影响更大。取地表水
Research on 3–D Mixed Lp-norms Inversion of Magnetic Data
No full text磁测数据三维反演是了解地球内部磁化率分布的重要手段， 是目前地球物理定量解释的重要方法与研究热点， 在与地球内部结构有密切联系的领域中有着广泛的应用。 目前主要的磁异常反演方法有磁化率反演、 磁异常模量反演及磁化强度矢量反演三种。其中磁化率反演由于没有考虑剩磁的影响，磁测数据反演结果可信度低，解释效果不理想；磁异常模量反演可以减少剩磁的影响，但由于存在诸如相位信息损失和模量反演中的方向误差等问题， 反演结果的深度分辨率不高；磁化强度矢量反演增加了方程中的未知数，计算过程中缺乏约束，计算得到的解难以进行地质解释。 以往的反演方法研究由于缺乏对剩余磁场强度信息的考量， 加之客观地质条件的复杂性， 使得其反演精度有限， 难以满足高精度地球物理勘探的需要。本论文在前人研究成果的基础上， 提出了基于等效源的磁化强度矢量反演方法：（1） 用等效源方法将磁测数据转换为磁异常模量数据；（2） 用磁异常模量数据计算得到一个等效的磁化率模型；（3） 通过等效磁化率模型约束磁化强度矢量反演， 得到磁异常的磁化强度和磁化方向；（4） 将以上三种方法转化为正则化最小二乘问题， 并通过高斯-牛顿方法迭代求解。 通过这一改良方法有效获得剩磁存在下的磁化率模型， 提高反演的准确度。与以往的反演算法相比， 本研究推导的算法做到了如下改进：（1） 通过 Lp范数（0 ≤ ? ≤ 2） 优化在磁测数据反演的应用研究， 改进了迭代重加权最小二乘算法，使之在不同的 Lp 范数约束下都能得到聚焦的解；（2） 提出磁异常混合Lp 范数三维稀疏反演算法， 可对模型范数项和模型梯度范数项进行约束， 获得具有较高深度分辨率和清晰边界的反演结果；（3） 针对在笛卡尔直角坐标系中进行反演计算时的冗余性，改进了球坐标系下磁化强度矢量反演方法， 对磁化强度大小和磁化方向实施稀疏化约束，使球坐标系下磁场强度大小{?}和磁化方向{?, ?}能够更好地解耦，有效降低了运算繁琐度。理论模型以及实测数据的反演表明，改进的磁化强度矢量反演方法具有良好的稳定性和优越性。通过对东天山卡拉塔格地区磁测资料的系统处理与分析，获得了卡拉塔格矿区三维磁化率模型， 确定了矿区磁化方向，圈定了矿体展布形态。结合矿体就位年龄，分析认为该区斑岩型铜矿是由岩浆或热液沿早期断裂上涌形成
Research on Matching Characeristics and Utilization Zoning of Agricultural Water and Land Resources in Central Asia
No full text水土资源的合理分配利用是中亚地区的核心问题之一，关系到中亚地区的粮食安全和社会稳定。中亚地区是世界上重要的棉花和粮食主产区， 前苏联的解体，打破了原有的水资源分配格局， 随着人口的快速增长，中亚地区水土资源供需矛盾日益突出，严重影响了区域农业生产和生态环境的可持续发展。 研究气候变化背景下中亚各国水土资源的匹配和分区，可以为中亚国家水土资源开发和农业生产提供支撑，对于“丝绸之路经济带” 核心区域的社会稳定具有重要意义。本文利用收集的气象、水资源、土地利用和遥感数据， 对中亚地区水土资源开发利用现状进行了分析，并引入水热积指数作为水热因子，运用线性趋势分析、偏相关分析法，研究了 2001 ~ 2015 年中亚地区水热资源的时空变化特征，采用广义农业水土资源匹配系数和水资源当量系数，对农业水土资源匹配特征及短缺程度进行评估， 在此基础上， 依据 DPSIR 模型和供需理论构建的分区指标结构框架（SDCSL），运用主成分分析和聚类分析法对区域水土资源利用状况进行分区，最后提出实现不同分区农业水土资源有效匹配的措施和途径。 主要研究结果如下：（1） 中亚宜农土地面积约有 17219.24 × 104 hm2，是现有耕地面积的两倍，可开垦土地资源潜力大，其中哈萨克斯坦约占 87.15%， 由于水资源在区域间分布不均衡，水资源调配能力不足将会制约中亚西部和南部后备耕地资源的开发。1995 ~ 2015 年其他土地利用类型主要向耕地和城市用地转移， 其中 1995 ~ 2005年土地利用动态增减波动性最大，以城市用地和耕地表现显著，林地和湿地波动幅度最小， 说明人类活动对土地利用变化的影响增强。（2） 2000 年以来， 中亚地区水热条件总体上得到改善， 年积温在 3000℃以上的区域向北扩展显著， 年降水量 ≥ 200 mm 区域向南部和西部扩展， 有利于农业的生产力提高。 相对于单一气候因子，水热积指数能够反映区域水热条件的综合效应。 年均水热积指数呈先下降后上升的变化趋势， 2009 年之后中亚地区水热条件逐渐变好。 总体来说， 水热条件南部好于北部，东部优于西部，东南部山麓平原和盆地地区水热条件最优。年均水热积指数有 45.95%的区域呈上升趋势，54.05%的区域呈下降趋势。降水是影响研究区水热积指数变化的主导因素。（3）研究区农业水土资源匹配程度整体表现为南部优于北部，且蓝水资源比例越大，农业水土资源匹配系数越高。吉尔吉斯斯坦农业水土匹配状况优于哈萨克斯坦， 同时两国南部地区农业水土资源匹配程度优于北部地区。整体上哈萨克斯坦南部的南哈萨克斯坦州、阿拉木图州、江布尔州和吉尔吉斯斯坦各州农业水土资源匹配程度最好。 农业水土资源当量系数的结果表明，研究区农业水土资源总体处于失衡状态。（4） 研究区农业水土资源利用大体可分为四种类型，分别为：依靠天然降水为主的雨养农业区、山麓平原谷地灌溉农业区、山地灌溉农业区以及农业比例较低的工矿业区。 其中第二和第一类型区水土热资源匹配程度较高，农业生产潜力较大。 对于雨养农业区和灌溉农业区，可以通过调整农业用水结构中蓝绿水之间的比例达到农业水土资源匹配的相对平衡。同时要推动农田水利工程建设，加强水土资源综合管理，改进农业生产技术，提高水资源利用效率，加快农业生产现代化步伐，增强对气候变化的应对和适应能力
The relationship between aboveground crown ontogeny and belowground root compeletition of desert shrub in the Jungger Basin of central Eurasia
No full text背景和研究意义： 亚洲中部山地-盆地系统孕育的天然和人工绿洲和谐共生是当地社会经济健康运行的根基，然而随着水土资源开发的大跃进，更多的天然植被被人工绿洲所代替，并且更多水资源用于灌溉，使得作为人工绿洲生态屏障的外围依赖地下水的灌丛植被处于空前危机中。因此，研究绿洲外围灌丛地上形态建成与植物-水分关系具有重要的理论和现实意义。科学假设：（1）土壤―水库‖可以分为来源于当季降水的浅层土壤―生长库‖和来源于非当季降水和地下水的深层土壤―维持库‖；（2）降水不能满足作为生态屏障的绿洲外围灌丛植被建群种的生长和生活需要，需要其他水源输入；（3）灌丛地上形态建成和异速生长关系受到地下特别是水资源的影响和限制；（4）共存荒漠灌丛物种通过根系垂直分异和地下资源的分割利用形成共存机制。研究样地和材料：准噶尔盆地东南部三工河流域人工绿洲外围中国科学院阜康荒漠生态站内柽柳混生灌丛群落 4 种盐生灌木西伯利亚白刺、琵琶柴、唐古特白刺和多枝柽柳。研究内容：（1）氢氧稳定同位素分馏混合过程的统计规律；（2） 混生荒漠灌丛异速生长关系及其生物与非生物影响因素；（3）混生荒漠灌丛对土壤水竞争策略和共存机制。研究方法和手段：（1）植被地上调查和地下根系挖掘；（2） 灌丛异速生长模型；（3） 氢氧稳定同位素技术；（4）植物叶水势和叶面积测定；（5） IsoSouce和 beta 概率分布模型估算潜在水源贡献和根系平均吸水深度。研究结果：（1）全球大气降水线（8.2）、地区大气降水线（7.53）、土壤蒸发线（3.05）、植物根吸水线（2.89）、多枝柽柳植物蒸腾线（1.71）的斜率依次降低， 深居内陆的本地区降水中的 δ18O 仍然存在降水量效应，主要与云下二次蒸发有关。（2） 4 种混生灌丛高度和半径都显著符合简单和拓展异速生长模型，拥有相同的初始灌丛异速生指数，相似的灌丛异速生长指数轨迹，发现简单异速生长指数与拓展异速生长指数的平均值存在显著线性关系。（3） 4 种混生荒漠灌丛根系最大深度对应着在土壤剖面上夏季干旱期 3 个相对分布湿润区间 0.8–1.0m、 2.2–2.4 m 和地下水位埋深附近。（4） 4 种混生荒漠灌丛的黎明前叶水势平均值与处于灌丛异速生长尺度指数时的灌丛半径存在显著的正相关关系，同时， 黎明前叶水势与灌丛平均吸水深度存在显著线性关系。结论：（1）环境中水的氢氧稳定同位素只在发生相变界面发生显著分馏，在各相态内部只发生混合或者分馏效应不显著，带有其来源标记特征，是鉴定其来源的有力工具；（2）在水分受限生态系统中地下资源特别是土壤水分可供给性的确影响着灌丛地上部分形态建成和异速生长关系；（3）共存灌丛物种通过根系垂直分异和地下资源的分割利用形成共存机制