碳循環(huán)描述精選(九篇)

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第1篇：碳循環(huán)描述范文

中國是全球陸地碳循環(huán)研究的重點區(qū)域，探明其生態(tài)系統(tǒng)碳收支不僅具有非常重要的全球意義，而且對保障中國國家安全和有關(guān)環(huán)境問題的外交談判具有重要作用。凈初級生產(chǎn)力(Net Primary Productivity, NPP)是指在植物光合作用所固定的光合產(chǎn)物或有機碳(Gross Primary Productivity, GPP)中，扣除植物自身呼吸消耗部分(Autotrophic Respiration，)后，真正用于植物生長和生殖的光合產(chǎn)物量或有機碳量，也被稱為凈第一性生產(chǎn)力[1]。它反映植被生產(chǎn)力狀況，是生態(tài)系統(tǒng)能量與物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)，在研究區(qū)域乃至全球碳循環(huán)和碳存儲中扮演著重要角色。模型模擬是當(dāng)前在區(qū)域和全球尺度上進行陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程模擬和碳收支評估的主要研究方法。陸地生態(tài)系統(tǒng)過程模型的發(fā)展為系統(tǒng)分析、定量表達(dá)和預(yù)測陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、碳循環(huán)對氣候變化和人類活動的響應(yīng)等提供了有力支撐[2]。在過去幾十年中，科學(xué)家相繼開發(fā)了眾多適用于陸地碳循環(huán)的動力學(xué)模型，這些模型主要分為生物地理模型、生物地球化學(xué)模型、陸面生物物理模型、全球動態(tài)植被模型和遙感模型等[3]。中國學(xué)者先后從國外引進和改良了CEVSA[4-5]、CASA[6-8]、GLO-PEM[9-11]、BEPS[12-13]等多個陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型，同時也自主開發(fā)了適用于中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的AVIM2[14-15]、Agro-C[16]、FORCCHN[17]、DCTEM[18]等模型，對當(dāng)前氣候狀態(tài)下中國自然陸地生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)力和碳儲量、未來氣候變化和土地利用變化對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響等問題進行了模擬分析。

本文收集了不同學(xué)者利用過程模型和遙感模型模擬的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力及其對未來氣候變化的響應(yīng)情況，旨在系統(tǒng)分析中國陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力的變化特征，進而為中國的碳收支研究、區(qū)域和全球尺度的碳循環(huán)模型模擬與發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。

2 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力及其時間變化

自20世紀(jì)90年代末開始，中國學(xué)者利用生態(tài)系統(tǒng)過程模型和遙感模型就中國陸地生態(tài)系統(tǒng)NPP的估算先后開展了大量研究工作(表1)。由于所應(yīng)用的模型、研究數(shù)據(jù)和研究時段等有所不同，不同研究結(jié)果間存在差異。但NPP的估算結(jié)果主要集中在1.43～3.30 之間，占表1中所有研究結(jié)果總數(shù)量的77.78％。年均NPP在3.30～4.00和＞4.00 的數(shù)值個數(shù)分別只有4個。就不同研究所應(yīng)用的模型來看，模擬結(jié)果的低值區(qū)主要集中在CASA、BIOME-BGc和BEPS等模型。綜合不同研究者的研究結(jié)果可以得到，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)NPP平均為(2.828±0.827)。

表1中加粗標(biāo)記的研究結(jié)果除了樸世龍等研究指出，N沉降以及對農(nóng)作物施加N肥兩者可以共同解釋1961-2005年中國陸地生態(tài)系統(tǒng)凈碳增長的61％，同時大氣增加和土地利用對碳儲存起促進作用；但臭氧污染和氣候變化降低了這一時期的碳匯儲量。

3 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)不同植被類型凈初級生產(chǎn)力

由于采用的植被類型圖和模型等存在差異，不同學(xué)者利用過程模型和遙感模型對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)同一植被類型單位面積NPP的估算結(jié)果差別較大。本文對收集到的相關(guān)研究結(jié)果進行了匯總分析(圖2)。結(jié)果顯示，常綠闊葉林單位面積NPP為745.12 ，顯著高于其他植被類型，但不同研究結(jié)果間變化范圍很大，介于417.9～1086。之間。落葉針葉林、常綠針葉林和落葉闊葉林相差較小，變化在415.62～513.67之間。不同學(xué)者估算的農(nóng)作物單位面積NPP差別很大，最低值不足最高值的1/4，其均值為458.25，低于闊葉林，但高于針葉林。灌叢與落葉針葉林較為接近，前者為365.08 ，后者為415.62。草地和荒漠均位于低值區(qū)，但前者顯著高于后者，分別為217.90和16.52。森林生態(tài)系統(tǒng)單位面積NPP隨林齡的變化而變化。Wang等[51]研究表明，落葉針葉林、常綠闊葉林、熱帶和亞熱帶常綠針葉林和落葉闊葉林單位面積NPP分別在54、40、13和122林齡時達(dá)到最大值，數(shù)值分別為462、889、620和625。由此可見，中國森林生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力具有較大的增長潛力。

由于不同研究者在進行模型模擬時所用的植被類型圖不同，因此相同植被類型所占面積存在差異。本文統(tǒng)一采用中國1∶100萬植被類型圖中不同植被類型的面積數(shù)據(jù)應(yīng)用DLEM模型研究表明，如果綜合考慮、氣候、和土地利用的影響，1961-2000年中國草地NPP僅增 加了0.0003 PgC，但是去除的影響后，NPP則增加0.0143 PgC。同時，Ren等[47]指出，要想更全面地了解森林生態(tài)系統(tǒng)碳固持能力的變化及其應(yīng)對氣候變化和空氣污染的能力，在未來研究中應(yīng)考慮對流層濃度。

4 未來氣候變化對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力的影響

IPCC模擬了8種氣候情景下中國陸地生態(tài)系統(tǒng)NPP到本世紀(jì)末的變化情況，結(jié)果顯示，NPP將先增加，到2090年左右達(dá)到最大值，此后開始下降，其可能的原因是由于干旱的壓力。

不同植被類型對未來氣候變化的響應(yīng)存在差異。Ju等應(yīng)用Crop-C模型預(yù)測了2000-2050年中國農(nóng)田NPP在A1B情景下將以0.0006 的速度增長。

圖3 不同植被類型NPP總量

Fig.3 The total amount of NPP in different vegetation types

5 結(jié)語

綜合分析表明，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)NPP平均為(2.828±0.827) ，但不同研究者的估算結(jié)果差異較大，主要集中在1.43～3.30 之間。其中，CASA、BIOME-BGC和BEPS模型的模擬結(jié)果偏低。1982-1998年，NPP總體上呈現(xiàn)在波動中不斷上升的趨勢，從2.542 增加到2.976，平均每年增加0.027 ，增長率為1.07％。其中，80年代NPP的變化趨勢較之90年代平緩。由于各植被類型所占面積不同，其單位面積NPP和NPP總量的大小分布存在顯著差異。單位面積NPP表現(xiàn)為常綠闊葉林顯著高于其他植被類型，但其估算結(jié)果的變化范圍較大，平均為745.12。落葉針葉林、常綠針葉林和落葉闊葉林相差較小，變化在415.62～513.67。之間。不同學(xué)者對農(nóng)作物單位面積NPP估算結(jié)果的最低值不足最高值的1/4，其均值高于針葉林，但低于闊葉林。灌叢與落葉針葉林的數(shù)值較為接近？草地和荒漠則均位于低值區(qū)，但前者顯著高于后者，分別為217.90和16.52 ?；?∶100萬中國植被圖計算得到的不同植被類型NPP總量表現(xiàn)為農(nóng)作物和草地居于前兩位，兩者之和高達(dá)總NPP的58.34％。其他植被類型中除灌叢和常綠針葉林外均不足總量的10％，其中，以荒漠和混交林的數(shù)值為最低。各森林類型NPP總量之和為0.779，占總NPP的29％。

在未來氣候情景下，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)NPP總體上可能呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，但不同研究結(jié)果間差異很大，甚至是完合相悖的結(jié)果。不同植被類型對未來氣候變化的響應(yīng)同樣存在差異。

盡管過程模型和遙感模型在模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力方面具有諸多優(yōu)勢，如：適用于區(qū)域和全球尺度的時空連續(xù)分析、有利于對未來氣候情景的模擬預(yù)測等，但在模型應(yīng)用中還存在著一定的不足，如：

(1)模型的不確定性分析

模型的構(gòu)建是基于對現(xiàn)實過程的簡化，在此過程中眾多的假設(shè)和主觀判斷給模型帶來了很多隱藏的誤差。并且，模型參數(shù)和輸入數(shù)據(jù)的不確定性同樣影響著模型模擬結(jié)果的精度。但是，這些誤差因素在傳統(tǒng)的不確定性研究中往往被忽略[64]。盡管人們已經(jīng)認(rèn)識到對模型模擬結(jié)果進行不確定性分析的重要性，但是在目前的碳收支研究中，定量分析其模擬結(jié)果的不確定性仍然是一個亟待解決的問題。如表1中不同模型對NPP的估算結(jié)果差別較大，主要原因可能是模型結(jié)構(gòu)、模型參數(shù)和輸入數(shù)據(jù)的不同，但由此引起的NPP差異卻可能掩蓋真實NPP的大小，因此，對模型模擬結(jié)果的不確定性分析對模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要意義。

(2)模型過程機理的深入刻畫

雖然目前的過程模型可以模擬出不同環(huán)境條件下植被冠層生理生態(tài)過程的動態(tài)變化，但是對這些變化的認(rèn)識多停留在經(jīng)驗水平，并且我們對一些生態(tài)系統(tǒng)的過程機理還不是很清楚。如現(xiàn)有模型對生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水循環(huán)的耦合關(guān)系還沒有較深入的描述，這需要建立在對這一關(guān)系的現(xiàn)實機理有較充分認(rèn)識的基礎(chǔ)上；對生態(tài)系統(tǒng)呼吸的模型構(gòu)建往往受限于我們對其復(fù)雜過程的理解，因此，往往采用簡化的方程形式[65]。

(3)碳循環(huán)模型與氣候模式、水文模式的耦合

現(xiàn)有的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型只考慮了垂直方向的通量，在空間上是相互獨立的，并沒有考慮水平方向的通量，如物質(zhì)在大氣中的平流傳輸、土壤水和營養(yǎng)物質(zhì)在水平方向的移動等，這些不足均會給陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支模型的模擬結(jié)果帶來很大的不確定性。

(4)遙感數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

由于遙感數(shù)據(jù)具有易獲取，時空分辨率高，一些大尺度難于測量的數(shù)據(jù)信息可以通過遙感反演方式獲得等特點，目前區(qū)域和全球尺度的過程和遙感模型多采用遙感數(shù)據(jù)作為模型的部分或全部驅(qū)動參數(shù)。但隨著遙感技術(shù)不斷發(fā)展的同時也暴露出以往遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題，如，基于不同精度或質(zhì)量的遙感數(shù)據(jù)可能會獲得完全相反的結(jié)果。因此，基于遙感參數(shù)計算得到的凈初級生產(chǎn)力同樣存在著較大的不確定性，這需要我們在深入了解遙感數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對以往的模型模擬結(jié)果進行校正或剔除。而本文在對不同研究結(jié)果進行匯總 分析時，并沒有考慮這一因素的影響，這將是下一步研究工作關(guān)注的一個主要問題。

第2篇：碳循環(huán)描述范文

地球竟然有“一大肚子水”

本世紀(jì)初，日本東京技術(shù)學(xué)院的科學(xué)家猜測，地球不僅僅是地殼的表層有水，很可能在地殼下面的地幔里，也有水。為了證實這個猜測，科學(xué)家做了個模擬的“下地?！薄Ｏ碌蒯Ｊ蔷嗟乇?50～2900千米的部分，主要成分是硅酸鹽、金屬的氧化物和硫化物，所以下地幔又稱金屬帶。這個模擬的下地幔是按照真實下地幔中的元素和各自在地幔中所占的比例，由含鎂、鐵、鈣、硅、氧等元素的混合礦物做成的。因下地幔中的化合物吸收了大量的水，所以礦物的發(fā)射光譜能夠透露出其中的含水信息。根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)進行模擬后發(fā)現(xiàn)，模擬下地幔中的物質(zhì)里水含量占了0.2%?；谶@個實驗數(shù)據(jù)，科學(xué)家推測，地球內(nèi)部的水是地表水的5倍多。

這個模擬實驗的結(jié)果也得到了實際觀測的佐證。前不久，美國華盛頓州立大學(xué)的一個地震學(xué)小組分析了將近60萬份的震波圖――地震穿過地球時產(chǎn)生的震波記錄。他們注意到，在亞洲大陸下面地震波表現(xiàn)出了減弱的現(xiàn)象，而且速度也略有減慢。因為水可以減慢地震波的速度，所以大量的減弱和減慢的跡象可以預(yù)測那里存在著水。例如上圖中左圖是右圖的一個橫切面圖，它呈現(xiàn)了下地幔中震波衰減的異常圖像。兩幅圖片中，紅色表示異常松軟和脆弱的巖層，里面可能富含了水分；藍(lán)色表示異常堅硬的巖石。根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家推測在東亞所處位置的下地幔中，存在著一個非常巨大的水庫，其中的含水量相當(dāng)于一個北冰洋的水量。

此外，加拿大科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了地球深處有水的真實證據(jù)，這個證據(jù)就是一位業(yè)余淘寶者2008年在巴西發(fā)現(xiàn)的一小塊臟兮兮的石頭?？茖W(xué)家后來鑒定發(fā)現(xiàn)，這微粒竟然是尖晶橄欖石。不過這塊石頭僅僅被稱為微粒，因為它直徑僅僅只有3毫米。尖晶橄欖石是一種特殊礦物質(zhì)，它形成于地幔上層和下層之間的過渡層，因為該區(qū)域具有超高壓力和溫度。如今它竟然出現(xiàn)在地面，不能不說是奇跡。通過進一步檢測發(fā)現(xiàn)，這塊尖晶橄欖石1.5%的成分是水分子。這個尖晶橄欖石樣本其實表明，地幔的過渡層應(yīng)該存在蓄水層，那里的含水量可能相當(dāng)于地球表面水量的總和。

綜合種種證據(jù)表明，地球的地幔區(qū)域應(yīng)該存有大量的水，這改變了以往人們對地球內(nèi)部成分的認(rèn)識。

地球竟然能

“吃石頭，吐鉆石”

我們知道，地球上的綠色植物能“吃”二氧化碳，然后經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并“吐”出氧氣，從而完成植物的“碳循環(huán)”。而科學(xué)家推測，地球地層深處很可能會在某一段時間內(nèi)進行一次碳循環(huán)，與植物不同的是，地球“吃”的是石頭，“吐”的是鉆石。

早些時候，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，地球內(nèi)部的地幔淺層部分，就會“吃石頭，吐鉆石”，因為目前地球大部分鉆石均來自地表下不到19千米的地方。那里的鉆石有著與地表巖石相同的組成成分，之所以這樣，是因為地殼變動，把地表的巖石帶到了較淺層的地幔，在那里，地幔內(nèi)部的特殊環(huán)境把部分巖石“變成”了鉆石，后來部分鉆石又被金伯利巖帶到了地表。金伯利巖是由火山爆發(fā)所產(chǎn)生的，這種巖石一直是人們尋找鉆石的“指標(biāo)巖”，尋找鉆石礦就是由尋找金伯利巖開始的。

最近，美國的一個研究小組在巴西一個地區(qū)的下地幔、地幔對流上方及它們之間的過渡區(qū)，發(fā)現(xiàn)了6顆來自地幔深處的鉆石。他們研究了這些鉆石中碳原子的各種同位素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些碳元素多來自火山噴發(fā)的巖漿形成的巖石，即包含有少量碳-13的玄武巖。這說明，地球的下地幔也能“吃石頭，吐鉆石”，下地幔與地表之間在持續(xù)著一種“碳循環(huán)”――而這很可能是地幔大規(guī)模運動的一種規(guī)律。

最近，美國華盛頓卡內(nèi)基研究所的科學(xué)家使用實驗室的設(shè)備，模擬了地球深處的壓力環(huán)境。在加壓的過程中，科學(xué)家在設(shè)備里投入了一種新的巖石材料，這種巖石材料由二氧化碳轉(zhuǎn)化而成，科學(xué)家將其稱為聚合物二氧化碳。實驗結(jié)束后，這種材料變成了一種“超級鉆石”，這種鉆石比一般鉆石具有更優(yōu)的品質(zhì)特征。這個實驗從一個側(cè)面證明，當(dāng)?shù)乇淼膸r石進入地幔以后，被地幔加工成鉆石的概率極高，說明地球“吃石頭，吐鉆石”不但有事實依據(jù)，還有理論依據(jù)。

地球“肚里”

還埋藏哪些驚天秘密？

那么，地球“肚里”還有什么不為人知的驚天秘密嗎？科學(xué)家認(rèn)為，未來可能還會有新的相關(guān)發(fā)現(xiàn)。例如，科學(xué)家目前正在進行的“深碳觀測計劃”就包括，地球下面是否存在其他不為所知的生命形式。之所以要進行這個探索，是因為目前科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在地球表面下1600米左右的地方，還存在著微生物，那里的溫度非常高；另外科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)菌竟然可以生存在高達(dá)2萬個大氣壓的環(huán)境里，而過去的研究表明，細(xì)菌或者其他形式的生命無法生存在超過幾千個大氣壓的環(huán)境里。科學(xué)家因此懷疑，在更深的地球深處，還藏著存在包括另類生命形式等在內(nèi)的諸多秘密。

第3篇：碳循環(huán)描述范文

1.（2019湖南）“知否，知否？應(yīng)是綠肥紅瘦！”在這個美好的季節(jié)里，下列屬于生命現(xiàn)象的是（

）

A.流水潺潺

B.春雨綿綿

C.陽光燦爛

D.綠草如茵

2.（2019廣東）造礁珊瑚蟲體內(nèi)的蟲黃藻為其提供氧氣和有機物，而造礁珊瑚蟲為蟲黃藻提供二氧化碳和氮、磷等無機物。蟲黃藻和造礁珊瑚蟲之間的關(guān)系是（

）

A.共生

B.競爭

C.捕食

D.寄生

3.（2019山東）谷雨是春節(jié)最后一個節(jié)氣，諺語“谷雨前后，種瓜點豆”。這體現(xiàn)了哪些非生物因素對生物的影響（

）

A.陽光、溫度

B.土壤、水分

C.水分、溫度

D.空氣、陽光

4.（2018新疆）具有鏡花水月、蓄洪抗旱作用，被稱為“地球之腎”的是（

）

A.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)

B.森林生態(tài)系統(tǒng)

C.濕地生態(tài)系統(tǒng)

D.湖泊生態(tài)系統(tǒng)

5.（2019江蘇）食物鏈?zhǔn)侵敢欢▍^(qū)域內(nèi)各種生物之間由于食物關(guān)系所形成的的聯(lián)系。有關(guān)食物鏈的敘述正確的是（

）

A.都是由藻類、苔蘚等低等植物開始的

B.位于食物鏈第2個環(huán)節(jié)的生物通常是植食性動物

C.食物鏈遭到破壞不可能危及生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定

D.食物鏈只表示生物之間的食物關(guān)系，

與能量流動無關(guān)

6.（2019山東）海帶細(xì)胞中碘離子的濃度遠(yuǎn)大于海水中的碘離子的濃度，起直接作用的結(jié)構(gòu)是（

）

A.細(xì)胞膜

B.細(xì)胞質(zhì)

C.細(xì)胞壁

D.細(xì)胞核

7.（2019山東）2018年10月17日河南商丘一工廠發(fā)生火災(zāi)，現(xiàn)場作業(yè)的11名工作人員經(jīng)搶救無效，不幸身亡。事后認(rèn)領(lǐng)遇難者尸體過程中，用到了DNA鑒定。DNA主要存在于細(xì)胞的哪一結(jié)構(gòu)中（

）

A.細(xì)胞壁

B.細(xì)胞膜

C.細(xì)胞質(zhì)

D.細(xì)胞核

8.（2019四川）細(xì)胞室生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細(xì)胞的生活依靠細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的分工合作。下列細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，錯誤的是（

）

A.細(xì)胞膜——控制物質(zhì)進出

B.線粒體——能量轉(zhuǎn)換器

C.細(xì)胞壁——控制物質(zhì)進出

D.葉綠體——能量轉(zhuǎn)換器

9.（2019山東）小明學(xué)習(xí)動植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)后，設(shè)計概念圖體現(xiàn)兩者之間的關(guān)系，如圖所示。則屬于甲部分的內(nèi)容是（

）

①細(xì)胞壁

②細(xì)胞膜

③細(xì)胞質(zhì)

④細(xì)胞核

⑤葉綠體

⑥線粒體

⑦液泡

A.①⑤⑥⑦

B.②③④⑤

C.③④⑤⑥

D.②③④⑥

10.下列關(guān)于細(xì)胞的說法，正確的是（

）

①細(xì)胞都是由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核組成的；②根毛細(xì)胞和人的神經(jīng)細(xì)胞中的能量轉(zhuǎn)換器都是線粒體；③細(xì)胞分化一般不會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變化；④人的成熟的紅細(xì)胞的遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核中。

A.②③

B.①③

C.②④

D.③④

11.（2019山東）花生是威海常見的農(nóng)作物。下列有關(guān)花生生長發(fā)育的敘述，正確的是（

）

A.花生生命的起點為種子的萌發(fā)

B.花生生長需要根從土壤中吸收有機物

C.花生結(jié)果要先后經(jīng)歷傳粉、開花和受精的過程

D.花生受精后子房和胚珠分別發(fā)育成果實和種子

12.（2018內(nèi)蒙古）請你選出對相關(guān)植物正確的描述（

）

A.腎蕨、墻蘚、滿江紅都靠孢子繁殖

B.苔蘚植物只由一層細(xì)胞構(gòu)成，可以當(dāng)作監(jiān)測空氣污染程度的指示植物

C.銀杏和卷柏都屬于裸子植物，種子外無果皮包被

D.玉米種子的胚由胚芽、胚軸、胚根、子葉和胚乳組成

13.（2017湖南）下列關(guān)于種子植物的相關(guān)描述全部正確的是（

）

①紅豆杉被譽為植物中的“大熊貓”

②種子萌發(fā)時，首先是胚芽突破種皮

③針葉林以松、杉等植物為主

④植物缺氮時植株矮小瘦弱，葉發(fā)黃

⑤裸子植物的種子沒有胚

⑥導(dǎo)管在植物結(jié)構(gòu)層次中屬于器官

A.②③⑥

B.②④⑤

C.①⑤⑥

D.①③④

14.（2019湖南）走進岳麓山，小萌觀察到樹干上長了很多苔蘚，以下原因分析不合理的是（

）

A.樹干背陰

B.岳麓山空氣質(zhì)量好

C.樹干濕潤

D.樹皮能提供有機物

15.（2019湖南）月球環(huán)境惡劣，是生命的禁區(qū)。但我國嫦娥四號搭載的棉花種子順利萌發(fā)，摘下了“月球第一片嫩葉”的桂冠，科學(xué)家不必為種子萌發(fā)提供（

）

A.適量的土壤

B.適宜的溫度

C.一定的水分

D.充足的空氣

16.（2019湖南）如圖一表示某淡水生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)，圖二表示圖一中某條食物鏈各生物體內(nèi)有毒物質(zhì)的相對含量，圖三表示該生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的過程。請據(jù)圖回答：

（1）請寫出圖一中具有四個營養(yǎng)級的食物鏈_______________________________________

_____________________________________________________________________________（答全才給分）。圖二中的1對應(yīng)圖一中的生物是_____________。

（2）由于生活污水和生產(chǎn)廢水未經(jīng)嚴(yán)格的處理就排放，導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)發(fā)生了惡化，水體中的生物種類和數(shù)量銳減，說明生態(tài)系統(tǒng)的______________有一定限度。

（3）圖三中字母代表生態(tài)系統(tǒng)的成分，數(shù)字代表推動碳循環(huán)的生理過程，則D和E分別代表____________________________，②③分別表示____________________________。

17.（2019江蘇）“四大家魚”混合養(yǎng)殖是世界公認(rèn)的生態(tài)養(yǎng)魚杰作。如圖是“四大家魚”混合養(yǎng)殖示意圖，據(jù)圖回答：

（1）從生態(tài)系統(tǒng)成分分析，水草屬于________，“四大家魚”屬于________，淤泥中的微生物主要屬于__________。

（2）將含草魚的一條食物鏈補充完整：___________________________________人。

（3）“四大家魚”混合養(yǎng)殖在一個池塘里，其優(yōu)勢是充分利用水域的________________，以達(dá)到高產(chǎn)的目的。

（4）若氣溫升高，藻類等植物增加，會引起植食性魚類增加，隨之又導(dǎo)致藻類等植物減少，這一事實說明生態(tài)系統(tǒng)具有_________________能力。

18.（2018四川）圖一是普通光學(xué)顯微鏡基本結(jié)構(gòu)示意圖，圖二是人血涂片在普通光學(xué)顯微鏡下血細(xì)胞分布模式圖，請分析回答下列問題：

(1)在顯微鏡下觀察人血涂片，看到數(shù)量最多的血細(xì)胞是________(請?zhí)顚憟D中的數(shù)字序號和細(xì)胞名稱)。

(2)視野中具有細(xì)胞核的血細(xì)胞是________(請?zhí)顚憟D中的數(shù)字序號和細(xì)胞名稱)。

(3)若想將圖二視野中的細(xì)胞③移動到視野中央，應(yīng)將玻片標(biāo)本向________方移動。

(4)若想將圖二中細(xì)胞③的結(jié)構(gòu)放大到最大程度，應(yīng)該選用下列哪組鏡頭組合________(請?zhí)顚懻_選項字母)。

A.

①③

B.

①④

C.

②③

D.

第4篇：碳循環(huán)描述范文

關(guān)鍵詞：課程設(shè)置；環(huán)境病毒學(xué)；環(huán)境微生物學(xué)；環(huán)境生物學(xué)；環(huán)境生物技術(shù)與工程；環(huán)境科學(xué)與工程

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）06-0051-02

一、環(huán)境病毒學(xué)的知識范疇及特點

環(huán)境病毒學(xué)是通過研究病毒在生態(tài)環(huán)境中的行為達(dá)到防治環(huán)境污染目標(biāo)的一門學(xué)科。病毒在生態(tài)環(huán)境中的行為主要包括生存、繁殖、進化和傳播，是關(guān)于病毒種類和數(shù)量在空間和時間上的變化規(guī)律。防治環(huán)境污染的目標(biāo)包括防治和監(jiān)測有害病毒的污染以及利用病毒消除細(xì)胞生物或化學(xué)污染物。具體來說，環(huán)境病毒學(xué)可包括如下八個方面的內(nèi)容。（1）發(fā)展簡史1-4：如病毒的發(fā)現(xiàn)，病毒水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的建立過程以及從環(huán)境中提取病毒方法的建立過程；（2）研究方法1-3，5：如采用培養(yǎng)、免疫學(xué)和分子生物學(xué)方法監(jiān)測病毒以及從環(huán)境介質(zhì)中提取和分離病毒；（3）環(huán)境中病毒的多樣性3，6-8：如動物、植物以及原核生物的病毒；（4）病毒在環(huán)境中的生存和繁衍1-4：如環(huán)境因子對病毒生存的影響和病毒感染宿主的動力學(xué)；（5）病毒在環(huán)境中的進化；8：如病毒起源、進化機制以及高危病毒進化預(yù)測；（6）病毒在環(huán)境中的傳播1，9：如病毒在土壤和大氣中的傳播機制；（7）病毒的消毒1-2：如采用不同的消毒劑在不同的環(huán)境介質(zhì)和條件下對不同病毒的消毒效果；（8）利用病毒防治環(huán)境污染—噬菌體生物技術(shù)3-4，10-11：如利用噬菌體殺死引起赤潮的藍(lán)藻和引起污泥膨脹的絲狀細(xì)菌以及噬菌體對地球碳循環(huán)中大氣二氧化碳含量的影響。傳統(tǒng)環(huán)境病毒學(xué)包括病毒的消毒和通過培養(yǎng)及免疫學(xué)方法對病毒進行檢測。其內(nèi)容是建立在大量的科學(xué)研究基礎(chǔ)之上的確定性的規(guī)律認(rèn)識。現(xiàn)代環(huán)境病毒學(xué)主要包括采用分子生物學(xué)技術(shù)研究病毒的生態(tài)行為、消毒機制以及監(jiān)測方法以及利用病毒防治環(huán)境污染，特別是通過噬菌體生物技術(shù)消除生物和化學(xué)污染物。其內(nèi)容處在快速發(fā)展中，具有較高的前瞻性，如病毒在土壤和地下水中的傳播以及水生噬菌體的生態(tài)。環(huán)境病毒學(xué)具有涉及知識面廣，分子生物機制突出和應(yīng)用性強的特點。由于研究病毒在環(huán)境中的行為以及病毒通過專性寄生決定細(xì)胞生物的活性和生存，因此，環(huán)境病毒學(xué)的知識范疇較廣，涉及不同的生態(tài)系統(tǒng)知識，如地質(zhì)學(xué)、土壤學(xué)、水文學(xué)和大氣學(xué)等，以及不同的生物知識，如動物學(xué)、植物學(xué)、細(xì)菌學(xué)和真菌學(xué)等。由于病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其生物過程的描述主要在分子水平上，分子生物學(xué)特征突出。環(huán)境病毒學(xué)不同于病毒生態(tài)學(xué)，其主要目標(biāo)是防治環(huán)境污染，因此應(yīng)用性較強。

二、《環(huán)境病毒學(xué)》課程設(shè)置狀況及原因剖析

盡管眾多高校設(shè)置了環(huán)境生物類專業(yè)，但開設(shè)《環(huán)境病毒學(xué)》課程的院校寥寥無幾。本文作者于2006年在南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院為碩士研究生開設(shè)了《環(huán)境病毒學(xué)》選修課。至今尚不知有其它院校開設(shè)此課程。目前的課程設(shè)置狀況可能由如下三方面的原因所致。其一，環(huán)境生物類專業(yè)的科教人員對環(huán)境病毒學(xué)在環(huán)境生物學(xué)中的特殊地位認(rèn)識不足。很多人員偏重于將環(huán)境病毒學(xué)歸于環(huán)境生物學(xué)的分支學(xué)科環(huán)境微生物學(xué)之下的一個偏狹的、更深層次和更加專門的次分支領(lǐng)域，忽略了病毒在結(jié)構(gòu)、遺傳和進化方面與細(xì)胞生物的巨大差別，病毒種群是由異質(zhì)性群體相關(guān)基因組構(gòu)成的準(zhǔn)種并因此極具多樣性和變異性，可直接影響甚至決定各種細(xì)胞生物的活性、生存、繁殖和進化的過程并進而在生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)和平衡過程中具有關(guān)鍵作用，對防治環(huán)境污染有特殊意義。其二，師資力量不足。由于環(huán)境病毒學(xué)在國內(nèi)高校屬于新課程，師資培養(yǎng)尚需一段時間。一方面，課程會涉及不同的環(huán)境系統(tǒng)知識與不同的細(xì)胞生物和非細(xì)胞病毒生物知識的結(jié)合；另一方面，課程的部分內(nèi)容具有前瞻性，教學(xué)材料需通過對科技文獻(xiàn)的追蹤和提煉來獲得，增加了授課難度。其三，環(huán)境生物類專業(yè)的學(xué)生在基礎(chǔ)生物學(xué)知識方面有待加強。這些知識包括分子生物學(xué)、基礎(chǔ)病毒學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、以及基礎(chǔ)微生物學(xué)、植物學(xué)和動物學(xué)。由于病毒的分子結(jié)構(gòu)特征，分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識尤其重要，是深入理解病毒生態(tài)行為機制的基礎(chǔ)。

三、為環(huán)境生物類專業(yè)的研究生開設(shè)《環(huán)境病毒學(xué)》選修課的意義

為環(huán)境生物類專業(yè)的研究生開設(shè)《環(huán)境病毒學(xué)》選修課至少具有如下四個方面的意義。首先，有助于學(xué)生更好地理解環(huán)境議題。因為許多環(huán)境議題與去除有害病毒的污染和利用病毒消除污染物有關(guān)。如飲用水處理各工序?qū)Σ《镜娜コ苑乐谷梭w感染病毒，污水處理的終端消毒以防治地表水的污染，城市固體垃圾滲濾液的處理以防治病毒對土壤和地下水的污染，各種水體處理后的水質(zhì)病毒標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測，大氣中病毒顆粒通過氣溶膠和飛沫的傳播，醫(yī)療設(shè)施中各種用具和器械的常規(guī)消毒，傳染病爆發(fā)期間公共設(shè)施的消毒，病毒對規(guī)?；B(yǎng)殖和栽培的威脅，城市化與人口流動給防控病毒性傳染病爆發(fā)所帶來的挑戰(zhàn)，水生病毒對不同水生生物群體數(shù)量的影響，噬菌體通過影響浮游光合細(xì)菌對全球碳循環(huán)的影響，噬菌體對污泥活性的影響和污泥減量化，以及噬菌體對赤潮爆發(fā)的控制等。由于環(huán)境問題的復(fù)雜性，解決環(huán)境問題需綜合考慮多方面的因素，以防止在解決問題的同時制造出更多的問題。開設(shè)《環(huán)境病毒學(xué)》課程有助于環(huán)境生物類專業(yè)的研究生在思考和解決環(huán)境問題時將病毒作為影響因素和潛在的技術(shù)選擇，設(shè)計更加完善的解決方案，提高綜合解決環(huán)境問題的能力。環(huán)境病毒學(xué)有許多前瞻性研究領(lǐng)域，如用分子生物學(xué)手段監(jiān)測環(huán)境中的病毒，病毒對環(huán)境中不同生物群體進化過程的影響，高危病毒的進化，以及用噬菌體控制環(huán)境中的有害生物。因此，開設(shè)《環(huán)境病毒學(xué)》課程將有助于環(huán)境生物類專業(yè)的研究生開拓新的研究領(lǐng)域和創(chuàng)新機會。

最后，開設(shè)《環(huán)境病毒學(xué)》課程可以吸引和培養(yǎng)環(huán)境生物類專業(yè)的研究生成為未來講授該課程的師資力量。

參考文獻(xiàn)：

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第5篇：碳循環(huán)描述范文

Abstract: This paper introduces the basics, theory, polarization and interference SAR technology development and various SAR data applications in different industries of radar remote sensing .

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；SAR；InSAR；D-InSAR；極化干涉雷達(dá)（Pol-InSAR）

Key words: radar; SAR; InSAR; D-InSAR; polarization interferometry radar（Pol-InSAR）

中圖分類號：TP73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0202-01

1雷達(dá)遙感原理

1.1 雷達(dá)的定義

雷達(dá)是對目標(biāo)進行檢測和定位的電磁設(shè)備。

1.2 雷達(dá)工作的基本原理

基于目標(biāo)均反射或散射電磁波，雷達(dá)利用回波信號的時間特性探測目標(biāo)的距離，利用回波信號的多普勒特性探測目標(biāo)的速度，利用天線波束的方向性探測目標(biāo)的角度，利用信號帶寬特性或相位歷史分別探測目標(biāo)高分辨率距離或角度信息。

1.3 為什么要采用側(cè)視的工作方式

雷達(dá)在“距離”向上有一個視覺，所以必須在旁邊進行觀測。如果垂直照射地面，那么總會有兩個點具有相同的距離，軌跡的每一邊各有一個，于是圖像自身就會折疊，軌跡右邊的點和相應(yīng)左邊的點就會混在一起。

1.4 電磁波極化特征及其表征

極化的定義：電磁波的電場特性被稱為極化(Polarization)，它與所選擇的空間坐標(biāo)系是無的。通常，在垂直于傳播方向的平面內(nèi)的電場矢量的軌跡為一橢圓，即電磁波為橢圓極化的，在特殊情況下，表征為線極化和圓極化。極化是各種矢量波共有的一種性質(zhì)。對于各種矢量波來用一個場矢量來描述空間某一個固定點所觀測到的矢量自旋隨時間變化的特征。

1.5 目標(biāo)特性參數(shù)

幾何特性：粗糙度，幾何形態(tài)，方向方位，點目標(biāo)，面散射，體散射。

介電特性：主要與含水量相關(guān)，也與含鹽量有關(guān)。

1.6 幾何特性

視角、入射角、俯角，局部入射角；

視線向、斜距（近距、遠(yuǎn)距）、距離向分辨率，地距、方位向、方位向分辨率；

透射收縮、頂?shù)孜灰?、陰影?/p>

1.7 成像模式

Stripmap（條帶式）：隨著平臺的移動，天線的指向保持不變。天線基本上均勻掃過地面，得到的圖像也是不間隔的，該模式對于地面的一個條帶進行成像，條帶的長度僅取決于平臺移動的速度，方位向的分辨率由天線的長度決定。

Spotlight（聚束式）：通過擴大感興趣區(qū)域的天線照射波速角度，可以提高條帶模式的分辨率。這一點可以通過控制天線波束指向，使其隨著雷達(dá)飛過照射區(qū)而逐漸向后調(diào)整來實現(xiàn)。一次只能對地面的一個有限圓域進行成像。

Scan(掃描模式)：在一個合成孔徑時間內(nèi)，天線會沿著距離向進行多次掃描。通過這種方式，犧牲了方位向分辨率（或方位向視數(shù)）而獲得了寬的測繪帶寬。

2極化與干涉SAR的技術(shù)發(fā)展

2.1 SAR的概念

合成孑L徑雷達(dá)（Synthetic aperture radar）是一種高分辨率相干成像雷達(dá)。高分辨率在這里包含兩方面的含義：即高的方位向分辨率，足夠高的距離向分辨率。

2.2 InSAR的幾何原理

由于入射角的差異使得兩幅SAR圖像不是完全重合，對它們進行配準(zhǔn)處理后，配準(zhǔn)后的圖像對進行復(fù)共AVE相乘就得到了復(fù)干涉紋圖(interferogram)。

2.3 常規(guī)D-InSAR測量技術(shù)

對于多數(shù)的重復(fù)軌道干涉測量來說，軌道并是完全重合，因此干涉相位信號同時包含地形信息和視線向位移信息。將去除地形信息得到目標(biāo)運動速度或變形量的方法稱為“SAR差分干涉測量”（DinSAR）。

2.4 極化干涉雷達(dá)(Pol-InSAR)

傳統(tǒng)干涉SAR測量除了用于獲取高精度的DEM和探測地表形變外，另外一個重要的應(yīng)用就是獲取與自然散射機理有關(guān)的物理參數(shù)。但是，三個因素限制了傳統(tǒng)的單頻、單極化干涉SAR在這個領(lǐng)域的應(yīng)用：很難解決哪怕是用最簡單的散射模型表示的反演問題，因為數(shù)據(jù)所能提供的獨立參數(shù)太少；對干涉條紋圖的正確解釋有很大的困難，因為難以確定有效散射中心的位置；傳統(tǒng)干涉SAR測量無法消除一個分辨率單元內(nèi)由于散射中心高度差引起的譜去相干。

3SAR的應(yīng)用

DinSAR可監(jiān)測陸地表面和冰雪表面的微?。ê撩准壍嚼迕准墸┬巫?，監(jiān)測的時間間隔從幾天到幾年，可以獲取全球的、高精度、高可靠性的地表變化變化信息，能夠有效益測地面沉降、火山活動、地震。

極化SAR的應(yīng)用?；诓煌臉O化獲取不同的地物特性，極化SAR可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、海冰、森林、水文等方面。如農(nóng)業(yè)方面：作物估產(chǎn)、水文方面：土壤水分評估、積雪制圖。

極化干涉SAR（Pol-InSAR）的應(yīng)用：基于極化干涉SAR的優(yōu)點可用于森林樹高估計、植被覆蓋區(qū)的DEM生成、地表土地類型分類。

4總結(jié)

雷達(dá)數(shù)據(jù)能夠彌補光學(xué)影像在時間和空間上的局限。作為輔助數(shù)據(jù)源，雷達(dá)數(shù)據(jù)能夠提供光學(xué)影像所不能比擬的空間特性，其所提供的地物紋理和形態(tài)信息能夠更好地反映地物相關(guān)布局特性?？蓮V泛應(yīng)用于測繪及制圖、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋。國際星載SAR發(fā)射計劃重視林業(yè)相關(guān)應(yīng)用；日本的ALOS PALSAR，系統(tǒng)接收存檔SAR數(shù)據(jù)，目標(biāo)是為全球碳循環(huán)研究做貢獻(xiàn)；美國未來衛(wèi)星發(fā)射計劃DESDynel，InSAR+VCL，主要目標(biāo)之一也是森林生物量探測；歐洲空間。

未來首選衛(wèi)星發(fā)射計劃BIOMASS；德國TerraSAR-X Tandem計劃，干涉測量有利于森林參數(shù)定提取。極化、極化干涉、高空間和多頻應(yīng)用技術(shù)是未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

第6篇：碳循環(huán)描述范文

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用；水環(huán)境監(jiān)測；大氣環(huán)境

一、水環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

水環(huán)境遙感監(jiān)測的任務(wù)是通過對遙感影像的分析，獲得水體的分布、泥沙、有機質(zhì)、化學(xué)污染等狀況和水深、水溫等要素的信息，從而對一個地區(qū)的水資源和水環(huán)境等做出評價，為環(huán)境、水利、交通、航運等部門提供決策支持。應(yīng)用遙感技術(shù)，可以快速監(jiān)測出水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍等。水體及其污染物的光譜特性是利用遙感信息進行水環(huán)境監(jiān)測和評價的依據(jù)。

1、水體富營養(yǎng)化監(jiān)測

水體富營養(yǎng)化是指氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為水華，在海中則叫做赤潮。水體富營養(yǎng)化遙感監(jiān)測是通過分析水體反射、吸收和散射太陽輻射能形成的光譜特征與富營養(yǎng)化水質(zhì)參數(shù)濃度之間的關(guān)系 ，建立富營養(yǎng)化水質(zhì)參數(shù)的定量遙感反演模型，并分析各水質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)性 ，建立適當(dāng)?shù)母粻I養(yǎng)化評價模型。利用衛(wèi)星遙感進行大范圍湖泊、海洋富營養(yǎng)化空間分布及動態(tài)評價，具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低和便于長期動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢，還能發(fā)現(xiàn)一些常規(guī)方法難以揭示的污染物排放源、遷移擴散方向以及影響范圍等特征。

2、懸浮固體

水中懸浮固體（ss）含量是水質(zhì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。SS不僅可以作為水體污染物的示蹤劑，其含沙量的多少還直接影響水體的透明度、水色等光學(xué)性質(zhì)。一般來說，對可見光遙感而言，0.58～0.68um對不同泥沙濃度出現(xiàn)輻射峰值，即對水中泥沙反應(yīng)最敏感，是遙感監(jiān)測水中懸浮物質(zhì)的最佳波段。在實際監(jiān)測當(dāng)中，選擇與懸浮物質(zhì)濃度相關(guān)性好的波段，結(jié)合實測懸浮物質(zhì)的數(shù)據(jù)進行分析，從而建立特定波段輻射值與懸浮固體濃度之間的關(guān)系模型，然后進行反演得出懸浮固體的濃度。

3、油污染

遙感監(jiān)測油污染不僅能夠發(fā)現(xiàn)污染源、確定污染的區(qū)域范圍和估算油的含量，而且通過連續(xù)監(jiān)測，能夠得到溢油的擴散方向和速度，預(yù)測將會影響的區(qū)域。

4、熱污染

由于人類活動向水體排放的“廢熱”引起環(huán)境水體的增溫效應(yīng)而產(chǎn)生的污染稱之為水體熱污染。水體熱污染可直接影響到水生生物的多樣性，導(dǎo)致局部生態(tài)系統(tǒng)的破壞，從而影響人類的生產(chǎn)生活。遙感監(jiān)測水體熱污染是一種有效的宏觀監(jiān)測手段，目前主要的探測方法有熱紅外遙感和微波遙感。

二、大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

1、臭氧層監(jiān)測

臭氧對低于0.3微米紫外區(qū)電磁波具有較高的吸收能力，基于此，臭氧層臭氧含量多少的測定可通過紫外波段進行。吸收帶在2.74毫米位置，應(yīng)選用11083MH2頻率的地面微波輻射計與射電望遠(yuǎn)鏡進行大氣中臭氧垂直分布的監(jiān)測，如大氣臭氧不斷增加其含量，將導(dǎo)致溫度不斷上升，這種情況下，可選用紅外波段進行大氣臭氧層監(jiān)測。

2、監(jiān)測大氣氣溶膠

大氣氣溶膠一般是指煙、霧、塵等。這些大氣氣溶膠的形成往往是因為火山爆發(fā)、火災(zāi)及工業(yè)廢氣等。污染物位置及范圍的確定可以直接通過遙感圖像進行分析，同時預(yù)測、預(yù)報時可遵循其位移情況及發(fā)展規(guī)律進行分析。如漂浮于低空的塵埃，可利用對植物受害程度的監(jiān)測進行間接研究。

3、監(jiān)測有害氣體

二氧化硫氟化物等有害氣體在人為、自然條件下產(chǎn)生，這些有害氣體對生物肌體將造成嚴(yán)重的危害，一般選用間接解譯標(biāo)志進行，受污染后植被反射紅外線的能力將有所降低，與正常植被相比，受污染后植被的顏色、紋理與動態(tài)標(biāo)志都發(fā)生了極大的改變，如彩紅外圖象顏色會變暗，樹木郁閉度降低等，通過這些特性可以對污染情況進行間接分析。

4、監(jiān)測城市熱島效應(yīng)

城市熱島效應(yīng)是由于城市人口密集、產(chǎn)業(yè)集中，進行形成了市區(qū)溫度比郊區(qū)溫度高的小氣候情況。這種現(xiàn)象屬于大氣熱污染氣候，一般對城市熱島效應(yīng)進行監(jiān)測的方式都會選用流動觀測結(jié)合定點觀測的方式。但這種方式具有較高的成本、其監(jiān)測范圍較小，同時很容易受到各種因素的影響，其極限性較大。遙感技術(shù)在城市熱島效應(yīng)監(jiān)測中的應(yīng)用，不僅提高了監(jiān)測的精確度，還降低了成本。并實現(xiàn)了定性到定量、靜態(tài)到動態(tài)的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了較大范圍同步監(jiān)測，同時可以對城市熱島效應(yīng)內(nèi)部熱信息的區(qū)別進行提取與分析。

三、土地環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

目前不斷出現(xiàn)環(huán)境變化問題，如全球碳循環(huán)的量化與氣候變化的生物反饋，要求數(shù)據(jù)對大面積土地覆蓋特點進行描述，遙感技術(shù)主要以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，是一個強大的制作陸地覆蓋圖工具，通過光譜的差別對土地覆蓋類型進行分類。從上個世紀(jì)80年代起，在全球變化、可持續(xù)發(fā)展中遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。作為全球變化研究項目的重要組成部分，土地利用與土地覆蓋研究在遙感技術(shù)的應(yīng)用下取得了不錯的成績。

作為環(huán)境的主要組成成分，植被可以對區(qū)域生態(tài)環(huán)境進行反映，還是解譯土壤、水文等因素的標(biāo)志。在大型植被、生物物理及生態(tài)學(xué)參量研究、估算中遙感技術(shù)的應(yīng)用十分有利。應(yīng)用遙感圖像可以進行臨時分析，同時還可以將附近地區(qū)全面的數(shù)據(jù)提供給相關(guān)部門，隨著遙感技術(shù)水平的提升，可以有效提高植被指標(biāo)的準(zhǔn)確度，如葉面積指數(shù)、單位面積等。

按照氣候、可燃物積累及含水量等因素，促使衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)，可以對森林火災(zāi)可能發(fā)生的區(qū)域、時段及等級進行準(zhǔn)確預(yù)測，這樣可以對火災(zāi)產(chǎn)生的損失降到最低，并能第一時間選用行之有效的措施進行有效處理。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，遙感技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測的重要技術(shù)之一，其監(jiān)測結(jié)果是否準(zhǔn)確，對生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵性的作用。在環(huán)境監(jiān)測中，應(yīng)對國際資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)進行充分利用，加大我國環(huán)境監(jiān)測遙感技術(shù)的應(yīng)用力度，完善環(huán)境監(jiān)測體系，為人類的發(fā)展及美化環(huán)境提供一份可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：碳循環(huán)描述范文

關(guān)鍵詞：生態(tài)足跡；研究進展；展望

一、生態(tài)足跡方法簡析

生態(tài)足跡（Ecological footprint，簡稱EF），或稱生態(tài)空間占用，是由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家William Rees等在1992年提出，并由其博士生Wackernagel完善的一種衡量人類對自然資源利用程度以及自然界為人類提供的生命支持服務(wù)功能的方法。

二、生態(tài)足跡理論研究進展

（一）計算方法改進

1.過程分析法

綜合法由Wackernagel提出，后經(jīng)Wackernagel、Monfreda等的改進，已趨于完善。綜合法利用整合的國家級數(shù)據(jù)，通常用于國家層級的生態(tài)足跡計算，應(yīng)用較為規(guī)范。但是綜合法在計算過程中，由于受到統(tǒng)計資料的限制，影響了它對政策制定的作用。

成分法最早由Simmons等提出，后經(jīng)Barrett等的進一步改進后也日趨成熟。成分法以人類的衣食住行活動為出發(fā)點，通過物流分析（MFA）得到主要消費品消費量及廢物生產(chǎn)情況，通過生態(tài)足跡計算了解物流帶來的環(huán)境壓力，適用于省市、地方、企業(yè)、大學(xué)、家庭乃至個人的生態(tài)足跡核算。但由于數(shù)據(jù)收集困難，我國采用成分法的研究至今還很少見。

2.投入-產(chǎn)出分析法

Bicknell最早將投入-產(chǎn)出分析法應(yīng)用于生態(tài)足跡的計算中。Ferng在Bicknell之后，將改良的算法應(yīng)用于臺灣能源生態(tài)足跡分析之中，建立貨物和服務(wù)的最終消費，終端能源消費和一次能源需求之間的聯(lián)系。我國學(xué)者劉建興將投入-產(chǎn)出分析法應(yīng)用于中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和環(huán)境影響分析。賴力等綜合了Bicknell和Fering算法的優(yōu)缺點，分析了江蘇省生態(tài)足跡。

3.能值法

能值的概念是由H T Odum于20世紀(jì)80年代后期提出用以分析復(fù)雜的動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，并作為一種環(huán)境政策評估工具。Zhao Sheng等應(yīng)用能值分析理論對生態(tài)足跡計算進行了改進，彌補了生態(tài)足跡以土地生產(chǎn)能力為限制的缺點，并以甘肅省為例進行了實證研究。

（二）大跨度時間序列研究

生態(tài)足跡模型最初是計算基于某一時點的生態(tài)足跡，時間序列的生態(tài)足跡計算是對其靜態(tài)性的一種改進與完善。Hemult研究了1926-1995年澳大利亞的生態(tài)足跡。Wackernagel討論了澳大利亞、菲律賓以及韓國1961-1999年的生態(tài)足跡。但是生態(tài)足跡計算依舊局限在事實的基礎(chǔ)上，缺乏針對未來的預(yù)測。為克服上訴不足，諸多學(xué)者采用趨勢預(yù)測法和多情景模擬分析方法對生態(tài)足跡進行趨勢預(yù)測。

（三）計算項目完善

生態(tài)足跡分析沒能把自然生態(tài)系統(tǒng)提供資源、吸納廢棄物的功能描述完全，忽略了地下資源和水資源的估算，也沒有考慮污染的生態(tài)影響與污染生態(tài)足跡。Manfred等以澳大利亞為例，增加了CO2、CH4、N2O、CF4、C2F6等溫室氣體因素。賴力等在計算江蘇省生態(tài)足跡時加入了污染消納地，加強了對污染、生態(tài)破壞的衡量。

（四）均衡因子和產(chǎn)量因子改進

Monfreda等提出了“global hectares”全球公頃的概念，采用世界平均生產(chǎn)力數(shù)值在計算具體國家（地區(qū)）內(nèi)部的生態(tài)足跡時會造成很大誤差,對區(qū)域制定有效的可持續(xù)發(fā)展決策的直接政策意義并不明確。Haberl提出“實際土地需求”概念，用實際產(chǎn)量代替世界平均產(chǎn)量或?qū)嶋H土地利用量代替固定的當(dāng)量因子。

（五）復(fù)合模型構(gòu)建

生態(tài)足跡作為一種偏重生態(tài)的可持續(xù)評估手段，往往難以全面地反應(yīng)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力。張志強等在計算1999年全國各省（區(qū)市）生態(tài)足跡時，引入萬元GDP的足跡。Kurt從全球碳循環(huán)系統(tǒng)與能量價值角度出發(fā)，構(gòu)建了生態(tài)價值附加的生態(tài)系統(tǒng)-經(jīng)濟投入產(chǎn)出復(fù)合模型，從而彌補了生態(tài)足跡模型的不足。

三、啟示

（一）空間尺度

我國生態(tài)足跡的研究主要集中于西北和地區(qū)級尺度的研究，基于小流域或家庭、個人的生態(tài)足跡計算在我國還很少見。研究這種區(qū)域和局部的生態(tài)足跡有利于制定局部可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。同時，加強不同經(jīng)濟發(fā)展水平地區(qū)以及城市和鄉(xiāng)村的生態(tài)足跡對比研究，可以更好地解釋區(qū)域發(fā)展與生態(tài)足跡的關(guān)系。

（二）研究領(lǐng)域

生態(tài)足跡時間序列研究在我國并不多見，尤其是對生態(tài)足跡的預(yù)測。加強對長時間跨度的時間序列動態(tài)研究，能夠?qū)Φ貐^(qū)可持續(xù)發(fā)展起到警示作用，從而指導(dǎo)區(qū)域土地利用規(guī)劃與城市規(guī)劃的制定。

（三）研究方法

加強評價因子的研究，同時建立生態(tài)足跡與其他社會經(jīng)濟指標(biāo)相結(jié)合的模式，形成復(fù)合的指標(biāo)體系，使評價結(jié)構(gòu)更加合理。同時，有必要加強學(xué)科之間的合作，進一步完善理論和方法中存在的漏洞，使生態(tài)足跡方法更加完善，更好地為可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

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第8篇：碳循環(huán)描述范文

關(guān)鍵詞：園林景觀設(shè)計；小區(qū)；用途；景觀環(huán)境

經(jīng)濟水平的飛速上升，提升了人民的生活水平，城鎮(zhèn)居民在居住上也獲得了重大改善。同時，居住環(huán)境所受的污染也變得更加嚴(yán)重，這些降低了人民生活質(zhì)量，使得生態(tài)系統(tǒng)變得不平衡。出現(xiàn)這些問題后，人民開始慢慢意識到環(huán)境確實很重要，因此在買房子時更重視樓盤景觀與綠化氛圍的營造，從“買房子”變成了“買環(huán)境”，這些改變讓住宅小區(qū)的整體水平更上一層樓。

一、 住宅小區(qū)園林景觀設(shè)計的用途

社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，提升了人民的生活質(zhì)量，人們對住宅小區(qū)的園林景觀環(huán)境越來越看重，對住宅環(huán)境也有著越來越高的要求，因此園林景觀設(shè)計的用途與作用也得到了很好的體現(xiàn)。

1、 生態(tài)效益

城市居住區(qū)就好比一個完好的生態(tài)系統(tǒng)，而住宅小區(qū)園林就是構(gòu)成它的至關(guān)重要的系統(tǒng)之一，它對生態(tài)環(huán)境的服務(wù)功能有：降低空氣粉塵；提高環(huán)境濕度與降低環(huán)境溫度；保持供氧平衡與維持碳循環(huán)；安全防護；將保持水土維護水循環(huán)；減弱噪音；較少空氣污染等等。城市30%的面積都是用來居住的，它是構(gòu)成城市的主要組成部分。所以，住宅小區(qū)是城市生態(tài)必不可少的一部分，住宅小區(qū)環(huán)境的優(yōu)劣對城市的生態(tài)質(zhì)量影響頗大。城市化的發(fā)展越來越迅速，使得環(huán)境問題也變得惡劣起來，混凝土森林這個問題一直打擾這人們，他們極度需要良好健康的住宅條件。近幾年一些 “綠色小區(qū)” 、 “生態(tài)小區(qū)” 不斷涌現(xiàn)， “生態(tài)” 二字成了房地產(chǎn)的一大賣點，這充分反映了人們對住區(qū)生態(tài)環(huán)境的需求。

2、社會效益

住宅小區(qū)園林景觀環(huán)境還向居民提供公共活動場所。它既可向住戶提供開放的公共活動場地， 也可滿足住戶個人的私密空間需求。住區(qū)公共場所不僅可以通過綠化的環(huán)境、 美化的圍墻、小品設(shè)施吸引住戶走出居室， 為住戶提供與自然界萬物的交往空間，還可以就近為住戶提供面積充足、 設(shè)施齊備的軟質(zhì)和硬質(zhì)活動場地，使之加入公共活動的行列，提供住戶之間人與人的交往場所，同時增強居民的家園歸屬感，提高生活文化品位，進而從精神上創(chuàng)造和諧融洽的社區(qū)環(huán)境。

3、景觀環(huán)境效益

住宅小區(qū)園林景觀環(huán)境質(zhì)量直接影響著人們的生理、心理以及精神生活。良好的住宅小區(qū)園林景觀環(huán)境會讓居民領(lǐng)略到鳥語花香、 心曠神怡的美好感受?？释貧w自然，親近自然，注重環(huán)境和綠化，這是消費者環(huán)境主義意識的復(fù)蘇。

4、經(jīng)濟價值

加快住宅建設(shè)，不僅是解決人民住房問題的需要，也是開拓住宅市場、 形成消費熱點、 培植國民經(jīng)濟新增長點的需要。好的住區(qū)環(huán)境有助于提高住區(qū)的市場競爭力， 增加銷售速度與入住率，提升開發(fā)利潤。 隨著人類對環(huán)境問題的日益重視，良好的社區(qū)內(nèi)外環(huán)境已成為房產(chǎn)市場中的有利因素。因為景觀是活的，景觀隨時間而生長、 擴大、 美化，與建筑不同，景觀從來都是隨時間推移而增值。為確保在今后長遠(yuǎn)期的換房及房產(chǎn)轉(zhuǎn)讓中居于有利地位，就不能不在房屋購置時考慮景觀環(huán)境因素。經(jīng)濟杠桿使人們切實體驗到了住宅小區(qū)園林景觀的潛在價值。

二、城市住宅小區(qū)園林景觀設(shè)計

1、生態(tài)化的設(shè)計 。所謂生態(tài)住宅小區(qū)就是指：在保證社區(qū)各項功能正常運行和維護社區(qū)內(nèi)居民較好生活質(zhì)量的前提下，盡量減少人均生態(tài)基區(qū)面積的居住社區(qū)。 學(xué)者們一致認(rèn)為：生態(tài)居住區(qū)應(yīng)該達(dá)到節(jié)能、節(jié)地、節(jié)約資源、節(jié)省材料、太陽能運用，無害化、減少廢棄物、注重材料、能量和資源的重復(fù)運用和循環(huán)運用等要求。生態(tài)居住區(qū)的目的，就是把可持續(xù)發(fā)展思想和生態(tài)學(xué)原理運用于居住社區(qū)的設(shè)計和規(guī)劃之中，盡量減少對大自然的破壞，達(dá)到人與自然的和諧共生。

2、體現(xiàn)地方特色， 因地制宜。特色是綠化設(shè)計中非常重要的一環(huán)，必須根據(jù)不同地域的氣候特點，居民生活習(xí)慣和對戶外活動的要求不同，做出不同設(shè)計。由于北方四季分明，冬春風(fēng)沙大，因此綠化首先從防護功能出發(fā)；夏季應(yīng)考慮通風(fēng)，遮陰降溫的作用。樓間綠地應(yīng)有足夠的遮陰喬木。其次，為了方便居民的戶外活動，在空間組織上應(yīng)考慮不同年齡段居民的需求；在道路，小廣場的安排上，還必須考慮日常生活上的行動方便以及突發(fā)事件發(fā)生后的防災(zāi)及人員疏散問題，因此綠化種植不應(yīng)阻礙交通。例如：重慶龍湖 “香樟林”小區(qū)保留和適當(dāng)移植了基地中原有的數(shù)十棵香樟樹， 營造了優(yōu)美的綠化環(huán)境。景觀設(shè)計還應(yīng)發(fā)揮住區(qū)周圍環(huán)境背景的有利因素， 或是借景遠(yuǎn)山，或是引水入?yún)^(qū)，創(chuàng)造山水化的自然住區(qū)，同時， 景觀設(shè)計也應(yīng)與建筑設(shè)計有機地結(jié)合起來。

3、景觀設(shè)計與建筑設(shè)計有機結(jié)合。建筑的風(fēng)格是景觀設(shè)計風(fēng)格的基礎(chǔ)， 景觀設(shè)計的風(fēng)格取向必須考慮建筑的特色。如具有巴渝民居特色的住區(qū)，建筑具有典型的地方特色和語匯，景觀設(shè)計應(yīng)崇尚“自然天成 ”、 “依山就勢”、 “隨高就低 ”的藝術(shù)效果。如深圳萬科房地產(chǎn)開發(fā)的深圳“第五園”，原創(chuàng)的現(xiàn)代中式住宅打造出前所未有的現(xiàn)代中式住宅院落，讓天井、 前庭、 后院出現(xiàn)在現(xiàn)代人的生活里， 在整體規(guī)劃設(shè)計上，對中式傳統(tǒng)住宅形式進行現(xiàn)代手法的演繹， 展現(xiàn)了項目對“實現(xiàn)人文自然 ”的現(xiàn)代中式居住觀的追求和探索，整個項目給人一種古樸典雅而又不失現(xiàn)代的親和感。

4、明確居住區(qū)功能要求。根據(jù)居住行為學(xué)的原理， 住區(qū)的公共景觀設(shè)計應(yīng)具有明確的功能要求， 它的重點功能是針對嬰幼兒、 老年人， 因為住區(qū)戶外環(huán)境是其主要戶外活動空間。這一前提是確定空間的大小、 鋪裝的質(zhì)感、 地面的高差等的著手途徑。住區(qū)景觀對所有住戶具有心理調(diào)適的功能，能給人以家園感，促進社區(qū)居民民主和自主精神的形成。居住區(qū)的景觀兼顧了“動 ”、 “靜”兩大功能， 居住需要的“動”包括運動、 健身，所以居住區(qū)有籃球場、 網(wǎng)球場、 羽毛球場等， 兒童玩耍、 老人跳舞、 健身的集散場都屬 “動”的部分， 而人們休息賞景、 下棋等則屬靜的部分。設(shè)計時， “動”的區(qū)域應(yīng)安排在遠(yuǎn)離住宅建筑物的區(qū)域， 或集中設(shè)置在會所等地，以免干擾居民的正常休息。

5、深化中心、創(chuàng)造圍合感與層次感。規(guī)劃住宅小區(qū)的景觀時要強化中心景觀、注重層次清晰、對住宅小區(qū)設(shè)計的好壞評價中，層次感顯得至關(guān)重要，居住區(qū)景觀設(shè)計的空間供應(yīng)多種多樣，有私密空間、公共空間、半私密空間，每個空間還都緊密的聯(lián)合在一起，動靜的變化非常有序，人們可以切身體會到人性化的空間，良好的環(huán)境，并流連忘返。住宅小區(qū)本來就是由人性化的多個小空間組成，人民從形式、尺度不一樣的空間挑選出自己滿意的空間，劃分空間不但可以從建筑的圍合方面出發(fā)，還能依靠植物創(chuàng)造出“疏而不漏，圍而不閉”的感覺。根據(jù)灌木、喬木的緊密搭建，錯綜復(fù)雜，能夠形成多種多層次的空間。

三、結(jié)束語：

經(jīng)濟水平的飛速上升，提升了人民的生活水平，城鎮(zhèn)居民在居住上也獲得了重大改善。但是由于城市住宅小區(qū)園林景觀設(shè)計問題能把各個時期的不同文化特征與社會經(jīng)濟展現(xiàn)出來，因此，其具有巨大的研究意義。而社會發(fā)展的形式所需，使得這門學(xué)問的研究需要我們的眼光要變得更加開闊。應(yīng)用生態(tài)園林的特點，將滿足用戶居住要求作為己任，創(chuàng)建出景色優(yōu)美的美好生活環(huán)境，這也是所有設(shè)計者們共同的目標(biāo)。

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第9篇：碳循環(huán)描述范文

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)；分類；技術(shù)特點；原理；工作流程

中圖分類號：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.研究背景

探地雷達(dá)作為一種高效、無損、便捷的淺層地表物理探測儀器，已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)探測、地下石油礦產(chǎn)勘探、橋梁工程、建筑工程、城市地下管檢測等地質(zhì)領(lǐng)域。它利用地下不同媒介間存在電磁參數(shù)差異的特征，通過向地下發(fā)射高頻電磁波并接收反射信號，對比分析發(fā)射信號與回波的時域、頻域特性來研究和推斷淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和物性特征。與反射地震、地震CT、高密度電法、地震面波等傳統(tǒng)的地球物理方法相比，探地雷達(dá)具有快速便捷、操作簡單、抗干擾和場地適應(yīng)能力強、探測分辨率高等方面的優(yōu)勢，尤其自計算機和微電子技術(shù)得到飛速發(fā)展以來，探地雷達(dá)的儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)處理能力都得到大幅提高，它在工程應(yīng)用中發(fā)揮的作用也日益劇增。本文通過總結(jié)探地雷達(dá)的技術(shù)特點及分類，研究探地雷達(dá)的工作機理，探討探地雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)探測中的應(yīng)用，以促進我國探地雷達(dá)的發(fā)展。

2.探地雷達(dá)基本組成及分類

探地雷達(dá)主要由天線與收發(fā)單元、雷達(dá)主機和便攜式計算機3部分組成。其中，天線與收發(fā)單元負(fù)責(zé)電磁波的發(fā)射與回波信號的接收，不同的雷達(dá)機制可能采用不同的天線類型及收發(fā)單元；雷達(dá)主機（嵌入式數(shù)據(jù)處理模塊）負(fù)責(zé)收發(fā)信號的控制，以及對回波信號的預(yù)處理工作；計算機主要負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置、圖像顯示和后期處理工作。

探地雷達(dá)的種類很多，以發(fā)射信號的不同調(diào)制方式大致劃分為5種類型，它們具有各自的特點，有些體制之間還存在著應(yīng)用上的互補，這5種調(diào)制方式分別如下：

（1）調(diào)頻連續(xù)波

調(diào)頻連續(xù)波方法常用于淺層或表層（2m以內(nèi)）地下目標(biāo)的探測，如機場跑道和高速公路等表層中的結(jié)構(gòu)異?；蚩籽ǖ奶綔y。它的基本原理為：利用收、發(fā)電磁波的差頻分量來推算時間延時，進而結(jié)合電磁波在介質(zhì)中的傳播速度確定目標(biāo)體的深度。其優(yōu)點為：分辨率高，發(fā)射頻譜易于控制，具有很寬的動態(tài)范圍；它的主要缺點為：體積大、成本高、系統(tǒng)比較復(fù)雜，抗干擾能力差。

（2）脈沖展寬-壓縮技術(shù)

該項技術(shù)已成熟的應(yīng)用于探空雷達(dá)中，它的收發(fā)端采用一對具有寬帶特性的對數(shù)周期天線或?qū)?shù)螺旋天線。它發(fā)射線性調(diào)頻脈沖，接收端采用匹配濾波器技術(shù)實現(xiàn)脈沖壓縮。它的最大優(yōu)點是分辨率高，特別適用于對地下細(xì)長目標(biāo)物（如管道等）的探測。

（3）連續(xù)波

點頻連續(xù)波發(fā)射技術(shù)的發(fā)射信號可以是點頻，也可以是一些特定間隔的頻率，接收端采用孔徑天線接收，它的分辨率主要由測量孔徑的大小決定。它的主要優(yōu)點是發(fā)射頻帶窄，天線系統(tǒng)容易設(shè)計，而且不需要采用高速數(shù)據(jù)捕獲。它的主要缺點為技術(shù)要求苛刻。

（4）極化調(diào)制

根據(jù)收發(fā)天線的設(shè)置不同，極化調(diào)制方法主要分為線極化和圓極化，相對而言，采用圓極化特性的天線更有優(yōu)越性。然而，隨著極化矢量的自動旋轉(zhuǎn)，接收信號的包絡(luò)與細(xì)長目標(biāo)的方向無關(guān)，由線極化造成的方向性不靈敏給探測帶來了困難。

（5）幅度調(diào)制

根據(jù)發(fā)射波的特征，探地雷達(dá)系統(tǒng)采用的幅度調(diào)制方式通常分為兩種：一是脈沖調(diào)制雷達(dá)，它的發(fā)射波是經(jīng)載波調(diào)制后的窄脈沖，載波頻率通常為幾十兆赫茲，發(fā)射帶寬相對較窄，接收機采用常規(guī)解調(diào)技術(shù)提取回波脈沖的包絡(luò)，主要用于冰、淡水或地質(zhì)層的探測。

另一種幅度調(diào)制雷達(dá)是沖激脈沖雷達(dá)，它主要用于淺層（幾米到十幾米）高分辨率探測，可用于地下埋設(shè)物、結(jié)構(gòu)空洞等探測。它的基本原理為：發(fā)射機采用寬帶天線向地下周期性的發(fā)射無載頻沖激脈沖，回波信號經(jīng)時域取樣變換為低頻信號，再經(jīng)圖像處理形成探測區(qū)域的地下剖面圖。沖激脈沖探地雷達(dá)的脈沖寬度很窄（幾個納秒），因此它的頻譜寬度很寬，雷達(dá)具有很高的分辨率和較深的穿透深度。此外，沖激脈沖雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、技術(shù)成熟，是目前應(yīng)用最廣的探地雷達(dá)體制。

3.探地雷達(dá)基本工作原理

3.1 電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性

探地雷達(dá)的核心技術(shù)是獲取電磁波在有耗介質(zhì)中傳播時所攜帶的有效信息。電磁波的傳播特性由麥克斯韋方程組描述，表1給出了麥克斯韋方程組的積分形式及本構(gòu)關(guān)系。

其中麥克斯韋安培定律①揭示了磁場是由電流或者時變的電位移矢量激發(fā)產(chǎn)生；法拉第感應(yīng)定律②描述了時變磁場能激發(fā)電場的基本規(guī)律；高斯磁定律③闡述了磁場是一個螺線矢量場；高斯定律④闡明了電場是由電荷激發(fā)產(chǎn)生的，即電場的電位移矢量在閉合曲面S上的通量，等于該曲面包裹住的體積V內(nèi)的電荷總量。媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系描述了電磁場與材料屬性之間的關(guān)系，不同媒質(zhì)的介電常量、磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率一般不同，探地雷達(dá)就是運用了這種特性來獲取地下目標(biāo)物的信息。由麥克斯韋方程組可知：時變的電場能夠產(chǎn)生時變的磁場，時變的磁場同樣能夠激發(fā)時變的電場，它們相互激發(fā)并向前傳播，就形成了電磁波。通過麥克斯韋方程組可以得到平面電磁波在無耗介質(zhì)（真空）中的傳播方程，如公式（6）所示。其中E0為電場的振幅，w為電磁波的角頻率，k為沿電磁波傳播方向的一個矢量，其大小如公式（7）所示。

（6）

（7）

3.2 探地雷達(dá)的雷達(dá)方程

電磁波的本質(zhì)是時變的電場和時變的磁場相互激發(fā)產(chǎn)生鏈?zhǔn)絺鞑?，它在媒質(zhì)中會產(chǎn)生能量損耗。對于探地雷達(dá)而言，它探測的媒介一般為土壤、巖石、馬路瀝青等，電磁波在這些媒介傳播的過程中以電損耗為主，它的具體表現(xiàn)為：電磁波在導(dǎo)體中轉(zhuǎn)化為電流而耗散，在不良導(dǎo)體中，極性分子會在時變電場的作用下不斷改變排列方向而相互摩擦，電磁波的頻率越高，分子的運動越劇烈，轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能也越多，造成電磁波的能量損失。此時，矢量因子k轉(zhuǎn)換為一個復(fù)數(shù)矢量，它的表達(dá)式轉(zhuǎn)化為式（8），電磁波在傳播過程中，除了相位以傳播常數(shù)β隨距離變化外，其幅值也要以衰減常數(shù)α隨距離指數(shù)衰減。

（8）

當(dāng)發(fā)射的電磁波能量一定時，探地雷達(dá)接收信號的能量強度也與目標(biāo)物的形狀、天線的增益等參量相關(guān)，如探地雷達(dá)方程（9）所示。其中Pr為接收功率，Pt為發(fā)射功率，Gt為發(fā)射天線增益，Gr為接收天線增益，λ0為發(fā)射波長，S為目標(biāo)的雷達(dá)截面積，R為雷達(dá)與目標(biāo)的距離，L01、L10分e表示發(fā)射天與地面的耦合系數(shù)和接收天線與地面的耦合系數(shù)，Ls表示整個過程中由于介質(zhì)產(chǎn)生的損耗、α則表示地層的衰減因子。由于要保證接收機接收到的信號能量不能被噪聲淹沒，因此探地雷達(dá)探測深度受到了限制，這就是探地雷達(dá)適用于淺層地表探測的原因。

（9）

此外，探地雷達(dá)的探測精度與電磁波的頻率密切相關(guān)，頻率越高，分辨率越高。因此，在使用探地雷達(dá)探測前，需要根據(jù)目標(biāo)物的幾何特點及埋藏深度、地下媒介的屬性等多種因素選擇探地雷達(dá)型號及特征參量。

3.3 沖激型探地雷達(dá)的工作原理

沖激型探地雷達(dá)應(yīng)用最為廣泛，它的測距原理如圖1所示。發(fā)射機發(fā)出周期脈沖電磁信號，電磁波在行進過程中遇到兩種不同介質(zhì)的交界面時發(fā)生反射，部分反射能量被接收機接收。若電磁波由發(fā)射到接收相隔的時間為t，v為電磁波在介質(zhì)1中的傳播速度，則由幾何關(guān)系得到反射面（目標(biāo)體）的深度z表達(dá)式（103.4 探地雷達(dá)的工作流程

通常，探地雷達(dá)的工作流程分如下5步：（1）對目標(biāo)體特征與所處環(huán)境進行分析，建立測區(qū)坐標(biāo)，布置測網(wǎng)；（2）選擇測量參數(shù)。它包括天線中心頻率、采樣率等；（3）建立測區(qū)各種目標(biāo)體的探地雷達(dá)圖像特征；（4）利用寬角法等方法確定地層的電磁波速度；（5）完成實地測量，整理報告。

4.探地雷達(dá)在探測植物根系中的應(yīng)用

植物根系在植物的生長發(fā)育、生態(tài)系統(tǒng)功能以及碳循環(huán)過程中具有重要作用，利用探地雷達(dá)獲取根系的直徑大小、生物量、空間分布和三維構(gòu)造等參數(shù)是目前林業(yè)學(xué)科研究的熱點話題之一，在植物根系的制圖、根徑大小、根系生物量的估算等方面均取得了一定的研究成果。當(dāng)前國內(nèi)外常用方格作為布線方式，對根莖3D圖像的反演過程較為復(fù)雜。根據(jù)樹根由中心向外輻射的生長特點，在走線布局時可以改變原有的方形網(wǎng)格布局，而是改用一簇以樹木本身為圓心的同心圓進行探測，得到的數(shù)據(jù)可以繪制成一個圓形圖，更符合樹根的分布特點。

結(jié)語

探地雷達(dá)作為一種新興的淺層地表探測技術(shù)，以其高效、無損、便捷的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于地質(zhì)探測、隧道及堤岸探測等各領(lǐng)域。本文結(jié)合探地雷達(dá)應(yīng)用背景總結(jié)了它的技術(shù)特點及分類，利用麥克斯韋方程組及雷達(dá)方程闡述了探地雷達(dá)的收、發(fā)電磁信號在有耗介質(zhì)中的傳播特性，以及沖激型探地雷達(dá)的測距原理，歸納總結(jié)了探地雷達(dá)5步常規(guī)工作流程，并討論了探地雷達(dá)在探測植物根系中的應(yīng)用，提出根據(jù)樹根由中心向外輻射的生長特點，可以使用以樹木本體為圓心的同心圓作為網(wǎng)格布局方式進行探測。

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