Coding and Paper Letter（五十七）
資源整理。接上篇，第二篇Paper。
Paper:
1.Conceptual Model of Loess Landform Inheritance/
本章討論了黃土地貌的概念模型，以及定義，基本特徵，幾何，影響因素，現有條件，型別分類以及表達的方法。湯國安老師的英文書籍《Loess Landform Inheritance: Modeling and Discovery》
已經在許多國家不同尺度計算了氮（N）預算，以提高對氮平衡特徵的理解，並評估施用化肥N的環境汙染風險。然而，動態特徵，驅動力和潛在的土壤肥力後果與農田氮平衡很少被討論，特別是在土壤肥沃，氮肥利用率低的地區。本研究調查了N平衡的時空特徵，以及農業發展對三江平原農業生態系統的影響，三江平原是中國最大的商品糧生產國之一。 2005年至2015年，用五年間的縣級農業統計資料計算農業氮平衡，氮盈餘強度和氮利用效率。農業發展帶來了耕地面積，化肥消費量的持續增長，氮利用效率（NUE）。氮盈餘強度從2005年的65.0千克/公頃降至2010年的43.5千克/公頃，到2015年降至22.2千克/公頃。然而，2015年13個縣和2010年11個縣的NUE> 90％。 2005年只有5個縣的NUE超過90％，這表明土壤中的氮被作物利用，土壤肥力逐漸下降。作物面積的百分比變化，即玉米麵積百分比的增加，對NUE的增加有顯著貢獻。因此，必須明智地管理滿足作物營養需求並確保三江平原農業可持續性的肥料。本研究的結果強調了評估作物結構調整對農業發展過程中土壤肥力和氮平衡的影響的重要性。作物結構變化如何影響農田氮素平衡以及重要性。N平衡的時空演變對未來農田生態系統的研究具有指示意義。
城市地區的熱環境變化會影響健康，生活條件和能源消耗。在城市規劃中，城市公園是改善熱環境和節約冷卻能源的方法之一。城市公園建設可以緩解溫度，但也可以通過提高當地的吸引力來促進城市發展。為了通過城市規劃中的公園實現高效節能，本研究的目的是研究城市公園建設前後建築能耗與城市特徵之間的關係。這項研究針對首爾的京義線森林，該森林最近被改建為前鐵路的線性公園，作為城市更新專案。我們使用迴歸模型分析了能源消耗與城市特徵之間的關係，重點關注施工前後的變化。在這項研究中，城市特徵包括環境，建築物理特徵和經濟變數。結果表明，城市公園的建設不僅降低了溫度，而且降低了建築能耗。公園的能量減少效果限於邊緣距離。同時，城市公園建設導致土地價格上漲，促進了新的發展，這改變了該地區的城市特徵，影響了能源消耗。儘管城市特徵發生了變化，但城市公園規劃是降低城市地區降溫能耗的有效方法。我們建議在制定公園政策以降低城市溫度和能源消耗時綜合考慮城市因素。城市公園對於溫度與建築能耗的關係，城市公園是城市綠色空間的重要組成。
地表的各向異性散射行為以其雙向反射分佈函式（BRDF）為特徵。然而，對於異質且崎嶇的地形仍然缺乏物理上一致的BRDF定義，這些地形約佔地球陸地表面的24％。在這項研究中，我們重新審視了當前的BRDF定義，並針對具有很少因變引數的崎嶇地形進行了更新：照明和觀察幾何形狀，地形陰影，有效的照明和觀察區域以及亞畫素級斜坡的各向異性反射特性。此外，在反射量的當前物理框架內提出了雙向反射係數（BRF），半球方向反射係數（HDRF），方向半球反射係數（DHR）和雙半球反射係數（BHR）。這些反射量已被三維離散各向異性輻射傳輸（DART）模型採用，以提供遙感影像的模擬。為了強調正確使用這種反射項的重要性，我們使用DART模擬來顯示這些反射量的地形效應。最後，討論了地表BRDF/BRF的其他問題，如崎嶇地形的空間尺度，微尺度表面各向異性反射的表徵，導數反射量，地形引數，波長依賴性和互易性，以及未來前景。發表在RSE的雄文，BRDF在異質和崎嶇地形的改進定義，定量遙感關鍵要素BRDF。同時利用DART來實現，這篇文章值得勵志在定量遙感領域深入研究的同學研讀。
細顆粒物（PM2.5）是典型的空氣汙染物，在世界範圍內對健康產生不利影響，特別是在快速發展的中國，由於空氣汙染嚴重。 PM2.5汙染隨時間和空間的變化而變化，由於地形和氣象，土地利用以及城市化和工業化的特徵等地理條件的差異，PM2.5汙染占主導地位，所有這些都通過影響汙染形成來控制汙染的形成。各種來源和PM2.5的運輸。為了表徵這些引數和機制，研究了中國東部江蘇省高解析度的5年PM2.5汙染模式。利用地質統計分析（GIS）的克里格插值方法和HYbrid單顆粒拉格朗日綜合軌跡（HYSPLIT）模型，對覆蓋13個城市的國家空氣質量監測網路110個地點的空氣汙染時空分佈進行了研究。儘管年平均濃度從之前的72降至近50μgm-3，但研究區域的PM2.5汙染明顯。顯著的時間變化顯示冬季PM2.5水平高，夏季低。在空間上，北部（內陸，重工業）的PM2.5水平高於東部（沿海，平原）地區。工業來源對空氣汙染的貢獻最大。後向軌跡聚類和潛在源貢獻因子（PSCF）分析表明典型的季風氣候在氣溶膠運移中起著重要作用。夏季，江蘇的氣團主要受近地區上升氣流的影響，佔氣流總量的60％左右，而冬季，西北地區的長途運輸對空氣汙染有顯著影響。結合地統計和後向軌跡對PM2.5汙染時空變化和影響因素分析，後向軌跡的模型的使用主要是針對大氣汙染的傳輸分析。結果顯示工業源仍然是空氣汙染的重要貢獻，而考慮了後向軌跡則重點分析出了氣象條件對於氣溶膠遷移的影響。
中國經歷了嚴重的微粒汙染，特別是在冬季，確定汙染事件中顆粒物（PM）的特徵對於瞭解汙染的來源和原因至關重要。然而，在報告的研究中，氣溶膠成分，來源和二次加工中發現了不一致。現代Meta分析用於探討中國四個典型地區冬季PM化學特徵和加工過程，初步發現二次氣溶膠形成是PM汙染的主要影響因素。在京津冀（BTH）和關中（GZ）地區，四個地區的次生無機物種表現不同：硫酸鹽，硝酸鹽和銨含量增加，但珠江三角洲（珠江三角洲）和長江流域只有硝酸鹽含量增加三角洲（YRD）地區。二次有機氣溶膠（SOA）的產量增加可能是由於GZ和BTH區域的水相加工以及珠三角地區的光化學反應造成的。最後，我們建議未來的AMS / ACSM觀測應該關注中國冬季農村地區的氣溶膠特徵。用Meta分析剖析氣溶膠貢獻增加和可能的應對方案。氣溶膠汙染的難點之一就是光化學反應和大氣的二次反應，這篇文章通過對已有文獻的Meta分析，能夠系統地提供一些關於氣溶膠汙染的機理先驗知識。
7.Three Fundamental Issues on Geography as a Science of the Earth's Surface/地理學作為一門地球表層科學的三個基本問題
關於地理空間或地球表面有三個基本問題：它的形態，工作原理以及它應該是什麼。就其形態而言，有兩種規律適用於地理要素或城市結構：冪律分佈和Tobler定律。冪律分佈定律適用於從最小到最大的所有尺度，並且它指出在地理空間中存在比大數字更小的東西。 Tobler定律可以在一個範圍內獲得，它表明或多或少類似的事物往往是附近或相關的。地理要素或城市結構（它如何運作）非線性地變化，因此它們本質上是不可預測的。就應有的而言，有兩個設計原則有助於建立更好的建築環境：差異化和適應性，分別符合冪律分佈和Tobler定律。在本次演講中，我將使用自然城市和自然街道兩個概念來展示規模法無處不在，並進一步論證如何在兩個設計原則的基礎上使建築環境更加生存或更具可持續性。與這兩個概念相關的是我們開發的兩個工具：用於大型街道網路拓撲分析的Axwoman，以及用於地理特徵縮放分析的頭/尾斷點。我將進一步闡述為什麼GIS表示（如柵格和向量）無法捕獲地理空間或地球表面的結構，並呈現真正多重尺度的拓撲表示。江斌老師在2018年AAG上的彙報，回顧了地理學的三大基本問題，江斌老師其實更集中在形態的研究上，他提出了scaling law，事實上就是冪率分佈的特徵。作為一個基礎性對地理學的理解，是值得探究的。
8.Effects of DEM resolution on the accuracy of gully maps in loess hilly areas/DEM解析度對黃土丘陵溝壑區地形圖精度的影響
溝壑地圖是研究溝壑侵蝕和土地退化的重要先決條件。已經提出了許多基於數字高程模型（DEM）的方法來實現自動溝壑對映。然而，源自DEM的溝壑地圖的準確性不可避免地受到DEM解析度的影響。本研究調查了DEM解析度對溝壑圖準確性的影響。一系列解析度為0.1-10米的DEM用於繪製溝壑區域。通過迴歸模型描述了DEM解析度對對映溝壑區域中的誤差和位置誤差的影響。中國黃土高原丘陵地區兩個流域的結果如下。解析度為0.5-2米的DEM最適合溝壑測繪。非常高解析度的DEM增加了區域性位置誤差並過度預測了溝壑的範圍，而具有較粗解析度的DEM導致了溝壑製圖邊界的向下遷移，導致溝壑區域的預測不足。然而，DEM解析度對溝谷地圖的影響不是恆定的，而是在空間上變化。解析度效應的空間差異與溝壑形態有關。 V形溝渠中溝壑地圖的解析度影響強於U形溝壑。本研究的結果可用於為黃土丘陵地區的溝壑測繪選擇合適的DEM解析度，並有助於通過使用DEM瞭解溝壑的特徵。不同解析度DEM製作溝壑地圖的影響研究，湯國安老師團隊的成果。不同解析度都存在誤差導致最終制圖的不同問題，考慮製圖使用的資料的解析度需要綜合考慮。
越來越多的研究使用近年來中國城市的地面觀測資料研究了小於2.5μm（PM2.5）的細顆粒物的特徵。本文基於對全國367個城市和地區的環境空氣質量觀測，分析了PM2.5的地理方面和生態相關性。全域性和區域性Moran's I分析的結果表明，PM2.5在全國範圍內存在顯著的聚集模式，熱點主要集中在位於華北平原的城市。空間插值的PM2.5估計表明，除夏季外，中國大部分地區都經歷了不健康的PM2.5濃度，而中國人口比例大得多，全年暴露於不健康的PM2.5。迴歸分析結果表明，PM2.5的空間變化與空氣汙染呈正相關，但與氣象因素呈負相關。這項研究的結果可以為中國及其他地區的空氣汙染減緩政策和公共衛生工作提供新的見解。這篇文章暫且從摘要看不出特別出色的亮點，大部分結論都是比較明確的，方法也較為簡單。當然這個與健康的關聯也算是提到的一個政策啟示方向。
近10年來,可持續性科學蓬勃發展,已成為21世紀全球普遍關注的一個重要的新科學領域.然而,在大力提倡可持續發展和生態文明建設的中國,可持續性科學尚未引起科學家和實踐者的足夠重視.為促進可持續性科學在中國的發展,2014年鄔建國等曾撰文介紹什麼是可持續性科學.本文進一步探討了這一問題,並補充闡述了可持續性科學與可持續發展研究的關係、可持續性科學的科學正規化及其8個基本論題.基於對可持續性科學發展動態的分析,作者認為,一方面,可持續性科學已進入系統推進的成熟發展期;另一方面,雖然我國可持續發展研究、實踐與教育的熱情高漲,但在可持續性科學領域起步較晚,落後於主要發達國家和南非.為此,本文在文獻綜述的基礎上,提出促進中國發展可持續性科學的"三位一體"策略:一是"請進來"以服務中國實踐;二是"走出去"以貢獻中國智慧;三是"中西醫結合"以引領學科發展. 鄔建國老師團隊的成果，隨著SDGs的提出，以及Nature Sustainability子刊出現，就我而言，可持續性科學也算到了春天，蓬勃發展的時期。這也是對於可持續性科學過去，現在和未來的一個好總結。
全球城市越來越多地將城市綠化視為減輕城市熱島（UHI）影響的有效措施。儘管人們認識到城市綠地（UGS）的空間格局可能會受到一部分文獻所提的冷島效應的影響，但結果並不一致且不確定。這可能是由於不同數量和型別的景觀指標，不同研究中使用的不同統計方法，以及指標的尺度依賴性和城市之間的背景差異。我們相信，使用一致的方法跨時間和空間進行比較研究可以克服這些挑戰。我們使用一系列統計和空間方法研究了1973年至2015年新加坡UGS的空間格局和冷卻效果之間的關係。 Landsat影象用於得出土地覆蓋和陸地表面溫度（LST）圖。我們的研究結果表明：（1）PLAND，SHAPE AM，PD和ENN AM四個指標可以有效量化UGS模式及其與LST的關係; （2）除了UGS（組合）的數量外，UGS配置的四個方面多年來對LST有顯著影響，即斑塊大小，形狀複雜性，聚合和分裂以及連通性; （3）組成與配置的相對重要性可能取決於現有的UGS模式; （4）相對較大的斑塊形狀更簡單，連線更多，斑塊更少，與較低的LST相關。我們討論了結果的重要性以及它們在優化UGS模式以提高冷卻效果方面提供的見解。長時間序列新加坡城市綠地與地表溫度的景觀生生態分析，用了一些常用指標，迴歸分析。還是一個比較紮實的工作，也提了一下政策啟示。
（MODIS）資料由於其較短的重訪時間和長期觀察，在全球範圍內的氣溶膠反演中可發揮重要作用。由於空間解析度較差，MODIS氣溶膠光學厚度（AOD）產品在城市或地方尺度的空氣質量研究中受到嚴重限制。因此，本文提出了一種改進的1km空間解析度MODIS影象氣溶膠反演演算法。該演算法基於具有先驗地表反射率資料庫支援（HARLS）的高解析度氣溶膠反演演算法，該演算法是在明亮的城市地區開發的，隨後在陸地上進行了修改和驗證。在這項研究中，使用MODIS表面反射和氣溶膠產品構建了一個8天的地面反射資料庫和陸地上的季節性氣溶膠型資料庫。選擇具有不同下墊面和氣溶膠型別的四個典型區域（歐洲，北美，北京 - 天津 - 河北和撒哈拉）進行氣溶膠回收實驗。 AOD反演根據AERosol RObotic NETwork（AERONET）版本2 Level 2.0 AOD測量進行驗證，並與3 km解析度（MOD04 3K）的操作MODIS AOD產品進行比較。結果表明，AOD反演與AERONET AOD測量結果充分匹配，收集的79.56％，72.69％，74.71％和61.01％屬於土地的MOD04 3K預期誤差（EE）[±（0.05 + 20％）]在上面列出的區域中。改進的HARLS（I-HARLS）演算法在不同的表面條件下表現良好，但資料質量隨著表面反射率的增加而逐漸降低。此外，I-HARLS演算法具有較強的偏差，並且可以提供比MOD04 3K AOD產品提供的更詳細的氣溶膠空間分佈。這些結果表明I-HARLS演算法可用於中等或小尺度的空氣汙染和氣候相關研究。改進MODIS高空間解析度氣溶膠反演演算法可以用於城市反演，從結果上還是比較好的。發表在JGR上。當然是否真的可以適用於所有城市研究，表示有