Coding and Paper Letter（五十七）
资源整理。接上篇，第二篇Paper。
Paper:
1.Conceptual Model of Loess Landform Inheritance/
本章讨论了黄土地貌的概念模型，以及定义，基本特征，几何，影响因素，现有条件，类型分类以及表达的方法。汤国安老师的英文书籍《Loess Landform Inheritance: Modeling and Discovery》
已经在许多国家不同尺度计算了氮（N）预算，以提高对氮平衡特征的理解，并评估施用化肥N的环境污染风险。然而，动态特征，驱动力和潜在的土壤肥力后果与农田氮平衡很少被讨论，特别是在土壤肥沃，氮肥利用率低的地区。本研究调查了N平衡的时空特征，以及农业发展对三江平原农业生态系统的影响，三江平原是中国最大的商品粮生产国之一。 2005年至2015年，用五年间的县级农业统计数据计算农业氮平衡，氮盈余强度和氮利用效率。农业发展带来了耕地面积，化肥消费量的持续增长，氮利用效率（NUE）。氮盈余强度从2005年的65.0千克/公顷降至2010年的43.5千克/公顷，到2015年降至22.2千克/公顷。然而，2015年13个县和2010年11个县的NUE> 90％。 2005年只有5个县的NUE超过90％，这表明土壤中的氮被作物利用，土壤肥力逐渐下降。作物面积的百分比变化，即玉米面积百分比的增加，对NUE的增加有显着贡献。因此，必须明智地管理满足作物营养需求并确保三江平原农业可持续性的肥料。本研究的结果强调了评估作物结构调整对农业发展过程中土壤肥力和氮平衡的影响的重要性。作物结构变化如何影响农田氮素平衡以及重要性。N平衡的时空演变对未来农田生态系统的研究具有指示意义。
城市地区的热环境变化会影响健康，生活条件和能源消耗。在城市规划中，城市公园是改善热环境和节约冷却能源的方法之一。城市公园建设可以缓解温度，但也可以通过提高当地的吸引力来促进城市发展。为了通过城市规划中的公园实现高效节能，本研究的目的是研究城市公园建设前后建筑能耗与城市特征之间的关系。这项研究针对首尔的京义线森林，该森林最近被改建为前铁路的线性公园，作为城市更新项目。我们使用回归模型分析了能源消耗与城市特征之间的关系，重点关注施工前后的变化。在这项研究中，城市特征包括环境，建筑物理特征和经济变量。结果表明，城市公园的建设不仅降低了温度，而且降低了建筑能耗。公园的能量减少效果限于边缘距离。同时，城市公园建设导致土地价格上涨，促进了新的发展，这改变了该地区的城市特征，影响了能源消耗。尽管城市特征发生了变化，但城市公园规划是降低城市地区降温能耗的有效方法。我们建议在制定公园政策以降低城市温度和能源消耗时综合考虑城市因素。城市公园对于温度与建筑能耗的关系，城市公园是城市绿色空间的重要组成。
地表的各向异性散射行为以其双向反射分布函数（BRDF）为特征。然而，对于异质且崎岖的地形仍然缺乏物理上一致的BRDF定义，这些地形约占地球陆地表面的24％。在这项研究中，我们重新审视了当前的BRDF定义，并针对具有很少因变参数的崎岖地形进行了更新：照明和观察几何形状，地形阴影，有效的照明和观察区域以及亚像素级斜坡的各向异性反射特性。此外，在反射量的当前物理框架内提出了双向反射系数（BRF），半球方向反射系数（HDRF），方向半球反射系数（DHR）和双半球反射系数（BHR）。这些反射量已被三维离散各向异性辐射传输（DART）模型采用，以提供遥感影像的模拟。为了强调正确使用这种反射项的重要性，我们使用DART模拟来显示这些反射量的地形效应。最后，讨论了地表BRDF/BRF的其他问题，如崎岖地形的空间尺度，微尺度表面各向异性反射的表征，导数反射量，地形参数，波长依赖性和互易性，以及未来前景。发表在RSE的雄文，BRDF在异质和崎岖地形的改进定义，定量遥感关键要素BRDF。同时利用DART来实现，这篇文章值得励志在定量遥感领域深入研究的同学研读。
细颗粒物（PM2.5）是典型的空气污染物，在世界范围内对健康产生不利影响，特别是在快速发展的中国，由于空气污染严重。 PM2.5污染随时间和空间的变化而变化，由于地形和气象，土地利用以及城市化和工业化的特征等地理条件的差异，PM2.5污染占主导地位，所有这些都通过影响污染形成来控制污染的形成。各种来源和PM2.5的运输。为了表征这些参数和机制，研究了中国东部江苏省高分辨率的5年PM2.5污染模式。利用地质统计分析（GIS）的克里格插值方法和HYbrid单颗粒拉格朗日综合轨迹（HYSPLIT）模型，对覆盖13个城市的国家空气质量监测网络110个地点的空气污染时空分布进行了研究。尽管年平均浓度从之前的72降至近50μgm-3，但研究区域的PM2.5污染明显。显着的时间变化显示冬季PM2.5水平高，夏季低。在空间上，北部（内陆，重工业）的PM2.5水平高于东部（沿海，平原）地区。工业来源对空气污染的贡献最大。后向轨迹聚类和潜在源贡献因子（PSCF）分析表明典型的季风气候在气溶胶运移中起着重要作用。夏季，江苏的气团主要受近地区上升气流的影响，占气流总量的60％左右，而冬季，西北地区的长途运输对空气污染有显着影响。结合地统计和后向轨迹对PM2.5污染时空变化和影响因素分析，后向轨迹的模型的使用主要是针对大气污染的传输分析。结果显示工业源仍然是空气污染的重要贡献，而考虑了后向轨迹则重点分析出了气象条件对于气溶胶迁移的影响。
中国经历了严重的微粒污染，特别是在冬季，确定污染事件中颗粒物（PM）的特征对于了解污染的来源和原因至关重要。然而，在报告的研究中，气溶胶成分，来源和二次加工中发现了不一致。现代Meta分析用于探讨中国四个典型地区冬季PM化学特征和加工过程，初步发现二次气溶胶形成是PM污染的主要影响因素。在京津冀（BTH）和关中（GZ）地区，四个地区的次生无机物种表现不同：硫酸盐，硝酸盐和铵含量增加，但珠江三角洲（珠江三角洲）和长江流域只有硝酸盐含量增加三角洲（YRD）地区。二次有机气溶胶（SOA）的产量增加可能是由于GZ和BTH区域的水相加工以及珠三角地区的光化学反应造成的。最后，我们建议未来的AMS / ACSM观测应该关注中国冬季农村地区的气溶胶特征。用Meta分析剖析气溶胶贡献增加和可能的应对方案。气溶胶污染的难点之一就是光化学反应和大气的二次反应，这篇文章通过对已有文献的Meta分析，能够系统地提供一些关于气溶胶污染的机理先验知识。
7.Three Fundamental Issues on Geography as a Science of the Earth’s Surface/地理学作为一门地球表层科学的三个基本问题
关于地理空间或地球表面有三个基本问题：它的形态，工作原理以及它应该是什么。就其形态而言，有两种规律适用于地理要素或城市结构：幂律分布和Tobler定律。幂律分布定律适用于从最小到最大的所有尺度，并且它指出在地理空间中存在比大数字更小的东西。 Tobler定律可以在一个范围内获得，它表明或多或少类似的事物往往是附近或相关的。地理要素或城市结构（它如何运作）非线性地变化，因此它们本质上是不可预测的。就应有的而言，有两个设计原则有助于建立更好的建筑环境：差异化和适应性，分别符合幂律分布和Tobler定律。在本次演讲中，我将使用自然城市和自然街道两个概念来展示规模法无处不在，并进一步论证如何在两个设计原则的基础上使建筑环境更加生存或更具可持续性。与这两个概念相关的是我们开发的两个工具：用于大型街道网络拓扑分析的Axwoman，以及用于地理特征缩放分析的头/尾断点。我将进一步阐述为什么GIS表示（如栅格和矢量）无法捕获地理空间或地球表面的结构，并呈现真正多重尺度的拓扑表示。江斌老师在2018年AAG上的汇报，回顾了地理学的三大基本问题，江斌老师其实更集中在形态的研究上，他提出了scaling law，事实上就是幂率分布的特征。作为一个基础性对地理学的理解，是值得探究的。
8.Effects of DEM resolution on the accuracy of gully maps in loess hilly areas/DEM分辨率对黄土丘陵沟壑区地形图精度的影响
沟壑地图是研究沟壑侵蚀和土地退化的重要先决条件。已经提出了许多基于数字高程模型（DEM）的方法来实现自动沟壑映射。然而，源自DEM的沟壑地图的准确性不可避免地受到DEM分辨率的影响。本研究调查了DEM分辨率对沟壑图准确性的影响。一系列分辨率为0.1-10米的DEM用于绘制沟壑区域。通过回归模型描述了DEM分辨率对映射沟壑区域中的误差和位置误差的影响。中国黄土高原丘陵地区两个流域的结果如下。分辨率为0.5-2米的DEM最适合沟壑测绘。非常高分辨率的DEM增加了局部位置误差并过度预测了沟壑的范围，而具有较粗分辨率的DEM导致了沟壑制图边界的向下迁移，导致沟壑区域的预测不足。然而，DEM分辨率对沟谷地图的影响不是恒定的，而是在空间上变化。分辨率效应的空间差异与沟壑形态有关。 V形沟渠中沟壑地图的分辨率影响强于U形沟壑。本研究的结果可用于为黄土丘陵地区的沟壑测绘选择合适的DEM分辨率，并有助于通过使用DEM了解沟壑的特征。不同分辨率DEM制作沟壑地图的影响研究，汤国安老师团队的成果。不同分辨率都存在误差导致最终制图的不同问题，考虑制图使用的数据的分辨率需要综合考虑。
越来越多的研究使用近年来中国城市的地面观测资料研究了小于2.5μm（PM2.5）的细颗粒物的特征。本文基于对全国367个城市和地区的环境空气质量观测，分析了PM2.5的地理方面和生态相关性。全局和局部Moran’s I分析的结果表明，PM2.5在全国范围内存在显着的聚集模式，热点主要集中在位于华北平原的城市。空间插值的PM2.5估计表明，除夏季外，中国大部分地区都经历了不健康的PM2.5浓度，而中国人口比例大得多，全年暴露于不健康的PM2.5。回归分析结果表明，PM2.5的空间变化与空气污染呈正相关，但与气象因素呈负相关。这项研究的结果可以为中国及其他地区的空气污染减缓政策和公共卫生工作提供新的见解。这篇文章暂且从摘要看不出特别出色的亮点，大部分结论都是比较明确的，方法也较为简单。当然这个与健康的关联也算是提到的一个政策启示方向。
近10年来,可持续性科学蓬勃发展,已成为21世纪全球普遍关注的一个重要的新科学领域.然而,在大力提倡可持续发展和生态文明建设的中国,可持续性科学尚未引起科学家和实践者的足够重视.为促进可持续性科学在中国的发展,2014年邬建国等曾撰文介绍什么是可持续性科学.本文进一步探讨了这一问题,并补充阐述了可持续性科学与可持续发展研究的关系、可持续性科学的科学范式及其8个基本论题.基于对可持续性科学发展动态的分析,作者认为,一方面,可持续性科学已进入系统推进的成熟发展期;另一方面,虽然我国可持续发展研究、实践与教育的热情高涨,但在可持续性科学领域起步较晚,落后于主要发达国家和南非.为此,本文在文献综述的基础上,提出促进中国发展可持续性科学的”三位一体”策略:一是”请进来”以服务中国实践;二是”走出去”以贡献中国智慧;三是”中西医结合”以引领学科发展. 邬建国老师团队的成果，随着SDGs的提出，以及Nature Sustainability子刊出现，就我而言，可持续性科学也算到了春天，蓬勃发展的时期。这也是对于可持续性科学过去，现在和未来的一个好总结。
全球城市越来越多地将城市绿化视为减轻城市热岛（UHI）影响的有效措施。尽管人们认识到城市绿地（UGS）的空间格局可能会受到一部分文献所提的冷岛效应的影响，但结果并不一致且不确定。这可能是由于不同数量和类型的景观指标，不同研究中使用的不同统计方法，以及指标的尺度依赖性和城市之间的背景差异。我们相信，使用一致的方法跨时间和空间进行比较研究可以克服这些挑战。我们使用一系列统计和空间方法研究了1973年至2015年新加坡UGS的空间格局和冷却效果之间的关系。 Landsat图像用于得出土地覆盖和陆地表面温度（LST）图。我们的研究结果表明：（1）PLAND，SHAPE AM，PD和ENN AM四个指标可以有效量化UGS模式及其与LST的关系; （2）除了UGS（组合）的数量外，UGS配置的四个方面多年来对LST有显着影响，即斑块大小，形状复杂性，聚合和分裂以及连通性; （3）组成与配置的相对重要性可能取决于现有的UGS模式; （4）相对较大的斑块形状更简单，连接更多，斑块更少，与较低的LST相关。我们讨论了结果的重要性以及它们在优化UGS模式以提高冷却效果方面提供的见解。长时间序列新加坡城市绿地与地表温度的景观生生态分析，用了一些常用指标，回归分析。还是一个比较扎实的工作，也提了一下政策启示。
（MODIS）数据由于其较短的重访时间和长期观察，在全球范围内的气溶胶反演中可发挥重要作用。由于空间分辨率较差，MODIS气溶胶光学厚度（AOD）产品在城市或地方尺度的空气质量研究中受到严重限制。因此，本文提出了一种改进的1km空间分辨率MODIS图像气溶胶反演算法。该算法基于具有先验地表反射率数据库支持（HARLS）的高分辨率气溶胶反演算法，该算法是在明亮的城市地区开发的，随后在陆地上进行了修改和验证。在这项研究中，使用MODIS表面反射和气溶胶产品构建了一个8天的地面反射数据库和陆地上的季节性气溶胶型数据库。选择具有不同下垫面和气溶胶类型的四个典型区域（欧洲，北美，北京 - 天津 - 河北和撒哈拉）进行气溶胶回收实验。 AOD反演根据AERosol RObotic NETwork（AERONET）版本2 Level 2.0 AOD测量进行验证，并与3 km分辨率（MOD04 3K）的操作MODIS AOD产品进行比较。结果表明，AOD反演与AERONET AOD测量结果充分匹配，收集的79.56％，72.69％，74.71％和61.01％属于土地的MOD04 3K预期误差（EE）[±（0.05 + 20％）]在上面列出的区域中。改进的HARLS（I-HARLS）算法在不同的表面条件下表现良好，但数据质量随着表面反射率的增加而逐渐降低。此外，I-HARLS算法具有较强的偏差，并且可以提供比MOD04 3K AOD产品提供的更详细的气溶胶空间分布。这些结果表明I-HARLS算法可用于中等或小尺度的空气污染和气候相关研究。改进MODIS高空间分辨率气溶胶反演算法可以用于城市反演，从结果上还是比较好的。发表在JGR上。当然是否真的可以适用于所有城市研究，表示有一定的怀疑度。