碳循环描述精选(九篇)

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第1篇：碳循环描述范文

中国是全球陆地碳循环研究的重点区域，探明其生态系统碳收支不仅具有非常重要的全球意义，而且对保障中国国家安全和有关环境问题的外交谈判具有重要作用。净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)是指在植物光合作用所固定的光合产物或有机碳(Gross Primary Productivity, GPP)中，扣除植物自身呼吸消耗部分(Autotrophic Respiration，)后，真正用于植物生长和生殖的光合产物量或有机碳量，也被称为净第一性生产力[1]。它反映植被生产力状况，是生态系统能量与物质循环的基础，在研究区域乃至全球碳循环和碳存储中扮演着重要角色。模型模拟是当前在区域和全球尺度上进行陆地生态系统碳循环过程模拟和碳收支评估的主要研究方法。陆地生态系统过程模型的发展为系统分析、定量表达和预测陆地生态系统生产力、碳循环对气候变化和人类活动的响应等提供了有力支撑[2]。在过去几十年中，科学家相继开发了众多适用于陆地碳循环的动力学模型，这些模型主要分为生物地理模型、生物地球化学模型、陆面生物物理模型、全球动态植被模型和遥感模型等[3]。中国学者先后从国外引进和改良了CEVSA[4-5]、CASA[6-8]、GLO-PEM[9-11]、BEPS[12-13]等多个陆地生态系统碳循环模型，同时也自主开发了适用于中国陆地生态系统的AVIM2[14-15]、Agro-C[16]、FORCCHN[17]、DCTEM[18]等模型，对当前气候状态下中国自然陆地生态系统的净初级生产力和碳储量、未来气候变化和土地利用变化对中国陆地生态系统碳循环的影响等问题进行了模拟分析。

本文收集了不同学者利用过程模型和遥感模型模拟的中国陆地生态系统净初级生产力及其对未来气候变化的响应情况，旨在系统分析中国陆地生态系统净初级生产力的变化特征，进而为中国的碳收支研究、区域和全球尺度的碳循环模型模拟与发展提供数据支持。

2 中国陆地生态系统净初级生产力及其时间变化

自20世纪90年代末开始，中国学者利用生态系统过程模型和遥感模型就中国陆地生态系统NPP的估算先后开展了大量研究工作(表1)。由于所应用的模型、研究数据和研究时段等有所不同，不同研究结果间存在差异。但NPP的估算结果主要集中在1.43～3.30 之间，占表1中所有研究结果总数量的77.78％。年均NPP在3.30～4.00和＞4.00 的数值个数分别只有4个。就不同研究所应用的模型来看，模拟结果的低值区主要集中在CASA、BIOME-BGc和BEPS等模型。综合不同研究者的研究结果可以得到，中国陆地生态系统NPP平均为(2.828±0.827)。

表1中加粗标记的研究结果除了朴世龙等研究指出，N沉降以及对农作物施加N肥两者可以共同解释1961-2005年中国陆地生态系统净碳增长的61％，同时大气增加和土地利用对碳储存起促进作用；但臭氧污染和气候变化降低了这一时期的碳汇储量。

3 中国陆地生态系统不同植被类型净初级生产力

由于采用的植被类型图和模型等存在差异，不同学者利用过程模型和遥感模型对中国陆地生态系统同一植被类型单位面积NPP的估算结果差别较大。本文对收集到的相关研究结果进行了汇总分析(图2)。结果显示，常绿阔叶林单位面积NPP为745.12 ，显著高于其他植被类型，但不同研究结果间变化范围很大，介于417.9～1086。之间。落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小，变化在415.62～513.67之间。不同学者估算的农作物单位面积NPP差别很大，最低值不足最高值的1/4，其均值为458.25，低于阔叶林，但高于针叶林。灌丛与落叶针叶林较为接近，前者为365.08 ，后者为415.62。草地和荒漠均位于低值区，但前者显著高于后者，分别为217.90和16.52。森林生态系统单位面积NPP随林龄的变化而变化。Wang等[51]研究表明，落叶针叶林、常绿阔叶林、热带和亚热带常绿针叶林和落叶阔叶林单位面积NPP分别在54、40、13和122林龄时达到最大值，数值分别为462、889、620和625。由此可见，中国森林生态系统净初级生产力具有较大的增长潜力。

由于不同研究者在进行模型模拟时所用的植被类型图不同，因此相同植被类型所占面积存在差异。本文统一采用中国1∶100万植被类型图中不同植被类型的面积数据应用DLEM模型研究表明，如果综合考虑、气候、和土地利用的影响，1961-2000年中国草地NPP仅增 加了0.0003 PgC，但是去除的影响后，NPP则增加0.0143 PgC。同时，Ren等[47]指出，要想更全面地了解森林生态系统碳固持能力的变化及其应对气候变化和空气污染的能力，在未来研究中应考虑对流层浓度。

4 未来气候变化对中国陆地生态系统净初级生产力的影响

IPCC模拟了8种气候情景下中国陆地生态系统NPP到本世纪末的变化情况，结果显示，NPP将先增加，到2090年左右达到最大值，此后开始下降，其可能的原因是由于干旱的压力。

不同植被类型对未来气候变化的响应存在差异。Ju等应用Crop-C模型预测了2000-2050年中国农田NPP在A1B情景下将以0.0006 的速度增长。

图3 不同植被类型NPP总量

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

5 结语

综合分析表明，中国陆地生态系统NPP平均为(2.828±0.827) ，但不同研究者的估算结果差异较大，主要集中在1.43～3.30 之间。其中，CASA、BIOME-BGC和BEPS模型的模拟结果偏低。1982-1998年，NPP总体上呈现在波动中不断上升的趋势，从2.542 增加到2.976，平均每年增加0.027 ，增长率为1.07％。其中，80年代NPP的变化趋势较之90年代平缓。由于各植被类型所占面积不同，其单位面积NPP和NPP总量的大小分布存在显著差异。单位面积NPP表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型，但其估算结果的变化范围较大，平均为745.12。落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小，变化在415.62～513.67。之间。不同学者对农作物单位面积NPP估算结果的最低值不足最高值的1/4，其均值高于针叶林，但低于阔叶林。灌丛与落叶针叶林的数值较为接近？草地和荒漠则均位于低值区，但前者显著高于后者，分别为217.90和16.52 。基于1∶100万中国植被图计算得到的不同植被类型NPP总量表现为农作物和草地居于前两位，两者之和高达总NPP的58.34％。其他植被类型中除灌丛和常绿针叶林外均不足总量的10％，其中，以荒漠和混交林的数值为最低。各森林类型NPP总量之和为0.779，占总NPP的29％。

在未来气候情景下，中国陆地生态系统NPP总体上可能呈现出先增加后减小的趋势，但不同研究结果间差异很大，甚至是完合相悖的结果。不同植被类型对未来气候变化的响应同样存在差异。

尽管过程模型和遥感模型在模拟陆地生态系统净初级生产力方面具有诸多优势，如：适用于区域和全球尺度的时空连续分析、有利于对未来气候情景的模拟预测等，但在模型应用中还存在着一定的不足，如：

(1)模型的不确定性分析

模型的构建是基于对现实过程的简化，在此过程中众多的假设和主观判断给模型带来了很多隐藏的误差。并且，模型参数和输入数据的不确定性同样影响着模型模拟结果的精度。但是，这些误差因素在传统的不确定性研究中往往被忽略[64]。尽管人们已经认识到对模型模拟结果进行不确定性分析的重要性，但是在目前的碳收支研究中，定量分析其模拟结果的不确定性仍然是一个亟待解决的问题。如表1中不同模型对NPP的估算结果差别较大，主要原因可能是模型结构、模型参数和输入数据的不同，但由此引起的NPP差异却可能掩盖真实NPP的大小，因此，对模型模拟结果的不确定性分析对模拟结果的准确性具有重要意义。

(2)模型过程机理的深入刻画

虽然目前的过程模型可以模拟出不同环境条件下植被冠层生理生态过程的动态变化，但是对这些变化的认识多停留在经验水平，并且我们对一些生态系统的过程机理还不是很清楚。如现有模型对生态系统碳、氮、水循环的耦合关系还没有较深入的描述，这需要建立在对这一关系的现实机理有较充分认识的基础上；对生态系统呼吸的模型构建往往受限于我们对其复杂过程的理解，因此，往往采用简化的方程形式[65]。

(3)碳循环模型与气候模式、水文模式的耦合

现有的陆地生态系统碳循环模型只考虑了垂直方向的通量，在空间上是相互独立的，并没有考虑水平方向的通量，如物质在大气中的平流传输、土壤水和营养物质在水平方向的移动等，这些不足均会给陆地生态系统碳收支模型的模拟结果带来很大的不确定性。

(4)遥感数据的准确性

由于遥感数据具有易获取，时空分辨率高，一些大尺度难于测量的数据信息可以通过遥感反演方式获得等特点，目前区域和全球尺度的过程和遥感模型多采用遥感数据作为模型的部分或全部驱动参数。但随着遥感技术不断发展的同时也暴露出以往遥感数据的质量问题，如，基于不同精度或质量的遥感数据可能会获得完全相反的结果。因此，基于遥感参数计算得到的净初级生产力同样存在着较大的不确定性，这需要我们在深入了解遥感数据的基础上对以往的模型模拟结果进行校正或剔除。而本文在对不同研究结果进行汇总 分析时，并没有考虑这一因素的影响，这将是下一步研究工作关注的一个主要问题。

第2篇：碳循环描述范文

地球竟然有“一大肚子水”

本世纪初，日本东京技术学院的科学家猜测，地球不仅仅是地壳的表层有水，很可能在地壳下面的地幔里，也有水。为了证实这个猜测，科学家做了个模拟的“下地幔”。下地幔是距地表650～2900千米的部分，主要成分是硅酸盐、金属的氧化物和硫化物，所以下地幔又称金属带。这个模拟的下地幔是按照真实下地幔中的元素和各自在地幔中所占的比例，由含镁、铁、钙、硅、氧等元素的混合矿物做成的。因下地幔中的化合物吸收了大量的水，所以矿物的发射光谱能够透露出其中的含水信息。根据检测到的数据进行模拟后发现，模拟下地幔中的物质里水含量占了0.2%。基于这个实验数据，科学家推测，地球内部的水是地表水的5倍多。

这个模拟实验的结果也得到了实际观测的佐证。前不久，美国华盛顿州立大学的一个地震学小组分析了将近60万份的震波图――地震穿过地球时产生的震波记录。他们注意到，在亚洲大陆下面地震波表现出了减弱的现象，而且速度也略有减慢。因为水可以减慢地震波的速度，所以大量的减弱和减慢的迹象可以预测那里存在着水。例如上图中左图是右图的一个横切面图，它呈现了下地幔中震波衰减的异常图像。两幅图片中，红色表示异常松软和脆弱的岩层，里面可能富含了水分；蓝色表示异常坚硬的岩石。根据这个发现，科学家推测在东亚所处位置的下地幔中，存在着一个非常巨大的水库，其中的含水量相当于一个北冰洋的水量。

此外，加拿大科学家还发现了地球深处有水的真实证据，这个证据就是一位业余淘宝者2008年在巴西发现的一小块脏兮兮的石头。科学家后来鉴定发现，这微粒竟然是尖晶橄榄石。不过这块石头仅仅被称为微粒，因为它直径仅仅只有3毫米。尖晶橄榄石是一种特殊矿物质，它形成于地幔上层和下层之间的过渡层，因为该区域具有超高压力和温度。如今它竟然出现在地面，不能不说是奇迹。通过进一步检测发现，这块尖晶橄榄石1.5%的成分是水分子。这个尖晶橄榄石样本其实表明，地幔的过渡层应该存在蓄水层，那里的含水量可能相当于地球表面水量的总和。

综合种种证据表明，地球的地幔区域应该存有大量的水，这改变了以往人们对地球内部成分的认识。

地球竟然能

“吃石头，吐钻石”

我们知道，地球上的绿色植物能“吃”二氧化碳，然后经光合作用转化为葡萄糖，并“吐”出氧气，从而完成植物的“碳循环”。而科学家推测，地球地层深处很可能会在某一段时间内进行一次碳循环，与植物不同的是，地球“吃”的是石头，“吐”的是钻石。

早些时候，科学家就发现，地球内部的地幔浅层部分，就会“吃石头，吐钻石”，因为目前地球大部分钻石均来自地表下不到19千米的地方。那里的钻石有着与地表岩石相同的组成成分，之所以这样，是因为地壳变动，把地表的岩石带到了较浅层的地幔，在那里，地幔内部的特殊环境把部分岩石“变成”了钻石，后来部分钻石又被金伯利岩带到了地表。金伯利岩是由火山爆发所产生的，这种岩石一直是人们寻找钻石的“指标岩”，寻找钻石矿就是由寻找金伯利岩开始的。

最近，美国的一个研究小组在巴西一个地区的下地幔、地幔对流上方及它们之间的过渡区，发现了6颗来自地幔深处的钻石。他们研究了这些钻石中碳原子的各种同位素，结果发现，这些碳元素多来自火山喷发的岩浆形成的岩石，即包含有少量碳-13的玄武岩。这说明，地球的下地幔也能“吃石头，吐钻石”，下地幔与地表之间在持续着一种“碳循环”――而这很可能是地幔大规模运动的一种规律。

最近，美国华盛顿卡内基研究所的科学家使用实验室的设备，模拟了地球深处的压力环境。在加压的过程中，科学家在设备里投入了一种新的岩石材料，这种岩石材料由二氧化碳转化而成，科学家将其称为聚合物二氧化碳。实验结束后，这种材料变成了一种“超级钻石”，这种钻石比一般钻石具有更优的品质特征。这个实验从一个侧面证明，当地表的岩石进入地幔以后，被地幔加工成钻石的概率极高，说明地球“吃石头，吐钻石”不但有事实依据，还有理论依据。

地球“肚里”

还埋藏哪些惊天秘密？

那么，地球“肚里”还有什么不为人知的惊天秘密吗？科学家认为，未来可能还会有新的相关发现。例如，科学家目前正在进行的“深碳观测计划”就包括，地球下面是否存在其他不为所知的生命形式。之所以要进行这个探索，是因为目前科学家已经发现了在地球表面下1600米左右的地方，还存在着微生物，那里的温度非常高；另外科学家还发现，一些细菌竟然可以生存在高达2万个大气压的环境里，而过去的研究表明，细菌或者其他形式的生命无法生存在超过几千个大气压的环境里。科学家因此怀疑，在更深的地球深处，还藏着存在包括另类生命形式等在内的诸多秘密。

第3篇：碳循环描述范文

1.（2019湖南）“知否，知否？应是绿肥红瘦！”在这个美好的季节里，下列属于生命现象的是（

）

A.流水潺潺

B.春雨绵绵

C.阳光灿烂

D.绿草如茵

2.（2019广东）造礁珊瑚虫体内的虫黄藻为其提供氧气和有机物，而造礁珊瑚虫为虫黄藻提供二氧化碳和氮、磷等无机物。虫黄藻和造礁珊瑚虫之间的关系是（

）

A.共生

B.竞争

C.捕食

D.寄生

3.（2019山东）谷雨是春节最后一个节气，谚语“谷雨前后，种瓜点豆”。这体现了哪些非生物因素对生物的影响（

）

A.阳光、温度

B.土壤、水分

C.水分、温度

D.空气、阳光

4.（2018新疆）具有镜花水月、蓄洪抗旱作用，被称为“地球之肾”的是（

）

A.农田生态系统

B.森林生态系统

C.湿地生态系统

D.湖泊生态系统

5.（2019江苏）食物链是指一定区域内各种生物之间由于食物关系所形成的的联系。有关食物链的叙述正确的是（

）

A.都是由藻类、苔藓等低等植物开始的

B.位于食物链第2个环节的生物通常是植食性动物

C.食物链遭到破坏不可能危及生态系统的平衡和稳定

D.食物链只表示生物之间的食物关系，

与能量流动无关

6.（2019山东）海带细胞中碘离子的浓度远大于海水中的碘离子的浓度，起直接作用的结构是（

）

A.细胞膜

B.细胞质

C.细胞壁

D.细胞核

7.（2019山东）2018年10月17日河南商丘一工厂发生火灾，现场作业的11名工作人员经抢救无效，不幸身亡。事后认领遇难者尸体过程中，用到了DNA鉴定。DNA主要存在于细胞的哪一结构中（

）

A.细胞壁

B.细胞膜

C.细胞质

D.细胞核

8.（2019四川）细胞室生物体结构和功能的基本单位，细胞的生活依靠细胞各结构的分工合作。下列细胞结构与功能的关系，错误的是（

）

A.细胞膜——控制物质进出

B.线粒体——能量转换器

C.细胞壁——控制物质进出

D.叶绿体——能量转换器

9.（2019山东）小明学习动植物细胞的结构后，设计概念图体现两者之间的关系，如图所示。则属于甲部分的内容是（

）

①细胞壁

②细胞膜

③细胞质

④细胞核

⑤叶绿体

⑥线粒体

⑦液泡

A.①⑤⑥⑦

B.②③④⑤

C.③④⑤⑥

D.②③④⑥

10.下列关于细胞的说法，正确的是（

）

①细胞都是由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核组成的；②根毛细胞和人的神经细胞中的能量转换器都是线粒体；③细胞分化一般不会导致细胞内的遗传物质发生变化；④人的成熟的红细胞的遗传物质主要存在于细胞核中。

A.②③

B.①③

C.②④

D.③④

11.（2019山东）花生是威海常见的农作物。下列有关花生生长发育的叙述，正确的是（

）

A.花生生命的起点为种子的萌发

B.花生生长需要根从土壤中吸收有机物

C.花生结果要先后经历传粉、开花和受精的过程

D.花生受精后子房和胚珠分别发育成果实和种子

12.（2018内蒙古）请你选出对相关植物正确的描述（

）

A.肾蕨、墙藓、满江红都靠孢子繁殖

B.苔藓植物只由一层细胞构成，可以当作监测空气污染程度的指示植物

C.银杏和卷柏都属于裸子植物，种子外无果皮包被

D.玉米种子的胚由胚芽、胚轴、胚根、子叶和胚乳组成

13.（2017湖南）下列关于种子植物的相关描述全部正确的是（

）

①红豆杉被誉为植物中的“大熊猫”

②种子萌发时，首先是胚芽突破种皮

③针叶林以松、杉等植物为主

④植物缺氮时植株矮小瘦弱，叶发黄

⑤裸子植物的种子没有胚

⑥导管在植物结构层次中属于器官

A.②③⑥

B.②④⑤

C.①⑤⑥

D.①③④

14.（2019湖南）走进岳麓山，小萌观察到树干上长了很多苔藓，以下原因分析不合理的是（

）

A.树干背阴

B.岳麓山空气质量好

C.树干湿润

D.树皮能提供有机物

15.（2019湖南）月球环境恶劣，是生命的禁区。但我国嫦娥四号搭载的棉花种子顺利萌发，摘下了“月球第一片嫩叶”的桂冠，科学家不必为种子萌发提供（

）

A.适量的土壤

B.适宜的温度

C.一定的水分

D.充足的空气

16.（2019湖南）如图一表示某淡水生态系统的食物链和食物网，图二表示图一中某条食物链各生物体内有毒物质的相对含量，图三表示该生态系统中碳循环的过程。请据图回答：

（1）请写出图一中具有四个营养级的食物链_______________________________________

_____________________________________________________________________________（答全才给分）。图二中的1对应图一中的生物是_____________。

（2）由于生活污水和生产废水未经严格的处理就排放，导致该生态系统的水质发生了恶化，水体中的生物种类和数量锐减，说明生态系统的______________有一定限度。

（3）图三中字母代表生态系统的成分，数字代表推动碳循环的生理过程，则D和E分别代表____________________________，②③分别表示____________________________。

17.（2019江苏）“四大家鱼”混合养殖是世界公认的生态养鱼杰作。如图是“四大家鱼”混合养殖示意图，据图回答：

（1）从生态系统成分分析，水草属于________，“四大家鱼”属于________，淤泥中的微生物主要属于__________。

（2）将含草鱼的一条食物链补充完整：___________________________________人。

（3）“四大家鱼”混合养殖在一个池塘里，其优势是充分利用水域的________________，以达到高产的目的。

（4）若气温升高，藻类等植物增加，会引起植食性鱼类增加，随之又导致藻类等植物减少，这一事实说明生态系统具有_________________能力。

18.（2018四川）图一是普通光学显微镜基本结构示意图，图二是人血涂片在普通光学显微镜下血细胞分布模式图，请分析回答下列问题：

(1)在显微镜下观察人血涂片，看到数量最多的血细胞是________(请填写图中的数字序号和细胞名称)。

(2)视野中具有细胞核的血细胞是________(请填写图中的数字序号和细胞名称)。

(3)若想将图二视野中的细胞③移动到视野中央，应将玻片标本向________方移动。

(4)若想将图二中细胞③的结构放大到最大程度，应该选用下列哪组镜头组合________(请填写正确选项字母)。

A.

①③

B.

①④

C.

②③

D.

第4篇：碳循环描述范文

关键词：课程设置；环境病毒学；环境微生物学；环境生物学；环境生物技术与工程；环境科学与工程

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0051-02

一、环境病毒学的知识范畴及特点

环境病毒学是通过研究病毒在生态环境中的行为达到防治环境污染目标的一门学科。病毒在生态环境中的行为主要包括生存、繁殖、进化和传播，是关于病毒种类和数量在空间和时间上的变化规律。防治环境污染的目标包括防治和监测有害病毒的污染以及利用病毒消除细胞生物或化学污染物。具体来说，环境病毒学可包括如下八个方面的内容。（1）发展简史1-4：如病毒的发现，病毒水质标准的建立过程以及从环境中提取病毒方法的建立过程；（2）研究方法1-3，5：如采用培养、免疫学和分子生物学方法监测病毒以及从环境介质中提取和分离病毒；（3）环境中病毒的多样性3，6-8：如动物、植物以及原核生物的病毒；（4）病毒在环境中的生存和繁衍1-4：如环境因子对病毒生存的影响和病毒感染宿主的动力学；（5）病毒在环境中的进化；8：如病毒起源、进化机制以及高危病毒进化预测；（6）病毒在环境中的传播1，9：如病毒在土壤和大气中的传播机制；（7）病毒的消毒1-2：如采用不同的消毒剂在不同的环境介质和条件下对不同病毒的消毒效果；（8）利用病毒防治环境污染—噬菌体生物技术3-4，10-11：如利用噬菌体杀死引起赤潮的蓝藻和引起污泥膨胀的丝状细菌以及噬菌体对地球碳循环中大气二氧化碳含量的影响。传统环境病毒学包括病毒的消毒和通过培养及免疫学方法对病毒进行检测。其内容是建立在大量的科学研究基础之上的确定性的规律认识。现代环境病毒学主要包括采用分子生物学技术研究病毒的生态行为、消毒机制以及监测方法以及利用病毒防治环境污染，特别是通过噬菌体生物技术消除生物和化学污染物。其内容处在快速发展中，具有较高的前瞻性，如病毒在土壤和地下水中的传播以及水生噬菌体的生态。环境病毒学具有涉及知识面广，分子生物机制突出和应用性强的特点。由于研究病毒在环境中的行为以及病毒通过专性寄生决定细胞生物的活性和生存，因此，环境病毒学的知识范畴较广，涉及不同的生态系统知识，如地质学、土壤学、水文学和大气学等，以及不同的生物知识，如动物学、植物学、细菌学和真菌学等。由于病毒无细胞结构，其生物过程的描述主要在分子水平上，分子生物学特征突出。环境病毒学不同于病毒生态学，其主要目标是防治环境污染，因此应用性较强。

二、《环境病毒学》课程设置状况及原因剖析

尽管众多高校设置了环境生物类专业，但开设《环境病毒学》课程的院校寥寥无几。本文作者于2006年在南开大学环境科学与工程学院为硕士研究生开设了《环境病毒学》选修课。至今尚不知有其它院校开设此课程。目前的课程设置状况可能由如下三方面的原因所致。其一，环境生物类专业的科教人员对环境病毒学在环境生物学中的特殊地位认识不足。很多人员偏重于将环境病毒学归于环境生物学的分支学科环境微生物学之下的一个偏狭的、更深层次和更加专门的次分支领域，忽略了病毒在结构、遗传和进化方面与细胞生物的巨大差别，病毒种群是由异质性群体相关基因组构成的准种并因此极具多样性和变异性，可直接影响甚至决定各种细胞生物的活性、生存、繁殖和进化的过程并进而在生态系统循环和平衡过程中具有关键作用，对防治环境污染有特殊意义。其二，师资力量不足。由于环境病毒学在国内高校属于新课程，师资培养尚需一段时间。一方面，课程会涉及不同的环境系统知识与不同的细胞生物和非细胞病毒生物知识的结合；另一方面，课程的部分内容具有前瞻性，教学材料需通过对科技文献的追踪和提炼来获得，增加了授课难度。其三，环境生物类专业的学生在基础生物学知识方面有待加强。这些知识包括分子生物学、基础病毒学、生物化学、细胞生物学、遗传学、以及基础微生物学、植物学和动物学。由于病毒的分子结构特征，分子生物学的基础知识尤其重要，是深入理解病毒生态行为机制的基础。

三、为环境生物类专业的研究生开设《环境病毒学》选修课的意义

为环境生物类专业的研究生开设《环境病毒学》选修课至少具有如下四个方面的意义。首先，有助于学生更好地理解环境议题。因为许多环境议题与去除有害病毒的污染和利用病毒消除污染物有关。如饮用水处理各工序对病毒的去除以防止人体感染病毒，污水处理的终端消毒以防治地表水的污染，城市固体垃圾渗滤液的处理以防治病毒对土壤和地下水的污染，各种水体处理后的水质病毒标准与监测，大气中病毒颗粒通过气溶胶和飞沫的传播，医疗设施中各种用具和器械的常规消毒，传染病爆发期间公共设施的消毒，病毒对规模化养殖和栽培的威胁，城市化与人口流动给防控病毒性传染病爆发所带来的挑战，水生病毒对不同水生生物群体数量的影响，噬菌体通过影响浮游光合细菌对全球碳循环的影响，噬菌体对污泥活性的影响和污泥减量化，以及噬菌体对赤潮爆发的控制等。由于环境问题的复杂性，解决环境问题需综合考虑多方面的因素，以防止在解决问题的同时制造出更多的问题。开设《环境病毒学》课程有助于环境生物类专业的研究生在思考和解决环境问题时将病毒作为影响因素和潜在的技术选择，设计更加完善的解决方案，提高综合解决环境问题的能力。环境病毒学有许多前瞻性研究领域，如用分子生物学手段监测环境中的病毒，病毒对环境中不同生物群体进化过程的影响，高危病毒的进化，以及用噬菌体控制环境中的有害生物。因此，开设《环境病毒学》课程将有助于环境生物类专业的研究生开拓新的研究领域和创新机会。

最后，开设《环境病毒学》课程可以吸引和培养环境生物类专业的研究生成为未来讲授该课程的师资力量。

参考文献：

[1]环境病毒学.郑耀通.化学工业出版社，北京.2006.

[2]Introduction to Environmental Virology. Gabriel Bitton.New York，Wiley.1980：326.

[3]Phage Ecology.Sagar M. Royal，Charles P. Gerba，Gabriel Bitton（eds.）. John Wiley & Sons，Inc.，New York. 1987.

[4]Markus G. Weinbauer. 2004. Ecology of Prokaryotic Viruses. FEMS Microbiology Reviews，（28）：127-181.

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[6]普通病毒学. 谢天恩，胡志红.北京：科学出版社，2002..

[7]水生病毒学.张奇亚，桂建芳.北京：高等教育出版社，2008.

[8]Origin and Evolution of Viruses. Esteban Domingo，Colin R. Parrish，John J. Holland（eds.）. Academic Press，Waltham.2008：533.

[9]Ronald W. Harvey，Joseph N. Ryan. 2004. Use of PRD1 bacteriophage in groundwater viral transport，inactivation，and attachment studies. FEMS Microbiology Ecology，（49）：3-16.

[10]G. Bratbak，F. Thingstad，M. Heldal. 1994. Viruses and the microbial loop. Microbial Ecology，（28）：209-221.

第5篇：碳循环描述范文

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 .

关键词：雷达；SAR；InSAR；D-InSAR；极化干涉雷达（Pol-InSAR）

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

中图分类号：TP73 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0202-01

1雷达遥感原理

1.1 雷达的定义

雷达是对目标进行检测和定位的电磁设备。

1.2 雷达工作的基本原理

基于目标均反射或散射电磁波，雷达利用回波信号的时间特性探测目标的距离，利用回波信号的多普勒特性探测目标的速度，利用天线波束的方向性探测目标的角度，利用信号带宽特性或相位历史分别探测目标高分辨率距离或角度信息。

1.3 为什么要采用侧视的工作方式

雷达在“距离”向上有一个视觉，所以必须在旁边进行观测。如果垂直照射地面，那么总会有两个点具有相同的距离，轨迹的每一边各有一个，于是图像自身就会折叠，轨迹右边的点和相应左边的点就会混在一起。

1.4 电磁波极化特征及其表征

极化的定义：电磁波的电场特性被称为极化(Polarization)，它与所选择的空间坐标系是无的。通常，在垂直于传播方向的平面内的电场矢量的轨迹为一椭圆，即电磁波为椭圆极化的，在特殊情况下，表征为线极化和圆极化。极化是各种矢量波共有的一种性质。对于各种矢量波来用一个场矢量来描述空间某一个固定点所观测到的矢量自旋随时间变化的特征。

1.5 目标特性参数

几何特性：粗糙度，几何形态，方向方位，点目标，面散射，体散射。

介电特性：主要与含水量相关，也与含盐量有关。

1.6 几何特性

视角、入射角、俯角，局部入射角；

视线向、斜距（近距、远距）、距离向分辨率，地距、方位向、方位向分辨率；

透射收缩、顶底位移、阴影。

1.7 成像模式

Stripmap（条带式）：随着平台的移动，天线的指向保持不变。天线基本上均匀扫过地面，得到的图像也是不间隔的，该模式对于地面的一个条带进行成像，条带的长度仅取决于平台移动的速度，方位向的分辨率由天线的长度决定。

Spotlight（聚束式）：通过扩大感兴趣区域的天线照射波速角度，可以提高条带模式的分辨率。这一点可以通过控制天线波束指向，使其随着雷达飞过照射区而逐渐向后调整来实现。一次只能对地面的一个有限圆域进行成像。

Scan(扫描模式)：在一个合成孔径时间内，天线会沿着距离向进行多次扫描。通过这种方式，牺牲了方位向分辨率（或方位向视数）而获得了宽的测绘带宽。

2极化与干涉SAR的技术发展

2.1 SAR的概念

合成孑L径雷达（Synthetic aperture radar）是一种高分辨率相干成像雷达。高分辨率在这里包含两方面的含义：即高的方位向分辨率，足够高的距离向分辨率。

2.2 InSAR的几何原理

由于入射角的差异使得两幅SAR图像不是完全重合，对它们进行配准处理后，配准后的图像对进行复共AVE相乘就得到了复干涉纹图(interferogram)。

2.3 常规D-InSAR测量技术

对于多数的重复轨道干涉测量来说，轨道并是完全重合，因此干涉相位信号同时包含地形信息和视线向位移信息。将去除地形信息得到目标运动速度或变形量的方法称为“SAR差分干涉测量”（DinSAR）。

2.4 极化干涉雷达(Pol-InSAR)

传统干涉SAR测量除了用于获取高精度的DEM和探测地表形变外，另外一个重要的应用就是获取与自然散射机理有关的物理参数。但是，三个因素限制了传统的单频、单极化干涉SAR在这个领域的应用：很难解决哪怕是用最简单的散射模型表示的反演问题，因为数据所能提供的独立参数太少；对干涉条纹图的正确解释有很大的困难，因为难以确定有效散射中心的位置；传统干涉SAR测量无法消除一个分辨率单元内由于散射中心高度差引起的谱去相干。

3SAR的应用

DinSAR可监测陆地表面和冰雪表面的微小（毫米级到厘米级）形变，监测的时间间隔从几天到几年，可以获取全球的、高精度、高可靠性的地表变化变化信息，能够有效益测地面沉降、火山活动、地震。

极化SAR的应用。基于不同的极化获取不同的地物特性，极化SAR可应用于农业、海冰、森林、水文等方面。如农业方面：作物估产、水文方面：土壤水分评估、积雪制图。

极化干涉SAR（Pol-InSAR）的应用：基于极化干涉SAR的优点可用于森林树高估计、植被覆盖区的DEM生成、地表土地类型分类。

4总结

雷达数据能够弥补光学影像在时间和空间上的局限。作为辅助数据源，雷达数据能够提供光学影像所不能比拟的空间特性，其所提供的地物纹理和形态信息能够更好地反映地物相关布局特性。可广泛应用于测绘及制图、农业、林业、地质、海洋。国际星载SAR发射计划重视林业相关应用；日本的ALOS PALSAR，系统接收存档SAR数据，目标是为全球碳循环研究做贡献；美国未来卫星发射计划DESDynel，InSAR+VCL，主要目标之一也是森林生物量探测；欧洲空间。

未来首选卫星发射计划BIOMASS；德国TerraSAR-X Tandem计划，干涉测量有利于森林参数定提取。极化、极化干涉、高空间和多频应用技术是未来的发展方向。

参考文献：

第6篇：碳循环描述范文

关键词：遥感技术；环境监测；应用；水环境监测；大气环境

一、水环境遥感监测技术的应用

水环境遥感监测的任务是通过对遥感影像的分析，获得水体的分布、泥沙、有机质、化学污染等状况和水深、水温等要素的信息，从而对一个地区的水资源和水环境等做出评价，为环境、水利、交通、航运等部门提供决策支持。应用遥感技术，可以快速监测出水体污染源的类型、位置分布以及水体污染的分布范围等。水体及其污染物的光谱特性是利用遥感信息进行水环境监测和评价的依据。

1、水体富营养化监测

水体富营养化是指氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象，这种现象在江河湖泊中称为水华，在海中则叫做赤潮。水体富营养化遥感监测是通过分析水体反射、吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特征与富营养化水质参数浓度之间的关系 ，建立富营养化水质参数的定量遥感反演模型，并分析各水质参数之间的相关性 ，建立适当的富营养化评价模型。利用卫星遥感进行大范围湖泊、海洋富营养化空间分布及动态评价，具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势，还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向以及影响范围等特征。

2、悬浮固体

水中悬浮固体（ss）含量是水质指标的重要参数之一。SS不仅可以作为水体污染物的示踪剂，其含沙量的多少还直接影响水体的透明度、水色等光学性质。一般来说，对可见光遥感而言，0.58～0.68um对不同泥沙浓度出现辐射峰值，即对水中泥沙反应最敏感，是遥感监测水中悬浮物质的最佳波段。在实际监测当中，选择与悬浮物质浓度相关性好的波段，结合实测悬浮物质的数据进行分析，从而建立特定波段辐射值与悬浮固体浓度之间的关系模型，然后进行反演得出悬浮固体的浓度。

3、油污染

遥感监测油污染不仅能够发现污染源、确定污染的区域范围和估算油的含量，而且通过连续监测，能够得到溢油的扩散方向和速度，预测将会影响的区域。

4、热污染

由于人类活动向水体排放的“废热”引起环境水体的增温效应而产生的污染称之为水体热污染。水体热污染可直接影响到水生生物的多样性，导致局部生态系统的破坏，从而影响人类的生产生活。遥感监测水体热污染是一种有效的宏观监测手段，目前主要的探测方法有热红外遥感和微波遥感。

二、大气环境遥感监测技术的应用

1、臭氧层监测

臭氧对低于0.3微米紫外区电磁波具有较高的吸收能力，基于此，臭氧层臭氧含量多少的测定可通过紫外波段进行。吸收带在2.74毫米位置，应选用11083MH2频率的地面微波辐射计与射电望远镜进行大气中臭氧垂直分布的监测，如大气臭氧不断增加其含量，将导致温度不断上升，这种情况下，可选用红外波段进行大气臭氧层监测。

2、监测大气气溶胶

大气气溶胶一般是指烟、雾、尘等。这些大气气溶胶的形成往往是因为火山爆发、火灾及工业废气等。污染物位置及范围的确定可以直接通过遥感图像进行分析，同时预测、预报时可遵循其位移情况及发展规律进行分析。如漂浮于低空的尘埃，可利用对植物受害程度的监测进行间接研究。

3、监测有害气体

二氧化硫氟化物等有害气体在人为、自然条件下产生，这些有害气体对生物肌体将造成严重的危害，一般选用间接解译标志进行，受污染后植被反射红外线的能力将有所降低，与正常植被相比，受污染后植被的颜色、纹理与动态标志都发生了极大的改变，如彩红外图象颜色会变暗，树木郁闭度降低等，通过这些特性可以对污染情况进行间接分析。

4、监测城市热岛效应

城市热岛效应是由于城市人口密集、产业集中，进行形成了市区温度比郊区温度高的小气候情况。这种现象属于大气热污染气候，一般对城市热岛效应进行监测的方式都会选用流动观测结合定点观测的方式。但这种方式具有较高的成本、其监测范围较小，同时很容易受到各种因素的影响，其极限性较大。遥感技术在城市热岛效应监测中的应用，不仅提高了监测的精确度，还降低了成本。并实现了定性到定量、静态到动态的转变，实现了较大范围同步监测，同时可以对城市热岛效应内部热信息的区别进行提取与分析。

三、土地环境遥感监测技术的应用

目前不断出现环境变化问题，如全球碳循环的量化与气候变化的生物反馈，要求数据对大面积土地覆盖特点进行描述，遥感技术主要以人造卫星为基础，是一个强大的制作陆地覆盖图工具，通过光谱的差别对土地覆盖类型进行分类。从上个世纪80年代起，在全球变化、可持续发展中遥感数据已经得到了广泛地应用。作为全球变化研究项目的重要组成部分，土地利用与土地覆盖研究在遥感技术的应用下取得了不错的成绩。

作为环境的主要组成成分，植被可以对区域生态环境进行反映，还是解译土壤、水文等因素的标志。在大型植被、生物物理及生态学参量研究、估算中遥感技术的应用十分有利。应用遥感图像可以进行临时分析，同时还可以将附近地区全面的数据提供给相关部门，随着遥感技术水平的提升，可以有效提高植被指标的准确度，如叶面积指数、单位面积等。

按照气候、可燃物积累及含水量等因素，促使卫星遥感技术结合地理信息系统与全球定位系统，可以对森林火灾可能发生的区域、时段及等级进行准确预测，这样可以对火灾产生的损失降到最低，并能第一时间选用行之有效的措施进行有效处理。

四、结束语

综上所述，随着科学技术水平的不断提升，遥感技术作为环境监测的重要技术之一，其监测结果是否准确，对生态环境可持续发展具有关键性的作用。在环境监测中，应对国际资源环境卫星系统进行充分利用，加大我国环境监测遥感技术的应用力度，完善环境监测体系，为人类的发展及美化环境提供一份可靠的保障。

参考文献

[1]陈琳；王浩；；遥感技术在我国环境监测中应用现状及展望[J]；科技资讯；2007年18期

第7篇：碳循环描述范文

关键词：生态足迹；研究进展；展望

一、生态足迹方法简析

生态足迹（Ecological footprint，简称EF），或称生态空间占用，是由加拿大生态经济学家William Rees等在1992年提出，并由其博士生Wackernagel完善的一种衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的方法。

二、生态足迹理论研究进展

（一）计算方法改进

1.过程分析法

综合法由Wackernagel提出，后经Wackernagel、Monfreda等的改进，已趋于完善。综合法利用整合的国家级数据，通常用于国家层级的生态足迹计算，应用较为规范。但是综合法在计算过程中，由于受到统计资料的限制，影响了它对政策制定的作用。

成分法最早由Simmons等提出，后经Barrett等的进一步改进后也日趋成熟。成分法以人类的衣食住行活动为出发点，通过物流分析（MFA）得到主要消费品消费量及废物生产情况，通过生态足迹计算了解物流带来的环境压力，适用于省市、地方、企业、大学、家庭乃至个人的生态足迹核算。但由于数据收集困难，我国采用成分法的研究至今还很少见。

2.投入-产出分析法

Bicknell最早将投入-产出分析法应用于生态足迹的计算中。Ferng在Bicknell之后，将改良的算法应用于台湾能源生态足迹分析之中，建立货物和服务的最终消费，终端能源消费和一次能源需求之间的联系。我国学者刘建兴将投入-产出分析法应用于中国产业经济结构和环境影响分析。赖力等综合了Bicknell和Fering算法的优缺点，分析了江苏省生态足迹。

3.能值法

能值的概念是由H T Odum于20世纪80年代后期提出用以分析复杂的动态的生态系统，并作为一种环境政策评估工具。Zhao Sheng等应用能值分析理论对生态足迹计算进行了改进，弥补了生态足迹以土地生产能力为限制的缺点，并以甘肃省为例进行了实证研究。

（二）大跨度时间序列研究

生态足迹模型最初是计算基于某一时点的生态足迹，时间序列的生态足迹计算是对其静态性的一种改进与完善。Hemult研究了1926-1995年澳大利亚的生态足迹。Wackernagel讨论了澳大利亚、菲律宾以及韩国1961-1999年的生态足迹。但是生态足迹计算依旧局限在事实的基础上，缺乏针对未来的预测。为克服上诉不足，诸多学者采用趋势预测法和多情景模拟分析方法对生态足迹进行趋势预测。

（三）计算项目完善

生态足迹分析没能把自然生态系统提供资源、吸纳废弃物的功能描述完全，忽略了地下资源和水资源的估算，也没有考虑污染的生态影响与污染生态足迹。Manfred等以澳大利亚为例，增加了CO2、CH4、N2O、CF4、C2F6等温室气体因素。赖力等在计算江苏省生态足迹时加入了污染消纳地，加强了对污染、生态破坏的衡量。

（四）均衡因子和产量因子改进

Monfreda等提出了“global hectares”全球公顷的概念，采用世界平均生产力数值在计算具体国家（地区）内部的生态足迹时会造成很大误差,对区域制定有效的可持续发展决策的直接政策意义并不明确。Haberl提出“实际土地需求”概念，用实际产量代替世界平均产量或实际土地利用量代替固定的当量因子。

（五）复合模型构建

生态足迹作为一种偏重生态的可持续评估手段，往往难以全面地反应区域可持续发展能力。张志强等在计算1999年全国各省（区市）生态足迹时，引入万元GDP的足迹。Kurt从全球碳循环系统与能量价值角度出发，构建了生态价值附加的生态系统-经济投入产出复合模型，从而弥补了生态足迹模型的不足。

三、启示

（一）空间尺度

我国生态足迹的研究主要集中于西北和地区级尺度的研究，基于小流域或家庭、个人的生态足迹计算在我国还很少见。研究这种区域和局部的生态足迹有利于制定局部可持续发展规划。同时，加强不同经济发展水平地区以及城市和乡村的生态足迹对比研究，可以更好地解释区域发展与生态足迹的关系。

（二）研究领域

生态足迹时间序列研究在我国并不多见，尤其是对生态足迹的预测。加强对长时间跨度的时间序列动态研究，能够对地区可持续发展起到警示作用，从而指导区域土地利用规划与城市规划的制定。

（三）研究方法

加强评价因子的研究，同时建立生态足迹与其他社会经济指标相结合的模式，形成复合的指标体系，使评价结构更加合理。同时，有必要加强学科之间的合作，进一步完善理论和方法中存在的漏洞，使生态足迹方法更加完善，更好地为可持续发展服务。

参考文献：

1.Wackernagel M,Onisto L,Bello P,et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological Economics,1999(29).

2.Wackernagel M,The ecological footprint of Santiago de chile[J].Local Environ,1998.

3.Monfreda C,Wackernagel M,Deumling D.Establishing national natural capital accounts based on detailed ecological footprint and biological capacity assessments[J].Land Use Policy,2004.

4.公华林.基于生态足迹投入-产出模型的山东省可持续发展研究[D].山东师范大学,2009.

5.Simmons C,Lewis K,Barrerr J.Two feet-two approaches:A component-based model of cological footprinting [J].Ecological Economics,2000.

6.Barrett ponent ecological footprint:Developing sustainable scenarios[J].Impact Assess Project Apprais al,2001.

7.Bicknell K B,Ball R J,Cullen R,et al.New methodology for the ecological footprint with an application to New Zealand economy[J].Ecological Economics,1998.

8.Jiun-Jiun Ferng.Toward a scenario analysis framework for energy footprints[J].Ecological Economics,2002.

9.刘建兴,王青,顾晓薇,李广军.投入产出法在我国生态足迹研究中的应用[J].东北大学学报,2007(4).

10.赖力,黄贤金,刘伟良,赵登辉.基于投入产出技术的区域生态足迹调整分析――以2002年江苏省经济为例[J].生态学报,2006(4).

11.Zhao S,LiZ Z,LiW L. A modified method of ecological footprint calculation and its application[J].Ecological Modelling,2005.

12.章锦河,张捷.国外生态足迹模型修正与前沿研究进展[J].资源科学,2006(6).

13.Helmut Haberl,Karl-Heinz Erb,Fridolin Krausmann.How to calculate and interpret ecological footprints for long periods of time:the case of Austria 1926-1995 [J].Ecological Economics,2002.

14.Mathis Wackernagel,Chad Monfreda,Karl-Heinz Erb et al . Ecological footprint time series of Austria,the Philippines,and South Korea for 1961-1999:comparing the conventional approach to an ‘actual land area’ approach[J].Land Use Policy,2004.

15.张波,王青,刘建兴,顾晓薇.中国生态足迹的趋势预测及情景模拟分析[J].东北大学学报(自然科学版),2010(4).

16.Manfred L,Shauna A,Murray.A Modified Ecological Foot-print Method and Its Application to Australia [J].Ecological Economics,2001.

17.赖力,黄贤金.全国土地利用规划目标的生态足迹评价研究[J].农业工程学报,2005(21).

18.Rees W E.Ecological footprint appropriated carrying capacity:what urban economics leaves out[J].Enviroment and Urbanization,1992.

19.Helmut Haberl,Karl-Heinz Erb,Fridolin Krausmann.How to calculate and interpret ecological footprints for long periods of time:the case of Austria 1926-1995 [J].Ecological Economics,2002.

20.张志强,徐中民.中国西部12省(区市)的生态足迹[J].地理学报,2001(5).

第8篇：碳循环描述范文

关键词：园林景观设计；小区；用途；景观环境

经济水平的飞速上升，提升了人民的生活水平，城镇居民在居住上也获得了重大改善。同时，居住环境所受的污染也变得更加严重，这些降低了人民生活质量，使得生态系统变得不平衡。出现这些问题后，人民开始慢慢意识到环境确实很重要，因此在买房子时更重视楼盘景观与绿化氛围的营造，从“买房子”变成了“买环境”，这些改变让住宅小区的整体水平更上一层楼。

一、 住宅小区园林景观设计的用途

社会经济迅速发展，提升了人民的生活质量，人们对住宅小区的园林景观环境越来越看重，对住宅环境也有着越来越高的要求，因此园林景观设计的用途与作用也得到了很好的体现。

1、 生态效益

城市居住区就好比一个完好的生态系统，而住宅小区园林就是构成它的至关重要的系统之一，它对生态环境的服务功能有：降低空气粉尘；提高环境湿度与降低环境温度；保持供氧平衡与维持碳循环；安全防护；将保持水土维护水循环；减弱噪音；较少空气污染等等。城市30%的面积都是用来居住的，它是构成城市的主要组成部分。所以，住宅小区是城市生态必不可少的一部分，住宅小区环境的优劣对城市的生态质量影响颇大。城市化的发展越来越迅速，使得环境问题也变得恶劣起来，混凝土森林这个问题一直打扰这人们，他们极度需要良好健康的住宅条件。近几年一些 “绿色小区” 、 “生态小区” 不断涌现， “生态” 二字成了房地产的一大卖点，这充分反映了人们对住区生态环境的需求。

2、社会效益

住宅小区园林景观环境还向居民提供公共活动场所。它既可向住户提供开放的公共活动场地， 也可满足住户个人的私密空间需求。住区公共场所不仅可以通过绿化的环境、 美化的围墙、小品设施吸引住户走出居室， 为住户提供与自然界万物的交往空间，还可以就近为住户提供面积充足、 设施齐备的软质和硬质活动场地，使之加入公共活动的行列，提供住户之间人与人的交往场所，同时增强居民的家园归属感，提高生活文化品位，进而从精神上创造和谐融洽的社区环境。

3、景观环境效益

住宅小区园林景观环境质量直接影响着人们的生理、心理以及精神生活。良好的住宅小区园林景观环境会让居民领略到鸟语花香、 心旷神怡的美好感受。渴望回归自然，亲近自然，注重环境和绿化，这是消费者环境主义意识的复苏。

4、经济价值

加快住宅建设，不仅是解决人民住房问题的需要，也是开拓住宅市场、 形成消费热点、 培植国民经济新增长点的需要。好的住区环境有助于提高住区的市场竞争力， 增加销售速度与入住率，提升开发利润。 随着人类对环境问题的日益重视，良好的社区内外环境已成为房产市场中的有利因素。因为景观是活的，景观随时间而生长、 扩大、 美化，与建筑不同，景观从来都是随时间推移而增值。为确保在今后长远期的换房及房产转让中居于有利地位，就不能不在房屋购置时考虑景观环境因素。经济杠杆使人们切实体验到了住宅小区园林景观的潜在价值。

二、城市住宅小区园林景观设计

1、生态化的设计 。所谓生态住宅小区就是指：在保证社区各项功能正常运行和维护社区内居民较好生活质量的前提下，尽量减少人均生态基区面积的居住社区。 学者们一致认为：生态居住区应该达到节能、节地、节约资源、节省材料、太阳能运用，无害化、减少废弃物、注重材料、能量和资源的重复运用和循环运用等要求。生态居住区的目的，就是把可持续发展思想和生态学原理运用于居住社区的设计和规划之中，尽量减少对大自然的破坏，达到人与自然的和谐共生。

2、体现地方特色， 因地制宜。特色是绿化设计中非常重要的一环，必须根据不同地域的气候特点，居民生活习惯和对户外活动的要求不同，做出不同设计。由于北方四季分明，冬春风沙大，因此绿化首先从防护功能出发；夏季应考虑通风，遮阴降温的作用。楼间绿地应有足够的遮阴乔木。其次，为了方便居民的户外活动，在空间组织上应考虑不同年龄段居民的需求；在道路，小广场的安排上，还必须考虑日常生活上的行动方便以及突发事件发生后的防灾及人员疏散问题，因此绿化种植不应阻碍交通。例如：重庆龙湖 “香樟林”小区保留和适当移植了基地中原有的数十棵香樟树， 营造了优美的绿化环境。景观设计还应发挥住区周围环境背景的有利因素， 或是借景远山，或是引水入区，创造山水化的自然住区，同时， 景观设计也应与建筑设计有机地结合起来。

3、景观设计与建筑设计有机结合。建筑的风格是景观设计风格的基础， 景观设计的风格取向必须考虑建筑的特色。如具有巴渝民居特色的住区，建筑具有典型的地方特色和语汇，景观设计应崇尚“自然天成 ”、 “依山就势”、 “随高就低 ”的艺术效果。如深圳万科房地产开发的深圳“第五园”，原创的现代中式住宅打造出前所未有的现代中式住宅院落，让天井、 前庭、 后院出现在现代人的生活里， 在整体规划设计上，对中式传统住宅形式进行现代手法的演绎， 展现了项目对“实现人文自然 ”的现代中式居住观的追求和探索，整个项目给人一种古朴典雅而又不失现代的亲和感。

4、明确居住区功能要求。根据居住行为学的原理， 住区的公共景观设计应具有明确的功能要求， 它的重点功能是针对婴幼儿、 老年人， 因为住区户外环境是其主要户外活动空间。这一前提是确定空间的大小、 铺装的质感、 地面的高差等的着手途径。住区景观对所有住户具有心理调适的功能，能给人以家园感，促进社区居民民主和自主精神的形成。居住区的景观兼顾了“动 ”、 “静”两大功能， 居住需要的“动”包括运动、 健身，所以居住区有篮球场、 网球场、 羽毛球场等， 儿童玩耍、 老人跳舞、 健身的集散场都属 “动”的部分， 而人们休息赏景、 下棋等则属静的部分。设计时， “动”的区域应安排在远离住宅建筑物的区域， 或集中设置在会所等地，以免干扰居民的正常休息。

5、深化中心、创造围合感与层次感。规划住宅小区的景观时要强化中心景观、注重层次清晰、对住宅小区设计的好坏评价中，层次感显得至关重要，居住区景观设计的空间供应多种多样，有私密空间、公共空间、半私密空间，每个空间还都紧密的联合在一起，动静的变化非常有序，人们可以切身体会到人性化的空间，良好的环境，并流连忘返。住宅小区本来就是由人性化的多个小空间组成，人民从形式、尺度不一样的空间挑选出自己满意的空间，划分空间不但可以从建筑的围合方面出发，还能依靠植物创造出“疏而不漏，围而不闭”的感觉。根据灌木、乔木的紧密搭建，错综复杂，能够形成多种多层次的空间。

三、结束语：

经济水平的飞速上升，提升了人民的生活水平，城镇居民在居住上也获得了重大改善。但是由于城市住宅小区园林景观设计问题能把各个时期的不同文化特征与社会经济展现出来，因此，其具有巨大的研究意义。而社会发展的形式所需，使得这门学问的研究需要我们的眼光要变得更加开阔。应用生态园林的特点，将满足用户居住要求作为己任，创建出景色优美的美好生活环境，这也是所有设计者们共同的目标。

参考文献：

[1] 廖德梅，司马列东. 居住区景观设计研究[J]. 山西建筑， 2009，（04） .

[2] 张如龙. 现代商品房居住区的园林景观设计[J]. 民营科技， 2011，（12） .

[3] 刘艳青. 居住区景观设计的探讨[J]. 价值工程， 2010，（35） .

第9篇：碳循环描述范文

关键词：探地雷达；分类；技术特点；原理；工作流程

中图分类号：P631 文献标识码：A

1.研究背景

探地雷达作为一种高效、无损、便捷的浅层地表物理探测仪器，已广泛应用于地质探测、地下石油矿产勘探、桥梁工程、建筑工程、城市地下管检测等地质领域。它利用地下不同媒介间存在电磁参数差异的特征，通过向地下发射高频电磁波并接收反射信号，对比分析发射信号与回波的时域、频域特性来研究和推断浅层地质结构和物性特征。与反射地震、地震CT、高密度电法、地震面波等传统的地球物理方法相比，探地雷达具有快速便捷、操作简单、抗干扰和场地适应能力强、探测分辨率高等方面的优势，尤其自计算机和微电子技术得到飞速发展以来，探地雷达的仪器设备和数据处理能力都得到大幅提高，它在工程应用中发挥的作用也日益剧增。本文通过总结探地雷达的技术特点及分类，研究探地雷达的工作机理，探讨探地雷达技术在林业探测中的应用，以促进我国探地雷达的发展。

2.探地雷达基本组成及分类

探地雷达主要由天线与收发单元、雷达主机和便携式计算机3部分组成。其中，天线与收发单元负责电磁波的发射与回波信号的接收，不同的雷达机制可能采用不同的天线类型及收发单元；雷达主机（嵌入式数据处理模块）负责收发信号的控制，以及对回波信号的预处理工作；计算机主要负责参数设置、图像显示和后期处理工作。

探地雷达的种类很多，以发射信号的不同调制方式大致划分为5种类型，它们具有各自的特点，有些体制之间还存在着应用上的互补，这5种调制方式分别如下：

（1）调频连续波

调频连续波方法常用于浅层或表层（2m以内）地下目标的探测，如机场跑道和高速公路等表层中的结构异常或孔穴的探测。它的基本原理为：利用收、发电磁波的差频分量来推算时间延时，进而结合电磁波在介质中的传播速度确定目标体的深度。其优点为：分辨率高，发射频谱易于控制，具有很宽的动态范围；它的主要缺点为：体积大、成本高、系统比较复杂，抗干扰能力差。

（2）脉冲展宽-压缩技术

该项技术已成熟的应用于探空雷达中，它的收发端采用一对具有宽带特性的对数周期天线或对数螺旋天线。它发射线性调频脉冲，接收端采用匹配滤波器技术实现脉冲压缩。它的最大优点是分辨率高，特别适用于对地下细长目标物（如管道等）的探测。

（3）连续波

点频连续波发射技术的发射信号可以是点频，也可以是一些特定间隔的频率，接收端采用孔径天线接收，它的分辨率主要由测量孔径的大小决定。它的主要优点是发射频带窄，天线系统容易设计，而且不需要采用高速数据捕获。它的主要缺点为技术要求苛刻。

（4）极化调制

根据收发天线的设置不同，极化调制方法主要分为线极化和圆极化，相对而言，采用圆极化特性的天线更有优越性。然而，随着极化矢量的自动旋转，接收信号的包络与细长目标的方向无关，由线极化造成的方向性不灵敏给探测带来了困难。

（5）幅度调制

根据发射波的特征，探地雷达系统采用的幅度调制方式通常分为两种：一是脉冲调制雷达，它的发射波是经载波调制后的窄脉冲，载波频率通常为几十兆赫兹，发射带宽相对较窄，接收机采用常规解调技术提取回波脉冲的包络，主要用于冰、淡水或地质层的探测。

另一种幅度调制雷达是冲激脉冲雷达，它主要用于浅层（几米到十几米）高分辨率探测，可用于地下埋设物、结构空洞等探测。它的基本原理为：发射机采用宽带天线向地下周期性的发射无载频冲激脉冲，回波信号经时域取样变换为低频信号，再经图像处理形成探测区域的地下剖面图。冲激脉冲探地雷达的脉冲宽度很窄（几个纳秒），因此它的频谱宽度很宽，雷达具有很高的分辨率和较深的穿透深度。此外，冲激脉冲雷达结构简单、成本低、技术成熟，是目前应用最广的探地雷达体制。

3.探地雷达基本工作原理

3.1 电磁波在有耗介质中的传播特性

探地雷达的核心技术是获取电磁波在有耗介质中传播时所携带的有效信息。电磁波的传播特性由麦克斯韦方程组描述，表1给出了麦克斯韦方程组的积分形式及本构关系。

其中麦克斯韦安培定律①揭示了磁场是由电流或者时变的电位移矢量激发产生；法拉第感应定律②描述了时变磁场能激发电场的基本规律；高斯磁定律③阐述了磁场是一个螺线矢量场；高斯定律④阐明了电场是由电荷激发产生的，即电场的电位移矢量在闭合曲面S上的通量，等于该曲面包裹住的体积V内的电荷总量。媒质的本构关系描述了电磁场与材料属性之间的关系，不同媒质的介电常量、磁导率和电导率一般不同，探地雷达就是运用了这种特性来获取地下目标物的信息。由麦克斯韦方程组可知：时变的电场能够产生时变的磁场，时变的磁场同样能够激发时变的电场，它们相互激发并向前传播，就形成了电磁波。通过麦克斯韦方程组可以得到平面电磁波在无耗介质（真空）中的传播方程，如公式（6）所示。其中E0为电场的振幅，w为电磁波的角频率，k为沿电磁波传播方向的一个矢量，其大小如公式（7）所示。

（6）

（7）

3.2 探地雷达的雷达方程

电磁波的本质是时变的电场和时变的磁场相互激发产生链式传播，它在媒质中会产生能量损耗。对于探地雷达而言，它探测的媒介一般为土壤、岩石、马路沥青等，电磁波在这些媒介传播的过程中以电损耗为主，它的具体表现为：电磁波在导体中转化为电流而耗散，在不良导体中，极性分子会在时变电场的作用下不断改变排列方向而相互摩擦，电磁波的频率越高，分子的运动越剧烈，转化为的内能也越多，造成电磁波的能量损失。此时，矢量因子k转换为一个复数矢量，它的表达式转化为式（8），电磁波在传播过程中，除了相位以传播常数β随距离变化外，其幅值也要以衰减常数α随距离指数衰减。

（8）

当发射的电磁波能量一定时，探地雷达接收信号的能量强度也与目标物的形状、天线的增益等参量相关，如探地雷达方程（9）所示。其中Pr为接收功率，Pt为发射功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，λ0为发射波长，S为目标的雷达截面积，R为雷达与目标的距离，L01、L10分e表示发射天与地面的耦合系数和接收天线与地面的耦合系数，Ls表示整个过程中由于介质产生的损耗、α则表示地层的衰减因子。由于要保证接收机接收到的信号能量不能被噪声淹没，因此探地雷达探测深度受到了限制，这就是探地雷达适用于浅层地表探测的原因。

（9）

此外，探地雷达的探测精度与电磁波的频率密切相关，频率越高，分辨率越高。因此，在使用探地雷达探测前，需要根据目标物的几何特点及埋藏深度、地下媒介的属性等多种因素选择探地雷达型号及特征参量。

3.3 冲激型探地雷达的工作原理

冲激型探地雷达应用最为广泛，它的测距原理如图1所示。发射机发出周期脉冲电磁信号，电磁波在行进过程中遇到两种不同介质的交界面时发生反射，部分反射能量被接收机接收。若电磁波由发射到接收相隔的时间为t，v为电磁波在介质1中的传播速度，则由几何关系得到反射面（目标体）的深度z表达式（103.4 探地雷达的工作流程

通常，探地雷达的工作流程分如下5步：（1）对目标体特征与所处环境进行分析，建立测区坐标，布置测网；（2）选择测量参数。它包括天线中心频率、采样率等；（3）建立测区各种目标体的探地雷达图像特征；（4）利用宽角法等方法确定地层的电磁波速度；（5）完成实地测量，整理报告。

4.探地雷达在探测植物根系中的应用

植物根系在植物的生长发育、生态系统功能以及碳循环过程中具有重要作用，利用探地雷达获取根系的直径大小、生物量、空间分布和三维构造等参数是目前林业学科研究的热点话题之一，在植物根系的制图、根径大小、根系生物量的估算等方面均取得了一定的研究成果。当前国内外常用方格作为布线方式，对根茎3D图像的反演过程较为复杂。根据树根由中心向外辐射的生长特点，在走线布局时可以改变原有的方形网格布局，而是改用一簇以树木本身为圆心的同心圆进行探测，得到的数据可以绘制成一个圆形图，更符合树根的分布特点。

结语

探地雷达作为一种新兴的浅层地表探测技术，以其高效、无损、便捷的优势广泛应用于地质探测、隧道及堤岸探测等各领域。本文结合探地雷达应用背景总结了它的技术特点及分类，利用麦克斯韦方程组及雷达方程阐述了探地雷达的收、发电磁信号在有耗介质中的传播特性，以及冲激型探地雷达的测距原理，归纳总结了探地雷达5步常规工作流程，并讨论了探地雷达在探测植物根系中的应用，提出根据树根由中心向外辐射的生长特点，可以使用以树木本体为圆心的同心圆作为网格布局方式进行探测。

参考文献

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[2]李海华.探地雷达体制综述[J].测试技术学报，2003（1）：25-28.

[3] 林，陈爱新，谢果树，等.电磁场与电磁波[M].高等教育出版社，2009.