城市地表温度与关键景观要素的关系

利用Landsat ETM+遥感影像,提取上海市外环线范围内的地表温度、不透水面率、归一化差值植被指数、改进的归一化差异水体指数,定量研究地表温度与城市关键景观类型之间的关系.结果表明:地表温度与不透水面率呈显著的线性正相关( R2=0.837);地表温度与归一化差值植被指数和改进的归一化差异水体指数呈非线性关系,但地表温度与正的归一化差值植被指数和正的改进的归一化差值水体指数呈显著线性关系.鉴于归一化差值植被指数和改进的归一化差异水体指数大于0时才能真正代表植被和水体,因此,建议今后研究地表温度时使用正的归一化差值植被指数和改进的归一化差异水体指数;地表温度与不透水面率、归一化差值植被指数和改进的归一化差值水体指数的多元线性回归分析表明,不透水面起着增温作用,植被、水体起降温作用,植被较水体的降温作用大.     

快速城市化山地城市地表温度的多维梯度——以重庆市主城区为例

以重庆市主城区为研究对象,利用TM/ETM⁺和MODIS数据获取地表温度（LST）和相对热岛强度（RHII）,分析其在地形、人口和GDP等多维梯度上的分布规律以及可能存在的量化关系.结果表明： 研究区LST、RHII分别在高程和地形起伏度两个梯度上呈非单调下降趋势,表现为显著的二次多项式函数关系,其中,200~350 m高程段内的城市建设活动剧烈,热岛强度最大.RHII与人口密度和单位面积GDP之间均呈显著的线性关系,人口密度每增加1000人·km^-2,RHII上升0.10 ℃;单位面积GDP每增加1000万元·km^-2,RHII上升-0.08 ℃.     

北京市第一道绿化隔离带区域热环境特征及绿地降温作用

以北京市第一道绿化隔离带及其相交的街道、乡镇行政边界为研究范围,通过遥感反演及解译、移动窗口景观格局指数、空间分析及统计等方法,研究了该区域的热环境特征,并结合网格采样法对绿地的降温作用进行了探索。结果表明:研究区热岛强度呈现南高北低、东高西低的特征,且隔离带内的强热岛比例高于隔离带外,反映了隔离带在局部地区管控不足,热环境调节功能退化;乡镇级尺度下,强热岛净贡献的街道乡镇占总数的55.74%,街道乡镇绿地面积比例与热岛面积比例呈显著负相关,与冷岛面积比例呈显著正相关,表明街道乡镇高绿地率可有效缓解热岛效应;网格采样点尺度下,属于强热岛净贡献的样点比例为51.69%;对样点500 m绿地组分建立的回归模型结果显示,绿地对周边热环境的影响半径在150～200 m;距离采样点50～100 m、100～150 m圈层内,绿地率提高1%分别导致采样点地表温度下降0.023和0.013℃。绿地空间格局在一定尺度下可充分表现出降温作用差异;斑块面积越大、整体形状越简单、空间分布越聚集,降温作用越强,而斑块密度越高、形状越复杂、空间分布越离散,降温作用越弱。     

植被覆盖度对夏季降温效应的影响——以内蒙古为例

随着全球变暖的加剧,区域热环境问题日益凸显,植被的降温作用逐渐得到广泛关注。目前已有的研究多从样地尺度分析不同类型植被的降温效应。而区域尺度的研究多从定性的角度揭示地表温度与植被覆盖的关系,对评估植被的实际降温效应具有一定的局限性。以内蒙古为研究区,以MODIS地表温度数据为基础,采用近邻分析法,将森林、灌丛和草地的MODIS地表温度与相邻5km范围内的低覆盖地表作为对照,分析植被的降温效应以及植被覆盖度对降温效应的影响。从2015年7月地表温度平均值的结果来看,降温度数在蒙东、蒙中和蒙甘区均呈现森林>灌丛>草地。森林的降温范围在0.67-1.03℃,灌丛为0.60-0.95℃,草地为0.47-0.86℃。植被降温度数与植被覆盖度的回归拟合为对数分布,均呈显著正相关（P<0.01）。且在不同的植被覆盖度范围内植被降温效应具有显著差异,植被覆盖度水平较低时（<40%）,植被覆盖度的增加能更显著地降低地表温度。从整体来看,植被覆盖度每增加10%,森林降温0.12-0.39℃;灌丛降温0.1-0.2℃;草地降温0.049-0.075℃。综上,内蒙古作为全球气候变化最为敏感的区域之一,研究植被的夏季降温效应能够为内蒙古的气候调节服务评估提供重要的理论支撑及案例参考。     

基于GEE的长江经济带城市群热岛特征及影响因素

遥感技术能够客观、定量地评价地表城市热岛强度的时空变化，分析城市热岛的影响因素，为城市生态建设提供有效的科学参考。本研究基于GEE(Google Earth Engine)平台，以长时间序列的MODIS卫星资料为基础数据源，使用城乡二分法估算长江经济带2003—2019年的城市地表热岛强度，再利用城市热场变异指数评价生态环境，并利用地理探测器进行城市热岛成因分析。结果表明：长江经济带5个城市群2003—2019年全年平均气温为22.78℃,白天为23.91℃,夜间为7.59℃,平均温度整体上均呈上升趋势，分别为0.02、0.02和0.006℃·a^-1。长江经济带5个城市群17年无热岛占比最高，弱热岛和弱冷岛占比次之，强热岛占比最少，且城市热岛全年、白天和夜间都呈现下降趋势。长江经济带整体的生态评价为优。地理探测器因子探测表明，DEM、土地覆盖类型、O₃是长三角城市群热岛效应的主控因子；蒸散发量、紫外线气溶胶吸收指数、人口密度是长江中游城市群热岛效应的主控因子；归一化植被指数、夜间灯光指数、土地覆盖类型是成渝城市群热岛效应的主控因子；归一化植被...     

北京市五环内主要公园冷岛效应及其主要影响因素

本文利用2013年Landsat 8数据以及土地利用数据,采用缓冲区分析法和逐步回归法,对北京市市区范围内主要公园绿地的地表温度及其园内、园外一定范围内的影响因素进行了分析。结果表明:北京市市区范围内主要公园的园内地表温度28.91℃,低于北京市五环内平均地表温度30.67℃;北京城区西北部和东部地区公园地表温度较低,而南部和西南部公园地表温度则较高;公园地表温度与水体面积比重呈负相关,与不透水面积比重呈幂指数关系,而与植被面积比重无显著关系;外围缓冲区的景观特征中,不透水地表面积比重、水体斑块密度和不透水地表斑块密度对园内地表温度有显著影响,其中,不透水地表面积比重的影响主要在公园外300 m范围内;水体斑块密度的影响范围则可达800 m,在500 m范围内水体斑块密度对公园内地表温度有显著影响(P0.05),而在200 m范围内表现得尤其明显(P0.01);而植被特征则对公园内地表温度没有显著影响(P0.05)。根据逐步回归结果,公园外200、300与400 m范围内的景观组成均对公园内地表温度有显著影响,其中公园外部300 m范围内的景观组成对公园内部地表温度的影响最为显著。     

基于城市地表参数变化的城市热岛效应分析

以不透水面、植被、水体为代表的地表参数的变化决定了城市的热环境质量.针对福州从一个非"火炉"城市一跃成为中国新三大"火炉"之首,对福州市1976-2006年间的地表参数变化及其对城市热环境的影响进行研究.通过Landsat卫星影像反演了福州市1976、1986、1996、2006年的不透水面、植被、水体、地面温度等主要地表参数,并对其进行空间叠加分析和相关关系的定量分析.研究发现:不透水面对地面温度的影响可接近或超过植被和水体之和,查明了福州城市主要地表参数在这30a里发生的变化及其对城市热环境的影响.总的看来,城市地表不透水面斑块的增加和集聚、植被和水体面积的减少和破碎,以及通风不畅,是造成福州成为"火炉"城市的主要因素.     

基于用户兴趣点数据与Landsat遥感影像的城市热场空间格局研究

地图用户兴趣点(POI)数据能够反映微观尺度上城市系统中的人类活动。利用2015年夏季Landsat 8遥感影像提取了南京市地表温度和主要土地覆盖类型,利用空间与非空间多元回归模型在2、5、10 km 3个尺度上研究了地表温度与同期POI密度及植被和水体盖度的相关性,并利用方差分解技术定量区分人类活动因子(POI密度)及生态基础设施(植被和水体盖度)对城市热场的相对重要性。结果表明,在3个观测尺度上,POI密度与地表温度均存在极显著的正相关(P0.001),且相关性随观测尺度的增大而升高。植被和水体均具有显著的降温效应,水体盖度与地表温度的相关性仅在2 km尺度上显著,在5 km和10km尺度上其降温效应不再显著。方差分解结果表明,人类活动因子和生态基础设施对地表温度的独立解释率为1.6%—15%,而二者共同解释率达到了40%—70%。研究表明POI作为城市功能节点可以综合反映城市中人类活动的热源强度,在城市热场空间格局研究中是一种可与遥感数据互补的有用数据源。     

上海市气候变化和人类活动对植被物候的影响

植被物候是气候和自然环境变化的综合指示器,同时也是研究植物生长发育与气候变化的重要参数。随着经济社会的发展夜间灯光兼具指示人类活动信息和光照强度的特点,成为研究城市生态系统和生态建设的热点。基于此,利用地理探测器分析方法和变量投影重要性指标,从时间和空间尺度上探究温度、降水、辐射和夜间灯光对2001—2020年上海市植被物候进行时空变化分析和归因分析,并结合城区和郊区的差异进一步分析夜间灯光和环境因子对物候的影响贡献。结果表明：2001—2020年上海市城区温度高于郊区约0.63℃,春季物候(start growth of season, SOS)提前郊区10d左右,秋季物候(end growth of season, EOS)推迟郊区7d左右,夜间灯光高于郊区2.9倍并且其重心向沿海方向显著偏移。空间尺度上夜间灯光对SOS的影响权重最大(q=0.15),并且辐射∩夜间灯光的组合驱动对城区和郊区的植被物候影响权重均最大(q_max=0.29)。时间尺度上SOS与温度的关系最密切,且随温度的增加而提前(平均R_温度=-0.24),EOS与夜间灯光的...     

城市绿地对热岛效应的调控功能研究——以广州为例

以Landsat 8 为数据源, 基于遥感和GIS 技术研究了植被覆盖度、归一化湿度指数(NDMI)、以及绿地形态结构(包括周长、面积和周长面积比等)对绿地内部及其周边地表温度的影响。结果表明: 植被覆盖度、NDMI 与地表温度之间具有较显著的负相关性; 城市绿地对周边区域具有明显的降温作用, 但距离城市绿地边缘超过400~500 m 之后,地表温度的下降趋势明显减弱; 城市绿地面积、周长均与累计降温幅度间呈现显著的正相关性, 即增加城市绿地面积与周长可以提高绿地对周边地表温度的调控作用; 总体上, 城市绿地对应的地表温度与公园面积、边界长度呈负相关,与周长面积比呈正相关, 具有较好非线性拟合关系, 说明绿地形态结构对地表温度调控功能的影响不容忽视。     

Heating of a Local Region of a Branching Streamer as a Starting Point of a Space Leader and a Negative-Leader Step

Plasma Physics Reports - Localized plasma formations called space leaders are observed in streamer coronas of negative leaders of long laboratory sparks. The main leader completes a step when the...     

Geminiviruses: a tale of a plasmid becoming a virus

Background  

Geminiviruses (family Geminiviridae) are small single-stranded (ss) DNA viruses infecting plants. Their virion morphology is unique in the known viral world – two incomplete T = 1 icosahedra are joined together to form twinned particles. Geminiviruses utilize a rolling-circle mode to replicate their genomes. A limited sequence similarity between the three conserved motifs of the rolling-circle replication initiation proteins (RCR Reps) of geminiviruses and plasmids of Gram-positive bacteria allowed Koonin and Ilyina to propose that geminiviruses descend from bacterial replicons.     

Effects of a disease affecting a predator on the dynamics of a predator-prey system

We study the effects of a disease affecting a predator on the dynamics of a predator-prey system. We couple an SIRS model applied to the predator population, to a Lotka-Volterra model. The SIRS model describes the spread of the disease in a predator population subdivided into susceptible, infected and removed individuals. The Lotka-Volterra model describes the predator-prey interactions. We consider two time scales, a fast one for the disease and a comparatively slow one for predator-prey interactions and for predator mortality. We use the classical “aggregation method” in order to obtain a reduced equivalent model. We show that there are two possible asymptotic behaviors: either the predator population dies out and the prey tends to its carrying capacity, or the predator and prey coexist. In this latter case, the predator population tends either to a “disease-free” or to a “disease-endemic” state. Moreover, the total predator density in the disease-endemic state is greater than the predator density in the “disease-free” equilibrium (DFE).     

Mechanisms of coexistence of a bacteria and a bacteriophage in a spatially homogeneous environment

When bacteriophage are added to laboratory bacteria populations, bacteria mutants that are resistant to the phage quickly dominate the population. The phage will only persist in the long‐term if there are sufficient bacteria in the population that show susceptibility to the phage. We investigated the mechanisms allowing for coexistence by adding the virulent bacteriophage φ6 to cultures of the bacterium Pseudomonas syringae pv. phaseolicola in a spatially homogeneous environment. We saw large differences between replicate cultures, in particular when one or both of the species persisted. These differences can be explained by variation in the timing of the appearance of various resistant phenotypes in the bacteria populations before the phage were added, which determines their relative frequencies within the populations. Although these resistant phenotypes have similar fitnesses in the presence and in the absence of the phage, they have a profound effect on the persistence of the phage. Our results give a clearer understanding of the ecological mechanisms that lead to the coexistence of bacteria and virulent phage in environments where there are no spatial refuges available to the bacteria population.     

Facile synthesis of a D-galactono-1,6-lactone derivative, a precursor of a copolyester

2,3,4,6-Tetra-O-methyl-d-galactonic acid (5) was readily prepared from d-galactono-1,4-lactone (1) in 47% yield. The sequence involves tritylation of HO-6 of 1, followed by O-permethylation and deprotection. Lactonization of 5 led to the per-O-methyl-d-galactono-1,6-lactone, which was copolymerized with epsilon-caprolactone by ring-opening polymerization catalyzed by scandium triflate. The incorporation of the sugar comonomer into the polyester chain was about 10%.     

Characterization of a protease of a feather-degrading Microbacterium species

AIMS: To characterize a new feather-degrading bacterium. METHODS AND RESULTS: The strain kr10 producing a high keratinolytic activity when cultured on native feather broth was identified as Microbacterium sp., based on phenotypical characteristics and 16S rDNA sequence. The bacterium presented optimum growth and feather-degrading activity at pH 7.0 and 30 degrees C. Complete feather degradation was achieved during cultivation. The keratinase was partially purified by gel filtration chromatography. It was optimally active at pH 7.0 and 55 degrees C. The enzyme was inhibited by 1,10-phenanthroline, EDTA, p-chloromercuribenzoic acid, 2-mercaptoethanol and metal ions like Hg(2+), Cu(2+) and Zn(2+). SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: A new Microbacterium sp. strain was characterized presenting high feather-degrading activity, which appears to be associated to a metalloprotease-type keratinase. This micro-organism has enormous potential for use in biotechnological processes involving keratin hydrolysis.