基于MODIS卫星数据对艾比湖水域面积变化的监测

艾比湖的松散沉积物裸露区沉淀物质颗粒细小，细盐漠粉尘受阿拉山口大风主通道作用，向东南快速扩展，是新疆北疆地区主要沙源之一。Terra／MODIS卫星数据具有时效性强，成本低的特点，适宜进行湖泊水域面积的监测。我们进行2004年4-12月湖面积的监测发现，5月份以后，艾比湖水位逐渐下降，7，10月为艾比湖的枯水期，10月艾比湖水域面积出现最小值；冬半年(11—4月)为艾比湖的丰水期。通过与1998年监测的艾比湖水域面积数据比较得出2004年艾比湖各月的面积均比1998年有所增加，艾比湖地区生态环境有明显好转。     

基于CERES/Aqua卫星资料的新疆地面向下短波辐射时空分布特征

利用CERES SSF Aqua MODIS Edition 3A数据对新疆地区2003—2015年的北京时间13—17时的地面向下短波辐射变化进行研究,得到了新疆地区近13 a的地面向下短波辐射时空分布特征。该地区向下短波辐射从东南向西北随着纬度的增加而逐渐减少,从春季到冬季,地面向下短波辐射逐渐地由经向型分布向纬向型分布转变,秋季变化幅度为全年最大,夏季最小。年变化呈现单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在2004年5月13时。在日变化中,13时最大。整体来说,新疆地区近13 a地面向下短波辐射呈现下降趋势,以13.3 W·m-2/10 a的速率减小。春季变化呈现增大趋势,其余各季均为减小趋势。     

海洋叶绿素a浓度反演及其在赤潮监测中的应用

采用OC2和OC3两种标准经验算法以及Clark和NSMC-CASE2两种半分析算法进行了MODIS海洋叶绿素a浓度反演, 并根据2004年福建近海赤潮监控区内10个站点的叶绿素a浓度观测数据对反演结果进行了分析。 利用2002—2005年MODIS叶绿素a浓度反演结果对同期发生在福建近海的赤潮灾害进行了初步研究, 并探讨了250 m 和500 m 分辨率的MODIS可见光数据对赤潮灾害监测的可能性。 结果表明: 两种标准经验算法和两种半分析算法对叶绿素a浓度的反演均存在不同程度的偏高, 相对而言, OC3标准经验算法比较适合基于MODIS的福建近海叶绿素a浓度反演; MODIS红光 (250 m) 和绿光 (500 m) 通道数据的比值在赤潮灾害发生过程中发生了显著变化, 在灾害发生时其值明显较灾前和灾后均偏大。     

基于统计年鉴和MODIS的中国区域土地利用/覆盖变化特征研究

土地利用/覆盖变化(Land Use/Cover Change,LUCC)是影响区域气候变化不可忽略的因素,然而目前还没有十分可靠的土地利用/覆盖数据,因此其对气候变化影响的研究存在很大不确定性。基于此,利用中国统计年鉴(简称年鉴)和中分辨率成像光谱仪(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)遥感观测资料,以行政区为研究单元对3种典型土地利用/覆盖类型(森林、城市和农田)的变化进行了比较分析。结果表明:(1)2004~2011年,年鉴和MODIS森林覆盖率在中国各省(市、区)的分布和变化整体一致性较好,年鉴和MODIS数据都显示全国大部分省(市、区)份的森林覆盖率均有不同程度的增加,而仅MODIS数据中的北京、天津、吉林、黑龙江、上海、江苏森林覆盖率降低。MODIS数据能准确反映森林总体覆盖情况,由于类别精度不够,对单种森林类型及变化的描述存在较大误差。(2)年鉴表明中国东部城市建成区覆盖率及其增长远高于西部地区,黄淮海地区、东南部沿海地区城镇用地呈现加速扩张趋势,符合实际情况。但MODIS数据没有表征出中国区域近10年来的快速城市化进程,可能原因是城市面积较小,且地面地物分布复杂,受空间分辨率的限制,在离散的不集中的区域MODIS数据的土地覆盖类型分类精度较低,导致监测不到新城市的扩张。(3)MODIS农田面积和年鉴农作物播种面积、有效灌溉面积覆盖率的数值和空间分布均有较好的一致性,均是黄淮海地区覆盖率最大。但在2001~2011年,3种数据变化量的差异较大,尤其东部省(市、区)份,MODIS农田面积和年鉴有效灌溉面积增加,而年鉴农作物播种面积减少。(4)2004~2011年中国土地利用类型变化中年鉴城市建成区的变化速率最大(6.25%),其次为森林;耕地由于总量大,变化部分所占的比例较小,因而MOIDS农田及年鉴农作物播种面积和有效灌溉面积的变化速率均较小。     

基于CERES/Aqua卫星资料的新疆地面短波向下辐射时空分布特征

利用CERES SSF Aqua MODIS Edition 3A数据对新疆地区2003-2015年的13时至17时的地面短波向下辐射变化进行研究,得到了新疆地区近13年的地面短波向下辐射时空分布特征。可以发现,该地区地面短波向下辐射从东南向西北随着纬度的增加而逐渐减少,从春季到冬季,地面短波向下辐射逐渐地由经向分布向纬向分布转变,秋季变化幅度为全年最大,夏季最小。年变化呈现单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在2004年5月13时。在日变化中,13时最大。新疆地区近13年整体来说,地面地面短波向下辐射呈现下降趋势,以13.3 W?m-2/10a的速率减小。春季变化呈现增大趋势,其余各季均为减小趋势。     

甘肃省短时强降水的时空特征

基于甘肃省81个自动气象站2002—2012年逐小时降水数据,分析了甘肃省近11 a来短时强降水的时空变化特征。结果表明:短时强降水频次自甘肃省西北向东南逐步递增,陇东南地区是甘肃省短时强降水发生频次最多、强度最强的地区。短时强降水存在2个高发中心,一个在以合水为中心的陇东地区,另一个在以徽县为中心的徽成盆地。短时强降水主要发生在午后至前半夜,出现时段集中在16:00—00:00,17时前后是短时强降水天气高发时段。短时强降水主要出现在5—9月,其中7—8月是一年中出现最多的月份,其次是6月。近11 a来,短时强降水频次呈上升趋势,2006年和2010年出现了2个峰值,其中2010年最多,发生52次,2004年最少只有17次。     

精河县气象因子对艾比湖湖水面积变化的影响分析

利用2005--2009年250mx250m的EOS／MODIS卫星资料,对艾比湖湖水进行水体判识与面积计算,得到了逐旬的遥感动态监测数据,与周边气象台站同期气象因子进行了统计分析。结果表明：精河县气象因子变化对艾比湖湖水面积产生的影响较其它气象站点明显;影响艾比湖湖水面积变化的气象因子较多,其中主要有降水、风速和相对湿度影响,而与降水和风速有较好的主成分线性回归关系。     

艾比湖流域气温变化特征分析

利用艾比湖流域近40a来气温资料,分析了气温的变化特征,结果表明:艾比湖流域气温有着明显上升的趋势,尤其以20世纪90年代最为明显.艾比湖流域的气温升高具有明显的季节性差异,表现为冬季变暖明显,而春季变暖的趋势较为缓慢,艾比湖流域年气温的演变特点与新疆的基本一致.艾比湖流域最高和最低气温的变化普遍存在不对称性.     

乌鲁木齐地区生长季NDVI序列影像的植被覆盖变化分析’

应用EOS／MODIS—Terra卫星数据,按照NDVI(归一化植被指数)最大值合成法计算了乌鲁木齐地区2007、2010年生长季逐旬植被NDVI序列,得到植被长势演变图和植被指数分布基础数据,结合气象资料和南山中山带牧草监测站实测数据,分析了NDVI在乌鲁木齐地区的变化特点及其与气候因子的关系。结果表明：气温、降水是NDVI变化的主要驱动因子,但植被对于气候因子的响应普遍存在滞后性。乌鲁木齐地区NDVI旬最大值总体变化在0．46～0．83范围内。与近10 a中植被长势最好的2007年同期数据比较,2010年春季植被指数比2007年推迟4旬达到0．7以上,表明植被发育期比2007年推迟10～15 d;秋季植被指数7月中旬就出现下降拐点,表明植被发育期比2007年提前4旬进入种子成熟、黄枯期或停止生长。以上结论与南山中山带牧草监测站实测结果相符。     

中国黑戈壁地区气候变化特征

利用1959-2011年黑戈壁地区12个气象站的年平均气温、年降水量、年平均地面风速、年大风日数和年沙尘暴日数,采用气候趋势法分析了黑戈壁地区气候变化基本特征,并与荒漠化地区气候变化数据相比较。结果表明：黑戈壁地区年平均气温增温速率为0.34 ℃/10 a,高于0.25 ℃/10 a的荒漠化地区;年降水量增长率为1.33 mm/10 a,略小于荒漠化地区1.66 mm/10 a的年降水量增长率;年地面风速减小率为-0.10 m·s^-1/10 a,不如荒漠化地区-0.14 m·s^-1/10 a的值;年大风日数减少率为-1.83d/10a,远不如荒漠化地区-3.44 d/10 a的值;年沙尘暴日数减少率为-1.83 d/10 a,比荒漠化地区-1.77 d/10 a的减少率略明显。Mann-Kendall方法检验表明,除年降水量外,其他气候因子只有一个突变点。不同气候因子的空间分布是不同的。     

基于MODIS数据的西藏荒漠化遥感监测研究

基于MODIS卫星NDVI产品构建了西藏荒漠化监测模型,利用该模型分析了2000—2017年全区荒漠化时空分布特征和趋势变化,并利用实地调查的植被覆盖度及影像资料进行模型验证。结果表明:近18年来西藏主要以中度荒漠化土地为主,占全区面积的37.68%,非荒漠化区域面积占28.65%,轻度和重度荒漠区面积分别占全区面积的13.20%和12.64%。全区荒漠化总体趋势属微弱改善状态,继续退化区域主要集中在西藏中部,包括那曲地区东南部,拉萨市大部,日喀则市东部和山南市北部。阿里地区大部和那曲地区北部属改善区。整体上全区荒漠化态势以稳定为主,占45.79%。改善和退化区域面积分别占23.58%和22.52%。构建的荒漠化指数与实测植被覆盖度呈负相关关系,判定系数R~2=0.52(P0.05),表明实测样本与模型结果总体上趋于一致,反演模型可以作为研究区土地荒漠化监测方法。     

Can MODIS Detect Trends in Aerosol Optical Depth over Land?

The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) sensor onboard NASA's Aqua satellite has been collecting valuable data about the Earth system for more than 14 years, and one of the benefits of this is that it has made it possible to detect the long-term variation in aerosol loading across the globe. However, the long-term aerosol optical depth(AOD)trends derived from MODIS need careful validation and assessment, especially over land. Using AOD products with at least 70 months' worth of measurements collected during 2002–15 at 53 Aerosol Robotic Network(AERONET) sites over land,Mann–Kendall(MK) trends in AOD were derived and taken as the ground truth data for evaluating the corresponding results from MODIS onboard Aqua. The results showed that the AERONET AOD trends over all sites in Europe and North America, as well as most sites in Africa and Asia, can be reproduced by MODIS/Aqua. However, disagreement in AOD trends between MODIS and AERONET was found at a few sites in Australia and South America. The AOD trends calculated from AERONET instantaneous data at the MODIS overpass times were consistent with those from AERONET daily data, which suggests that the AOD trends derived from satellite measurements of 1–2 overpasses may be representative of those from daily measurements.     

应用EOS/MODIS资料监测河西内陆河下游水库湖泊水域的变化

利用EOS/MODIS资料,对2004年春季至秋季间分布在甘肃省河西境内的2个面积最大的水库———红崖山水库、双塔水库和位于内蒙古额济纳旗的东、西居延海湖泊的水体面积进行监测计算,并与近年同期平均值进行了对比分析,结果表明疏勒河、石羊河及黑河流域下游的水库湖泊水体面积都有不同程度的减小。     

2005年气象灾害对辽宁农业生产影响评估

利用2005年气象数据和卫星遥感数据,对2005年农业气候资源进行了分析,同时评估了2005年气象灾害对辽宁农业生产的影响。结果表明:2005年辽宁气象灾害种类多、影响范围广,整体灾害损失程度较2004年严重,给工农业生产及人民生活造成了严重损失;全省粮食平均单产比2004年减产了5%,其中玉米单产比2004年减产12%,水稻减产1%。由于年初预报准确,且采取了有利的措施,因此,2005年粮食平均单产仍然比历年(1991～2004年)增产了6%。     

MODIS数据在南方丘陵地区局地森林火灾面积评估中的应用研究

根据2004年的MODIS数据和森林火灾地面调查数据, 以福建省为例, 来探讨典型南方丘陵山区森林火灾发生后火灾面积大小评估的技术方法。在对火区250 m分辨率MODIS数据特征分析的基础上, 通过MODIS近红外通道反射率和归一化植被指数在火灾发生前后的散点图, 结合火区的假彩色合成影像, 利用ENVI软件的ROI处理功能建立火灾面积评估技术方法。对35起森林火灾样本进行评估, 过火面积总体估算误差为15 hm2, 结果表明, 在南方丘陵山区, 应用MODIS数据开展森林火灾面积评估, 能较好地满足业务需求。     

基于MODIS增强型植被指数的青海省牧草产量估产研究

利用青海省22个生态环境监测站在2003和2004年牧草生长季内各月所测的牧草鲜草产量数据，并搜集了该时段内逐日的MODIS遥感数据，通过对图像的预处理，云区识别，植被指数的计算及月最大植被指数的合成，形成了与牧草产量数据相对应的MODIS EVI数据。然后按牧草生长季和草地类型建立了牧草鲜草产量与MODIS植被指数的关系模型。结果表明，牧草产量和MODIS EVI之间存在较高的相关性，用指数函数建立产量模型效果较好。按牧草生长季建立的牧草产量检测模型比按草地类型建立的模型相关性要高。     

草地植被指数季节变化的遥感动态监测研究

利用EOS/MODIS卫星遥感数据,针对MODIS的应用特点,借鉴国内外基于遥感手段监测植被的方法以及植被指数的研究进展,探讨了草地变化动态监测的方式和方法。以乌鲁木齐地区为研究对象,用植被指数最大合成法,合成了该地区2004年4月至10月每个月的最大植被指数图。同时,利用每月合成的最大植被指数图,以乌鲁木齐南郊天山中段北坡的草地为典型研究区,通过典型区野外实地采样得到与MODIS影像资料时相一致的草地地上生物量数据,并利用ENVI软件提取出典型区各样点的植被指数值,分析了遥感植被指数与植被生物量的相关关系,从而建立起了植被指数在草甸和草原不同季节的生物量估测模型。     

A comparison of MODIS-derived cloud amount with visual surface observations

Two main sources for global cloud climatologies are visual surface observations and observations made by spaceborne sensors. Satellite observations compared with surface data show in most cases differences ranging from − 15% up to − 1%, depending on sensor and observation conditions. These differences are partially controlled by sensors' cloud detection capabilities — a higher number of spectral bands and higher spatial resolution are believed to allow discrimination of clouds from land/ocean/snow background. A Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) produces images of the atmosphere in 36 spectral bands with a spatial resolution of 250–1000 m, thus having a capacity for cloud detection far more advanced than other operating sensors. In this study, instantaneous MODIS cloud observations were compared with surface data for Poland for January (winter) and July (summer) 2004. It was found that MODIS observed 4.38% greater cloud amount in summer conditions and 7.28% in winter conditions. Differences were greater at night (7–8%) than in daytime (0.5–7%) and correlations ranged between 0.577 (winter night) and 0.843 (winter day, summer day and night).     

中国区域陆面覆盖变化的气候效应模拟研究

基于MODIS和CLCV陆面覆盖资料,利用区域气候模式RegCM4分别进行两组24年（1978-2001年）的数值模拟试验,研究中国区域陆面覆盖变化对区域气候的影响。结果表明,以荒漠化和植被退化为主要特征的陆面覆盖变化通过改变陆面能量、水分平衡与大尺度环流进而对气候要素产生重要影响。夏季,中国南方地区普遍降温,季风边缘区及藏北高原气温升高,降水减少;季风边缘区与西北地区气温年际波动加剧;内蒙古中东部地区西南风增强,进而水汽输送增强,一定程度上增加了该地区降水。冬季,中国东部地区偏北气流增强,更多干燥冷空气南下,使得黄河以南地区降水减少、气温降低。