基于相机摄影测量的冰面反照率反演方法研究

雪冰反照率是冰川与积雪能量平衡计算的关键参数,也是观测的难点. 为测量冰面反照率,试验采用相机摄影测量技术,在祁连山十一冰川开展了自动拍摄、并利用共线方程进行冰川正射制图,在此基础上于2012年7月28日-8月18日在冰川表面开展了不同海拔梯度的反照率观测. 通过统计分析晴天与阴天观测反照率与对应点相机拍摄获取的RGB归一化指数之间的关系,对十一冰川进行冰面反照率参数化方法研究. 结果表明：晴天冰面反照率与RGB归一化指数存在明显的指数关系,拟合R²达到0.79;而阴天的统计关系较差,线性拟合R²仅为0.52. 据此尝试利用晴天的拟合公式对整个冰面进行反照率参数化,计算表明：在晴天冰川表面地形阴影区的反照率存在低估现象,而无阴影区的反照率估算结果可信度较高. 利用2013年的反照率观测数据进行了参数化方案的验证,结果表明：观测值与模拟值平均误差仅为0.037,表明利用RGB影像对反照率参数化具有一定的可用性和可靠性.     

青藏高原纳木错流域扎当冰川度日因子特征及其应用

根据青藏高原念青唐古拉峰北坡纳木错流域扎当冰川2007和2008年消融期的物质平衡和气象观测资料,计算了冰川冰和雪的度日因子值,分析了冰川度日因子的时空变化及影响因素.结果表明:扎当冰川雪的度日因子值为5.3mm·d-1·℃-1;不同海拔冰的度日因子在4.0～14.0mm·d-1·℃-1之间,平均为9.2mm·d-1·℃-1.扎当冰川冰的度日因子值随着海拔的升高有所下降,但季节变化规律不明显.利用度日模型对扎当冰川物质平衡进行了模拟,得到2006/2007年度和2007/2008年度该冰川的物质平衡值分别为-534mmw.e.和247mmw.e.,其中2007/2008年度的模拟值接近观测值.     

夏季消融期祁连山“七一”冰川反照率初步研究

根据2006年夏季"七一"冰川自动气象站和光谱仪的反照率资料, 分析了夏季"七一"冰川反照率的时、空变化特征. 结果表明: 夏季"七一"冰川反照率的日际变化受气温影响明显, 冰川上、下部位反照率差值动态变化并具有一定的日变化特征. 冰川表层积雪随着变质作用的增强, 其光谱反射率不断下降, 其中紫外和红橙光波段反照率降幅较大(尤其是紫外波段), 在紫蓝波段降幅相对较小. 晴天时, 雪面上紫外及可见光波段反照率日变化幅度要比在冰面上的变幅大, 日变化曲线在雪面时也不对称. 冰面上各波段反照率日变化较平缓, 曲线则都比较对称. 无论在雪面还是冰面, 近红外波段反照率日变化曲线均比较对称. 冰川上全波段反照率的日变化曲线形式趋同于可见光波段反照率的日变化曲线. 同时, 文中还初步分析了反照率和积雪密度, 积雪污化浓度之间的关系, 以及反照率变化对径流的影响.     

藏北高原多年冻土区地表反照率特征分析

利用青藏高原冰冻圈观测研究站西大滩、五道梁和唐古拉自动气象站(AWS)2006—2007年的辐射观测资料,分析了藏北高原多年冻土区不同下垫面的地表反照率特征.结果表明:该地区地表反照率在四季都表现出明显的日变化特征,呈U形,早晚大,中午小.日平均和月平均地表反照率有相同的年变化特征,且冬半年的地表反照率远远大于夏半年.受积雪的影响,地表反照率年均值较高,夏季最小,冬季最大,春季大于秋季.针对3种不同植被类型的下垫面,在四季反照率都有高寒草甸(唐古拉)高寒草原(西大滩)荒漠草原(五道梁)的特点.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川消融期反照率特征

消融期冰川反照率特征研究对于深入理解冰川消融过程及其对气候变化的响应机理具有重要意义。利用Landsat卫星影像反演反照率数据,MODIS逐日反照率产品数据以及野外观测反照率数据,分析了天山乌鲁木齐河源1号冰川2016年消融期（5—8月）反照率时空变化特征。研究表明：消融早期,冰川反照率空间变化不明显;消融中后期,总体上呈现随海拔的升高而增大的趋势,在平衡线附近增速最快。消融期冰川反照率整体呈下降趋势,而且在6—7月份变化最为剧烈。平衡线附近反照率时间变化尤其显著,积累区次之,消融区最弱。冰川反照率的时空变化主要由冰面特征决定。气温和固态降水是其驱动因素。冰川反照率随气温的升高而降低,但固态降水会打破其随气温的变化趋势,引起反照率的增加。污化物显著降低冰面反照率,尤其在可见光波段（380~760 nm）。此外,即使冰面特征相对均一,反照率还呈现随太阳入射角的增大而增大的趋势,主要由冰川局部地形（坡度与坡向）差异所致。     

基于MODIS数据的青藏高原冰川反照率时空分布及变化研究

冰川反照率对冰川融化具有重要影响,以2000-2013年MODIS的MOD10A1逐日积雪反照率数据资料为基础,分析了青藏高原冰川反照率的时空分布及变化。结果表明：冰川年平均反照率变化范围是0.42（枪勇冰川）~0.75（PT5冰川）,其中夏季平均反照率变化范围是0.45（来古冰川）~0.69（东绒布冰川和古里雅冰川）。冰川反照率空间分布并没有明显的规律性,而冰川反照率的变化速率空间分布规律明显——南部较大往北减小,北部反照率出现增大现象。研究区内大部分冰川反照率呈波动降低的趋势,年平均反照率和夏季平均反照率变化速率最大值都出现在枪勇冰川,分别是-0.015 a^-1和-0.019 a^-1。木吉和木孜塔格冰川年平均和夏季平均冰川反照率都增大,木吉冰川是由于2012年的高反照率引起的,而木孜塔格冰川主要与该地区气温降低、降水增多有关。     

昆仑山木孜塔格冰川反照率变化特征及其与粉尘的关系北大核心CSCD

以Landsat TM影像反照率反演结果和MOD10A1逐日反照率产品为主要数据源, 对其反照率遥感资料进行精度验证, 然后根据这两种遥感数据资料对木孜塔格冰川表面反照率的时空变化特征进行分析, 并探讨了反照率与粉尘的关系.结果表明： 从空间上看, 冰川表面反照率具有明显的空间变化特征, 其数值介于0.508~0.637;总体上反照率随着海拔升高而增大, 在海拔5 950 m以上, 由于有裸岩的存在, 反照率开始下降.从年际变化上看, 在2000-2009年间木孜塔格冰川反照率年际变化波动较大, 并呈微弱的上升趋势, 速率约为0.0025 a-1.反照率与微粒个数呈现负相关关系.     

Study on the spatial and temporal variations of the surface albedo on Muz Taw Glacier,Sawir Mountains北大核心CSCD

冰川反照率时空变化特征研究对于评估冰川能量物质平衡及认识冰川消融过程至关重要。本文基于高空间分辨率的Landsat OLI影像和高时间分辨率的MOD10A1产品,并结合冰面反照率实测数据,开展了2011—2021年北疆萨吾尔山木斯岛冰川表面反照率的时空变化特征及其对冰川物质平衡影响的研究。结果表明:Landsat反演反照率和MOD10A1反照率与同期内冰面实测反照率的相关性分别为0.95和0.62,均显示木斯岛冰川表面反照率存在显著的时空变化特征;在空间尺度上,冰面反照率沿主流线整体随海拔升高呈增加趋势。但由于局部地形差异,反照率在海拔3 600 m以下区域随海拔升高出现下降趋势;在同一海拔处,反照率沿冰川两侧边缘向中部递增。2011—2021年,冰川年均反照率微弱增加,消融期内(5—8月)平均反照率与全年平均反照率的变化速率分别为0.0024 a-1和0.0017 a-1;逐月反照率具有显著的季节变化特征,6—8月冰面反照率较低(0.330),12月—次年2月冰面反照率较高(0.586);消融期内冰川消融区反照率下降幅度大于积累区。研究进一步表明,夏季(6—8月)平均反照率与冰川物质平衡存在显著的正相关(R=0.84,P<0.01),气温、固态降水、云量、太阳入射角、吸光性杂质等是影响冰川反照率变化的重要因素。该研究将对冰川消融过程和机理、能量物质平衡模拟等工作提供重要的基础支撑。     

唐古拉山冬克玛底冰川反照率变化特征研究

根据夏季消融期成像的Landsat TM影像和2000-2009年间的MOD10A1数据资料, 分析了唐古拉山区冬克玛底冰川反照率的时空变化特征. 结果表明: 受空间尺度效应和现有反演方法的影响, 由遥感反演的反照率资料在数值上存在一定的误差, 但基本上能够反映冰川反照率的时空变化特征. 从空间分布上来看, 该冰川反照率随海拔升高呈增大趋势, 其中在平衡线附近的变化最为显著; 受地形因素的影响, 在同一海拔带内部也存在着较大的差异. 从年内变化上来看, 该冰川反照率日际变化波动较大, 且具有明显的季节变化特征. 从年际变化上来看, 自2000年以来该冰川年均反照率的变化波动较大, 总体呈微弱下降的趋势, 这主要与年降雪和冰面污化程度有关; 不考虑降雪对冰面反照率的影响, 2000-2009年间该冰川在消融期的反照率呈逐年减小的趋势, 变化速率约为-0.0083·a^-1, 其原因在于夏季气温的升高和冰面污化程度的加大.     

祁连山区雪冰反照率变化及其对冰川物质平衡的影响

雪冰反照率能够改变冰川表面能量收支平衡,是影响冰川消融的重要因素之一。利用祁连山地区冰川面积矢量数据、MODIS逐日积雪反照率、气温和降水以及冰川物质平衡等数据,探讨了祁连山典型冰川区雪冰反照率特征及其对冰川物质平衡的影响。结果表明：祁连山地区冰川多年平均反照率为0.532,冰川区面积大小与其多年平均反照率之间呈显著正相关（R²=0.16,P<0.05,N=91）,即冰川面积缩减1 km²,对应的平均反照率下降0.0025。祁连山老虎沟12号冰川反照率在夏季有明显的海拔效应,且强于其他时段,达到0.047?（100m）^-1。典型冰川年均物质平衡量与冰川表面夏季（6—8月）平均反照率之间存在显著的正相关关系,老虎沟12号冰川和七一冰川决定系数R²分别达到了0.48（P<0.05）和0.66（P <0.05）。冰川表面夏季平均反照率这一指标能够较好地衡量青藏高原北部祁连山地区冰川物质平衡的变化。     

中国高精度土地覆盖数据在RegCM4/CLM模式中的引入及其对区域气候模拟影响的分析

基于中国1:100万植被图和1:600万植被区划图, 按照通用陆面模式CLM植被功能型分类标准, 制作了可用于CLM及RegCM4区域气候模式的25 km×25 km分辨率的中国高精度土地覆盖数据(简称VEG数据). 相比CLM默认使用的土地覆盖数据(简称ORG数据), VEG数据不仅能提供更多的土地覆盖局地特征, 还纠正了ORG数据中裸地和农作物的比例偏高、 灌木的比例偏低等误差. 对比使用两套土地覆盖数据的RegCM4多年连续积分结果, 分析了不同土地覆盖分布对气温、 降水等的影响, 并从地表能量收支的角度给出影响机理解释. 结果显示: VEG数据的使用, 使得模式对冬季气温和降水的模拟能力有一定提高, 模式在南部区域偏干偏冷的系统误差有所减弱; 采用VEG数据后, 由于粗糙度、 反照率等下垫面参数的改变及云量的变化, 使得地表能量收支发生显著调整. 青藏高原地区的气温变化与湍流通量和长波辐射的变化有密切的联系, 主要源自粗糙度引起的湍流通量增加、 以及云量引起的向下净长波辐射增加. 而在中国中部和南部, 短波辐射变化更为明显, 它与地表反照率的变化相一致. 基于所制作的土地覆盖数据, 可广泛应用于CLM模式在中国区域的应用之中.     

Sensitivity of thermal parameters affecting cold-region ground-temperature predictions

This study formulates a heat-flux upper boundary to model ground temperatures in the Qinghai-Tibet plateau. This model considers the impacts of the environmental conditions, e.g., air temperature, ground-surface albedo, wind speed, and solar radiation on the ground-surface heat flux and on subsequent subsurface temperature profiles. It speculates that in arid regions, neglecting the evaporation-induced heat flux does not compromise the ground-temperature predictions notably. The predicted results are validated by the observed temperature profiles at a test station on the Qinghai-Tibet plateau. A temperature-controlled upper boundary model is also utilized to simulate the ground-temperature profile and is compared to the same field-observed temperature profiles. A sensitivity study is conducted to characterize the influence of local weather conditions on the ground-temperature development. Conditions considered include mean annual air temperature, seasonal air temperature amplitude, daily air temperature variation, mean annual wind speed, seasonal wind-speed variation, and daily wind-speed fluctuation. The sensitivity study also considers effects of variations the ground-surface albedo on the ground-temperature development and on the ground thermal re-equilibrium. It finally presents the implication of this re-equilibrium on the specified initial ground-temperature profile.     

积雪底部温度(BTS)方法在冻土分布调查和模型研究中的应用:研究进展

多年冻土的调查方法很多,如坑探、物探、遥感等,但相对于积雪底部温度(BTS)测量方法来说,这些方法都比较费时、费力、费钱.目前,BTS已经被成功应用于阿尔卑斯山等地多年冻土的调查研究,不过在国内的应用却是个空白.引入BTS方法,希望能为我国多年冻土的研究开辟一条新路.     

Comparison of univariate and multivariate geographically weighted regression for estimating air temperature over Iran

Station recording air temperature (T_a) has limited spatial coverage, especially in unpopulated areas. Since temperature can change greatly both spatially and temporally, stations data are often inadequate for meteorology and subsequently climatology studies. Time series of moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) land surface temperature (T_s) and normalized difference vegetation index (NDVI) products, combined with digital elevation model (DEM), albedo from Era-Interim and meteorological data from 2006 to 2015, were used to estimate daily mean air temperature over Iran. Geographically weighted regression was applied to compare univariate and multivariate model accuracy. In the first model, which only interfered with land surface temperature (LST), the results indicate a weak performance with coefficient of determination up to 91% and RMSE of 1.08 to 2.9 °C. The mean accuracy of a four-variable model (which used LST, elevation, slope, NDVI) slightly increased (6.6% of the univariate model accuracy) when compared to univariate model. RMSE dropped by 19% of the first model. By addition albedo in the third model, the coefficient of determination increased significantly. This increase was 32% of the univariate model and 23.75% of the 4-variable model accuracy. The statistical comparison between the three models revealed that there is significant improvement in air estimation by applying the geographically weighted regression (GWR) method with interfering LST, NDVI, elevation, slope, and albedo with mean absolute RMSE of 0.62 °C and mean absolute R² of 0.99. In order to better illustrate the third model, t values were spatially mapped at 0.05 level.     

希夏邦马峰抗物热冰川区消融期气候特征

根据１９９３年夏季在希夏邦马峰抗物热冰川考察时取得的部分气象要素观测资料，结果表明，尽管夏季气温相对较高，但由于降水频繁，冰川表面降雪，通过增加冰面反射，削弱冰面消融，导致冰川水文循环水平低。温度观测揭示出受西南季风影响，夏季冰川区处于高温环境中；又由于相对远离主山脉，且无明显的山谷形态，该冰川区局地环流不发育，整个观测期间均受制于东南和南风控制之下     

黄河三角洲地表特征参数的遥感研究

地表特征参数与下垫面特征密切相关,它是研究地表物质平衡和能量平衡的基础,因而应用遥感方法反演区域地表特征参数日益受到重视。本文主要应用现有的地表特征参数遥感反演模型,利用AVHRR和TM数据反演了黄河三角洲的地表特征参数:地表反照率、地面温度和植被指数等,并根据反演结果研究了地表特征参数及其合理组合所反映的地表特征。农田植被和天然植被的植被指数变化规律不同;在植被全覆盖区域,植被指数与反照率成幂函数关系,在极干或极湿情况下,地表温度与反照率成线性关系;地表特征参数的合理组合反映出黄河三角洲下垫面覆盖度低,裸地较多,地表较湿润,蒸发量较大。