土壤质地对遥感监测干旱的影响

传统的表观热惯量法没有考虑土壤质地的影响。由于不同土壤的热性质不同,即使土壤水分相同,其地表温度日较差也不同,因而用表观热惯量法进行监测时存在较大误差。本文在 Ｇ Ｉ Ｓ支持下,分土壤质地建立了土壤水分遥感监测模型,从而提高了监测精度。     

利用气象卫星资料对春季土壤水分进行监测的地面响应模型的研究

根据卫星遥感中利用热惯量法监测土壤水分的原理,考虑辐射平衡和潜热交换,分析了土壤热通量与地面辐射的关系及显热交换和潜热交换对土壤热通量的影响,建立土壤水分模型,为农业气象服务提供科学依据,也为利用卫星资料监测春季裸地土壤水分提供地面响应模型。     

地理信息系统（GIS）支持下的冬小麦干旱NOAA／AVHRR遥感监测方法研究

在系统研究冬小麦干旱ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ遥感监测理论、模型、资料处理、指标及应用技术的基础上,建立了河南省冬小麦干旱ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ遥感监测模型,针对这一领域中存在的问题,在ＧＩＳ技术的支持下,进一步探讨了不同土壤质地和风速对遥感干旱监测的影响、用遥感表层土壤水分反演深层土壤水分的方法与模型、用单时相遥感资料反演土壤水分的方法等。在上述工作的基础上,建立了河南省冬小麦干旱遥感监测应用服务系统。     

用遥感资料估算深层土壤水分的方法和模型

该文以热惯量法为基础,在EPPL7地理信息系统（GIS）的支持下,考虑土壤质地的影响,探讨了利用NOAA/AVHRR遥感资料估算深层土壤水分的方法和模型。结果表明:表层土壤水分与深层土壤水分之间有较好的非线性关系,可以用遥感得到的表层土壤水分去估算深层土壤水分,且效果优于直接分层建立统计模型。     

microBRIAN系统在气象卫星遥感中的应用

ｍｉｃｒｏＢＲＩＡＮ系统在气象卫星遥感中的应用赵杰明（陕西省农业遥感信息中心西安·７１００１５）ｍｉｃｒｏＢＲＩＡＮ系统（以下简称ｍＢＲＩＡＮ系统）是澳大利亚科学与工业组织（ＣＳＩＲＯ）同ＭＰＡ公司开发的微机图象处理软件，系统作为一个遥感数据、栅格编...     

甘肃中部雨养农业区土壤水分预测模式的研究

采用联合国粮农组织（ＦＡＯ）最新推荐的计算农田蒸散量的彭曼－蒙蒂斯公式（ＦＡＯ－ＰＭ）,选取甘肃中部雨养农业区定西１９８０～１９９５年的常规气象资料和１９９０～１９９５年固定地段０～１００ｃｍ的土壤湿度资料,对水平衡和Ｙ．Ｍ安格斯坦土壤水分预测模式进行对比分析,认为后者适宜于本地区的土壤水分预测,并分析了误差原因     

基于遥感与GIS集成的土壤墒情监测服务系统

遥感与GIS集成土壤墒情监测服务系统运行于Windows平台,基于遥感与GIS集成技术,利用热惯量法、植被缺水指数法、植被温度条件指数法和单时相资料回归法等多种模式计算土壤含水量。在遥感监测与墒情分析中考虑背景地理信息的影响,提高了遥感墒情监测的精度和服务水平。该系统具有多种墒情模式计算、图像显示、图像叠加、统计分析、模板处理和输出等功能。应用该系统得出的2005年4月河南省遥感墒情分布图和干旱面积与实测结果基本一致。     

土壤水分遥感监测研究进展

用遥感技术进行土壤水分监测已有30多年的历史,国内外学者在此领域做了不少的探索和研究。通过分析各种遥感土壤水分监测方法的特点,将其归纳为：基于土壤热惯量的方法、基于植被指数的方法、基于温度和植被指数的方法、基于植被蒸散的方法,以及基于微波遥感的方法等五类,分别介绍了各类土壤水分监测方法的提出及其发展、演变,同时也提出了土壤水分遥感监测在实际运用中仍然存在的问题。     

混合层厚度,风速和稳定度对地面SO2浓度分布影响的数值试验

利用Ｅｕｌｅｒ平流扩散方程和Ｋ模式闭合方案的数值解，讨论了混合层厚度、风速和稳定度３因子对银川市冬季地面ＳＯ＿２浓度分布的影响。结果表明，在极不稳定层结（Ａ级）下混合层厚度增加２５０ｍ时能使地面ＳＯ＿２浓度减少４０％～７５％，而在稳定层结下混合层厚度增加２００ｍ时仅减少２０％的浓度；而当混合层厚度和风速分别增加２５０ｍ和３．８ｍ·ｓ￣（－１）、层结由稳定（Ｆ）变为极端不稳定（Ａ），并且当混合层最大厚度和最大风速分别限制在６５０ｍ和４ｍ·ｓ￣（－１）时，老城西部地面浓度减少了９０％，稀释效应最显著。     

基于Landsat ETM+数据的白龙江流域土壤水分反演

在地形复杂、水土流失严重且地质灾害严重的白龙江流域,土壤含水量遥感监测在地质灾害监测预警研究中具有重要意义。为实时掌握白龙江流域的土壤水分含量状况,利用2013年4月的Landsat7 ETM+影像,采用温度植被干旱指数法,构建Ts-NDVI特征空间,结合野外88个实测样点土壤水分数据,建立0~60 cm土壤深度范围内3个单层(0~20 cm,20~40 cm,40~60 cm)及2个平均层(0~40 cm,0~60 cm)的土壤水分遥感反演回归模型,对比分析了白龙江流域5个深度的土壤水分的空间变化特征,并用未参与建模的16个实测土壤水分数据样点进行相应的精度验证。结果表明:3个单层中20~40 cm土壤水分反演精度相对较高,RMSE值为3.06%,2个平均层中0~40 cm反演精度最高(RMSE)为2.45%,由此说明TVDI更能稳定地反映和指示土壤中层深度(20~40 cm)的水分分布状况。     

基于组网观测的那曲土壤湿度不同时间尺度的变化特征

利用第三次青藏高原大气科学试验的土壤湿度观测数据,分析了那曲多空间尺度组网观测的28个站2、5、10、20和30 cm 5个不同深度土壤湿度的季节变化和日变化特征,并对比讨论了土壤湿度站点间的差异。分析表明,各层土壤湿度均存在显著的季节变化。冬春季节,20 cm以上土壤湿度随深度变浅而减小。夏秋季节土壤湿度随深度增加而减小,并分别在7月上、中旬和9月出现两个峰值。10月以后进入土壤湿度衰减期。土壤温度和土壤湿度存在协同变化关系。在一定的温度范围内,土壤发生冻结-融化过程,引起土壤湿度变化。在太阳辐射加热下,土壤表层水分蒸发,进而影响土壤温度。不同观测站间土壤湿度差异较大,夏秋季离散性大于冬春季。不同季节土壤湿度的日变化存在差异。春季10 cm以上土壤湿度日变化明显,08-10时（北京时）达到最低,19-20时达到最高。夏季土壤湿度日变化较为平缓。秋季2 cm深度土壤湿度日变化明显。线性拟合结果表明,1、4、10月土壤湿度和土壤温度为正相关关系。但是在夏季,土壤湿度与土壤温度为负相关。站点间土壤湿度变化的离散性表明,多测站才能全面体现青藏高原某区域的陆面状态。文中结果为青藏高原地区土壤湿度卫星参数验证和数值模式参数化提供了多角度的观测依据。      

基于Radarsat-2 SAR数据反演定西裸露地表土壤水分

利用Radarsat-2 SAR数据和定西地区野外土钻法及WET仪器观测的土壤水分数据,分析了同极化后向散射系数与不同土层深度土壤水分之间的关系,采用交叉极化(VV/VH)组合模型反演土壤水分并进行对比验证。结果表明:水平、垂直同极化后向散射系数均与10~20 cm土壤含水量相关性最好,相关系数R均为0.74;受地表粗糙度和土壤质地等影响,同极化后向散射系数与0~10 cm土壤水分相关性均较低。交叉极化组合模型的反演值与10~20 cm实测土壤水分相关性较高,R值达0.75,而与0~10 cm和20~30 cm实测值的相关性较低(R值分别为0.47和0.52),但均通过α=0.05的显著性检验;WET仪器实测0~6 cm土壤水分经校正后与反演值的相关系数为0.46(通过α=0.01的显著性检验),校正后的结果有效提高了WET仪器测量精度。交叉极化组合模型可用于裸露地表土壤水分的反演,更适用于提取10~20 cm土壤含水量信息。     

郑州冬麦田底墒推算方法初探

根据1991～1996年郑州冬小麦播种前0～200 cm的土壤水分观测资料,应用3次多项式模拟了底墒的垂直分布。结果表明土壤水分随土层深度增加的变化趋势,0～50 cm土壤水分与0～200 cm的底墒相关达到0.01显著水平,可以用0～50 cm土壤水分推算0～200 cm土层底墒。     

Trends and scales of observed soil moisture variations in China

A new soil moisture dataset from direct gravimetric measurements within the top 50-cm soil layers at 178 soil moisture stations in China covering the period 1981-1998 are used to study the long-term and seasonal trends of soil moisture variations, as well as estimate the temporal and spatial scales of soil moisture for different soil layers. Additional datasets of precipitation and temperature difference between land surface and air (TDSA) are analyzed to gain further insight into the changes of soil moisture. There are increasing trends for the top 10 cm, but decreasing trends for the top 50 cm of soil layers in most regions. Trends in precipitation appear to dominantly influence trends in soil moisture in both cases. Seasonal variation of soil moisture is mainly controlled by precipitation and evaporation, and in some regions can be affected by snow cover in winter. Timescales of soil moisture variation are roughly 1-3 months and increase with soil depth. Further influences of TDSA and precipitation on soil moisture in surface layers, rather than in deeper layers, cause this phenomenon. Seasonal variations of temporal scales for soil moisture are region-dependent and consistent in both layer depths. Spatial scales of soil moisture range from 200-600 km, with topography also having an affect on these. Spatial scales of soil moisture in plains are larger than in mountainous areas. In the former, the spatial scale of soil moisture follows the spatial patterns of precipitation and evaporation, whereas in the latter, the spatial scale is controlled by topography.     

华北地区玉米田实际蒸散量的计算

以简化农田实际蒸散的计算过程为目的，利用1999年河北定兴县中国气象科学研究院农业气象试验基地的玉米田0~300 cm土壤湿度和气象要素的实测资料以及华北地区5个站1991~1995年0~50 cm土壤湿度和气象资料，探讨由简化参考蒸散模式计算玉米田实际蒸散的可能性；对比了Priestley-Taylor模式和FAO（1998）Penman-Menteith模式的计算结果，以农田试验资料为基础，采用叶面积系数和平均土壤相对湿度为因子，建立了实际蒸散的计算模式。并以华北地区8个站1999~2000年0~50 cm土壤湿度和气象资料进行验证，平均误差一般为10%~15%.     

FY-3A/MERSI数据在山东省农田干旱监测中的应用

干旱是影响社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用中国新一代极轨气象卫星FY-3A上搭载的250 m中分辨率光谱成像仪(MERSI)数据,基于垂直干旱指数(PDI),结合山东省旱情统计数据,建立了适合山东省的PDI干旱指数分级标准,在此基础上对山东省2010~2011年秋冬季的干旱状况进行了监测,并将监测结果与同期的降水、温度和干旱监测资料以及19个国家级农气站的土壤相对湿度资料进行对比分析。结果表明:基于FY-3A/MERSI 250 m分辨率卫星资料计算的PDI能够客观反映山东省旱情的空间分布和动态发展过程。PDI与对应实地观测的10 cm、20 cm土壤相对湿度之间有较好的负相关性,且20 cm的土壤相对湿度较10 cm的土壤相对湿度与PDI的相关关系更稳定。因此,利用FY-3A/MERSI卫星资料监测山东省干旱状况具有可行性,适于在干旱监测业务中推广应用。     

土壤水分条件对冬小麦生长发育及产量构成影响研究

通过2011-2013年中国气象局固城生态环境与农业气象试验站冬小麦种植试验,利用冬小麦不同生育期土壤湿度、根长密度、株高、绿叶面积和产量等资料,研究不同土壤水分条件对河北固城冬小麦生长发育和产量构成的影响。结果表明：2011-2012年固城站冬小麦0-50 cm土壤相对湿度>50%为冬小麦适宜土壤湿度。2012-2013年固城站冬小麦各生育期0-80 cm土壤相对湿度<55%时,尽管80-120 cm土壤相对湿度为55%-80%,但冬小麦根系和产量构成要素均较小。冬小麦各生育期0-80 cm土壤相对湿度为55%-70%时,冬小麦根系总量最多,则冬小麦生长发育最好,产量构成要素均较好,总产量最高。冬小麦各生育期0-120 cm土壤相对湿度<55%时,冬小麦根系总量最小,且根系集中分布的深度也较浅,总产量最小。冬小麦各生育期0-120 cm土壤相对湿度>80%时,冬小麦根系总量较多,但总体产量比0-80 cm土壤相对湿度为55%-70%时低。     

青藏高原湿地土壤冻结、融化期间的陆面过程特征

利用青藏高原中部玉树隆宝湿地2015年7月-2016年7月的观测资料,分析了土壤冻结、融化前后土壤温、湿度和地表能量收支特征,结果表明：冻土持续时期为12月至次年4月,深层土壤的冻结较浅层土壤滞后,融化过程快于冻结过程,5-40 cm土壤全部冻结历时51 d,全部融化历时19 d。土壤体积含水量年变化幅度达0.6 m³/m³。冻结过程5-40 cm土壤体积含水量下降,融化过程5-10 cm土壤体积含水量升高。土壤冻结之后,感热通量白天的值升高,潜热通量白天的值降低,净辐射和土壤热通量均降低,土壤热通量日变化幅度增大。土壤融化之后,潜热通量、净辐射和土壤热通量白天的值升高。地表反照率、鲍恩比、土壤热导率和土壤热扩散率冻结后增大融化后减小,土壤热容量冻结后减小融化后增大。     

近20年华北地区土壤水储量变化趋势及水分管理与调配对策

从35个台站土壤湿度实测资料出发,探讨了近20年华北地区土壤水储量变化趋势及时空特征。结果表明:全区年平均0~50 cm土壤水储量总体呈减少趋势,但区域差异明显。土壤变干最显著的两个中心区域分别为京津塘地区和山西西部,次显著中心为内蒙古东部。在0~50 cm深度范围内,从地表面开始,随深度增加,土壤水储量的减少幅度逐渐增加,且季节特征明显,即春秋季减少幅度大于夏冬季。各分区土壤水储量的变化趋势呈现出显著的年代际特征,就0~50 cm土壤水储量而言,各分区存在一个共同特点:1995~2002年均呈明显的波动下降变化趋势。土壤变干的趋势,对华北地区农业和生态具有一定的不利影响,因此结合区域实际提出相应的水分管理与调配措施。     

甘肃东部旱作区土壤水库贮水力的研究

根据甘肃东部旱作区14个测站1989～1992年0～2m土壤水分实测资料，从大气降水-土壤水循环系统出发，探讨了旱作区不同气候类型土壤水库的贮水能力及其运行规律，给出不同农业干旱程度的贮水标准和贮水量亏缺额，为土壤水库潜力的开发利用提供了依据。