不同类型生态系统水热碳通量的监测与研究

亚太地区环境革新战略项目(APEIS) 在中国5种主要生态系统类型区(草地: 海北、耕地: 禹城、稻田: 桃源、林地: 千烟洲、荒漠: 阜康) 建立了一个以连续观测能量、水分和碳素通量为中心,包括气象、水文、土壤、植被等各项生态要素的监测网络系统,被称之为APEIS-FLUX系统。作者首先对APEIS-FLUX系统的观测数据进行了初步分析,表明该系统稳定可靠,它可以实时地提供高质量、高精度、长期而连续的通量及生态要素的观测数据。对数据的比较清楚地反映出了不同生态系统类型区的水热碳通量的差异性。其次,利用APEIS-FLUX数据对美国航空航天局(NASA) 的MODIS数据产品进行比较验证后发现,除部分产品如地表面温度(MOD11) 等与观测数据较吻合以外,大部分数据产品如土地覆盖(MOD12),叶面积指数(MOD15) 和光合速率与净第一性生产力(MOD17) 等都与观测数据相差深远,有必要对其处理程序和模式进行修正。为此,我们利用APEIS-FLUX的数据作为MOD15和MOD17的生成模型(BIOME-BGC) 的输入数据,并对该模型的有关参数进行了修订。结果表明,该模式在通过修正后,可以很好地模拟植被的生长过程及其相应的水热碳循环过程。     

贵州典型喀斯特环境退化与自然恢复速率

喀斯特环境退化与自然恢复速率是具有重要意义的问题。在分析贵族典型喀斯特环境主要因子关系的基础上,确定用土地覆盖、植被状况和土壤属性反映喀斯特环境退化与自然恢复过程,应用和地面观测方法对研究区土地覆盖、植被覆盖、生物生产量、生物多样性和土壤理化性质等指标进行研究,从而得出研究区喀斯特环境退化与自然恢复规律及其相应的速率。     

塔里木河干流植被遥感监测时空多尺度协同分析方法

利用遥感植被指数、典型植被样方和地面观测信息进行塔里木河干流植被监测是目前的主要方法。由于塔里木河干流具有流域下垫面均匀性差,自然植被随机分布的特点,使得现有研究方法局限在特定的时间和空间尺度,很难使用地面的观测数据和不同尺度的遥感数据进行植被生长状态的协同分析。针对这些问题,本文提出了利用不同分辨率遥感数据和地面观测数据进行多尺度协同分析的方法MSSA(Multiple Scale Synergy Analysis)。该方法包括以下几个步骤:①通过低空间分辨率的遥感数据构建时间序列的塔里木河干流植被指数分布图像,在分析图像特征的基础上划分塔里木河遥感监测单元;②对监测单元内部不同组分的时间和空间状态参数进行量化与率定;③根据几何光学模型原理和植被随机分布特性,采用线性混合模型模拟单元植被指数;④根据模拟结果和遥感数据的对比分析,获得地面植被参量的可靠估计。该方法将地面组分的状态参量和遥感数据通过模拟模型相关联,实现了不同时空尺度遥感数据以及地面样方或者点观测数据的协同分析,为塔里木河干流植被监测进行长期、细致的研究建立了海量数据综合分析的方法体系。     

(地理学报)第59卷(2004年)总目录

第1期亚太地区环境综合监测的研究方法———APEIS项目研究综 渡边正孝王勤学林诚二等(3)不同类型生态系统水热碳通量的监测与研 王勤学渡边正孝欧阳竹等(13)长江流域稻田生态系统的水分和养分转换过 周卫军王克林王凯荣等(25)盐生荒漠地表水、热与C     

用NOAA卫星气象资料计算复杂地形下的流域蒸散

本文提出一种采用NOAA卫星AVHRR和地形高度等资料,估算流域蒸散的方法。NOAA AVHRR资料用于地表覆盖分类,据此可得出各类下垫面由可能蒸发转换成实际蒸散的折算因子。该资料还可用于计算地面反射率和气温,本文利用与卫星象元相匹配的1.2'经纬度网格上的海拔高度资料将流域内少数气象站观测的气象要素作为高度的函数插到此网格上,然后用改进的彭曼模式计算了甘肃省河西内陆河10个流域中各类下垫面的蒸散和蒸发。然后与少数雪面和高山草甸区实测的资料以及用水份平衡方法估算的相应流域的蒸散比较,验证了用此方法估算逐月流域蒸散量的可靠性。     

航空摄影技术在呼伦湖流域生态综合治理中的应用研究

航空摄影技术是影像数据获取的主要手段之一,可用于3D产品的生产。本文利用航空摄影技术获取呼伦湖流域真彩色影像数据,并用于生产1∶10000比例尺3D产品,通过影像解译实现了对呼伦湖流域自然资源地表信息的监测,是呼伦湖流域国家级自然保护区生态与环境综合治理的重要数据来源,为自治区生态环境变化监测提供了基础数据。     

基于静止气象卫星观测的降水时间降尺度研究

高分辨率降水时空分布估计对于陆面数值模拟和同化,天气、气候与环境及其相关领域研究具有重要意 义。长时间序列降水分布常使用时间和空间插值技术进行估计。本文提出了一种基于每小时静止卫星云图云分类 信息的累积降水估计时间加权插值方法,它通过利用高时空分辨率静止卫星云图所反映的云的变化,与卫星降水 估计和地面观测降水相结合,以获得时空分布比较合理的地面降水分布。将该方法应用于FY2C 云图和国家卫星 气象中心FY2C 的6 小时降水估计业务产品,得到FY2C 卫星发射(2005 年)以来具有10KM空间分辨率以及1 小 时分辨率的降水数据集,并利用中国区域自动雨量观测资料对该降水估计数据集进行检验和评估,以表明该方法 的合理性。     

塔里木河源流山区径流模拟及不确定性研究

自然环境恶劣、站点稀少、观测困难是干旱区水文系统研究面临的基本问题。特殊的自然地理条件给水文过程带来了极大的复杂性和不确定性,也阻碍了干旱区水文过程和机理研究的发展。选取塔里木河源区开都河流域为研究区,采用分布式水文模型MIKE SHE模拟大尺度资料稀缺地区水文过程,将流域内气象、水文站点数据与遥感数据相结合,利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程(DEM)和降雨等资料,模拟流域水文过程;在出山口径流数据的基础上对模型进行率定和验证;分析了模型中的不确定性的来源,探讨模型优化方法。结果表明,MIKE SHE模型能在水文、气象站点稀少,土壤及水文地质数据缺乏的条件下,模拟开都河流域的日径流过程,但精度仍有待提高;通过分析识别出了隐含于模型结构、输入及参数等3个方面的8种不确定性来源。     

基于PSInSAR技术的现代黄河三角洲地面沉降监测与分析

地面沉降是现代黄河三角洲地区主要的地质灾害之一,利用PSInSAR技术对覆盖现代黄河三角洲部分地区的10景ERS1/2数据进行处理,获得该研究区的地面沉降范围、沉降速率和形变时间序列情况。选取3个地面沉降范围和速率相对较大的区域进行重点分析,同时将监测结果与相应时间段的居民区分布图和油田分布图进行叠加分析,结果表明,地面沉降与石油开采、地表载荷增加具有较强的相关性。利用水准观测数据对获得的监测结果进行精度验证,结果显示PSInSAR监测结果与水准观测数据吻合,中误差达到mm级。     

卫星数据和地面观测结合的珠三角地区颗粒物质量浓度统计估算方法

利用卫星观测的气溶胶光学厚度资料和模式模拟数据,与地面颗粒物观测资料结合,探讨近地面颗粒物质量浓度的估算方法。具体包括：利用区域气侯模式RAMS（Regional Atmospheric Modeling System）模拟的边界层高度对气溶胶光学厚度进行垂直订正,获得近地面颗粒物消光系数;利用模式模拟的相对湿度和颗粒物吸湿增长经验模型对消光系数进行湿度订正,获得近地面颗粒物干消光系数;并基于干消光系数与颗粒物质量浓度地面站点资料建立的统计关系估算获得每个像元的颗粒物质量浓度。利用地面站点观测的颗粒物浓度资料验证表明,基于卫星资料可以获得近地面颗粒物质量浓度,而且细颗粒物质量浓度具有更好的估算精度。     

Monitoring and simulation of water, heat, and CO2 fluxes in terrestrial ecosystems based on the APEIS-FLUX system

The Integrated Environmental Monitoring (IEM) project, part of the Asia-Pacific Environmental Innovation Strategy (APEIS) project, developed an integrated environmental monitoring system that can be used to detect, monitor, and assess environmental disasters, degradation, and their impacts in the Asia-Pacific region. The system primarily employs data from the moderate resolution imaging spectrometer (MODIS) sensor on the Earth Observation System- (EOS-) Terra/Aqua satellite, as well as those from ground observations at five sites in different ecological systems in China. From the preliminary data analysis on both annual and daily variations of water, heat and CO2 fluxes, we can confirm that this system basically has been working well. The results show that both latent flux and CO2 flux are much greater in the crop field than those in the grassland and the saline desert, whereas the sensible heat flux shows the opposite trend. Different data products from MODIS have very different correspondence, e.g. MODIS-derived land surface temperature has a close correlation with measured ones, but LAI and NPP are quite different from ground measurements, which suggests that the algorithms used to process MODIS data need to be revised by using the local dataset. We are now using the APEIS-FLUX data to develop an integrated model, which can simulate the regional water, heat, and carbon fluxes. Finally, we are expected to use this model to develop more precise high-order MODIS products in Asia-Pacific region.     

基于亚太地区环境综合监测的陆地生态系统中水、热和二氧化碳的监测与模拟

The Integrated Environmental Monitoring (IEM) project, part of the Asia-Pacific Environmental Innovation Strategy (APEIS) project, developed an integrated environmental monitoring system that can be used to detect, monitor, and assess environmental disasters, degradation, and their impacts in the Asia-Pacific region. The system primarily employs data from the moderate resolution imaging spectrometer (MODIS) sensor on the Earth Observation System- (EOS-) Terra/Aqua satellite,as well as those from ground observations at five sites in different ecological systems in China. From the preliminary data analysis on both annual and daily variations of water, heat and CO2 fluxes, we can confirm that this system basically has been working well. The results show that both latent flux and CO2 flux are much greater in the crop field than those in the grassland and the saline desert, whereas the sensible heat flux shows the opposite trend. Different data products from MODIS have very different correspondence, e.g. MODIS-derived land surface temperature has a close correlation with measured ones, but LAI and NPP are quite different from ground measurements, which suggests that the algorithms used to process MODIS data need to be revised by using the local dataset. We are now using the APEIS-FLUX data to develop an integrated model, which can simulate the regional water,heat, and carbon fluxes. Finally, we are expected to use this model to develop more precise high-order MODIS products in Asia-Pacific region.     

Monitoring and simulation of water, heat,and CO2 fluxes in terrestrial ecosystems based on the APEIS-FLUX system

1IntroductionInJune1992,theworldsummitorganizedbytheUnitedNations,withparticipantsincludingnationalleadersfromaroundtheworld,concludedwithAgenda21(UnitedNations,1992),theRioDeclarationonEnvironmentandDevelopment,inRiodeJaneiro.Thedeclarationpromptedcountr…     

阿拉善地区古水下沉积物与风沙沉积物磁学特征及意义

风力搬运过程中存在的物质分选极可能导致沉积区与物源区沉积物性质出现差异,对于研究物源示踪具有重要的意义。选取阿拉善地区古水下沉积物和风沙沉积物,进行磁学参数测定,调查分选作用对沉积物性质的影响,并探讨对中国黄土高原黄土物源研究的启示。结果表明：古水下沉积物与风沙沉积物的细砂组分磁学性质基本一致,但粉砂组分则存在明显差别,古水下沉积物的磁性矿物浓度显著低于风沙沉积物,风力分选作用可能是风沙沉积物粉砂组分磁性强的主要原因;古水下沉积物中高矫顽力矿物浓度较低,受沉积后改造作用微弱,指示古水下沉积物可用于黄土物源示踪研究。阿拉善地区沉积物和黄土高原黄土的磁学性质对比表明：风沙沉积物与黄土高原黄土磁学性质存在明显差别,但古水下沉积物与黄土高原黄土磁学性质却十分相似。这一地质证据支持阿拉善地区是黄土高原黄土沉积物的重要物源区,同时暗示古水下沉积物在黄土物源示踪方面的巨大潜力。     

基于文献计量方法的国际地理科学研究机构竞争力分析

本文利用2000-2015年WOS（Web of Science）的原始数据,以科研产出为视角,基于文献计量法,运用信息检索技术和TDA等引文分析工具,对遴选出的13个国际上具代表性的地理科学研究机构（中国科学院地理科学与资源研究所、北京大学城市与环境学院、北京师范大学地理与遥感学院、牛津大学地理与环境学院、剑桥大学地理系、伦敦大学联邦、加州大学系统、马里兰大学系统、杜伦大学地理系、伯明翰大学地理地球与环境科学学院、布里斯托大学地理科学学院、英属哥伦比亚大学地理系、国际应用系统分析研究所）的科研生产力、影响力、学科结构、国际合作力、重要成果等方面的发展现状进行了统计分析,结果显示,马里兰大学系统地理系总体学科影响力相对较强。中国科学院地理科学与资源研究所SCI&SSCI论文总数以绝对优势占居领先地位,但被引用情况却不尽人意,这也从一个侧面反映出学术影响力提升空间较大;与此同时,随着国际合作范围的扩展和国际合作能力的不断提升,该研究所的前沿开拓与创新发展力逐步走强。     

应用环境监控系统集成管理区域环境的研究

区域环境管理的前提在于获取管理所需的环境信息,环境信息如何运用于环境管理。从而达到对区域环境量化的可控．本论文提出并以研究实例来说明如何通过环境监控系统的集成来形成对环境因子复杂变量快速量化反应和综合分析判断．协调诸管理手段达到快速可控管理的机制。从而使区域环境实现质到量的管理飞跃,实现环境质量的可控。     

基于环境小卫星CCD影像的水体提取指数法比较

针对湖北省大东湖水网水环境遥感监测需求,开展基于环境小卫星CCD影像的内陆湖库水体提取指数方法研究。以常见的3种水体识别指数为模型,参照使用TM、MODIS等典型传感器进行水体提取的波段选择方式,通过对环境小卫星CCD影像4个波段地物光谱信息的变化趋势分析,发现各波段对水体目标的区分能力;使用指数模型和相应阈值分别计算获得水体特征图像,并以目视判读结合精度评价指标的方式对提取结果进行对比分析。实验结果表明,归一化差异综合水体指数的目视判别效果最好,且具有水陆区分度高和误识别率低的特点,适用于解决水体目标快速提取问题。     

省域环境库兹涅茨曲线的扩展及其决定因素——空间计量经济学模型实证

基于扩展的传统环境库茨涅茨曲线(EKC),利用2008年中国31个省域截面数据和空间计量经济学模型,分析省域环境污染的空间相关性、EKC的形状及决定因素。结果发现:我国省域环境污染存在明显空间依赖性和空间溢出效应,高—高和低—低集聚区居主导地位;全域截面数据模拟的EKC形状为"U+倒U"型,其中30个省域的EKC曲线为"倒U"型,EKC假说在省域尺度得到了证实;29个省域的人均GDP位于"倒U"型曲线左侧区域,表明省域人均收入越高,环境污染越严重;上海已率先跨过"倒U"型曲线拐点,其人均收入的提高与环境保护较为协调;人口规模、城市化水平及中等级人力资本,与环境污染损失成正相关;升级产业结构、积累高等级人力资本及提高对外开放程度,有利于控制环境污染。     

区域环境功能管控区划方法及应用

以生产、生活污染源为对象进行环境空间管控是新时期区域环境保护治理和国土精细化管治的新路径。本文在明确区域环境功能管控区划的概念、目的和原则的基础上,科学识别污染物与污染源空间,提出管控单元和分级管控区的空间结构模式,建立环境污染物的单项评价指标算法和综合集成模型,形成区域环境功能管控区划技术方法,并在浙江省嵊州市进行县级尺度的实证应用研究。研究表明,嵊州市共有垃圾填埋场、污水处理厂、高污染型工业场所、畜禽养殖场、居民居住场所等18个管控单元类型,按集成特征值高低及污染排放特征可归类至Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅰ级和〇级管控区。Ⅴ级和Ⅳ级管控区以工矿业生产空间为主,污染排放量大,对水体、大气和土壤等影响程度高,存在危害性,是源头管控的重点。Ⅲ级管控区覆盖生活空间,污染排放中等,影响大气和水体,可控性相对较弱。Ⅱ级管控区有少量的农业固废和废水排放,存在面源污染风险。Ⅰ级和〇级管控区内部无环境污染源,强调生态保护的重要程度。其中,〇级管控区是生态保护红线范围,实施最严格的环境保护制度,要求“零排放,零污染”。区域环境功能管控区划方法具有可操作性,可为地方开展中长期环境保护与发展规划提供新的方法。