中国北方沙尘灾害特点及其下垫面状况的遥感监测

2000年春季,中国北方地区多次受到沙尘灾害的影响,对生产、生活活动造成了多方面的不利影响。采用遥感和GIS技术进行沙尘灾害的过程监测、空间特点分析和下垫面状况分析是一个有效的技术方法,通过对沙尘灾害发生、发展的环境条件的了解,可以减轻沙尘天气的危害、防治等一系列决策措施的制定、实施提供客观、及时的空间信息,有助于制定和实施区域生态环境保护措施,以便减少沙尘天气的次数和减轻灾害性天气的危害程度。     

北京消失的湖泊

近些年每到春季,内蒙古、甘肃中部、河北北部和北京等地总会出现沙尘天气。沙尘暴固然和境外的戈壁荒漠源区有关,但具体到北京,当您翻开地图,会发现北京市频繁出现沙尘天气与近50年来大面积填埋河流、湖泊有着密切联系。近50年来,北京市有以下几个较大的水面、湖泊从地图上消失了。     

中国北方沙尘灾害特点及其下垫面状况的遥感监测

2000年春季,中国北方地区多次受到沙尘灾害的影响,对生产、生活活动造成了多方面的不利影响。采用遥感和GIS技术进行沙尘灾害的过程监测、空间特点分析和下垫面状况分析是一个有效的技术方法,通过对沙尘灾害发生、发展的环境条件的了解,可以减轻沙尘天气的危害、防治等一系列决策措施的制定、实施提供客观、及时的空间信息,有助于制定和实施区域生态环境保护措施,以便减少沙尘天气的次数和减轻灾害性天气的危害程度。     

2000年华北沙尘天气遥感研究

利用最新的气象卫星数据分析影响华北的沙尘天气从产生到消失的动力过程,确定了沙尘天气发生的范围和移动方向。并利用TM、NOAA、FY－1影像,时间跨度为30年的沙尘暴空间分布数据,1951－1994年华北地区的气象站点数据,土壤质地和土地利用数据,对沙尘天气发生的下垫面因素与沙尘天气发生的空间分布关系进行了分析,指出植被指数、土壤质地、土壤含水量和地形对沙尘天气发生的影响方式,并对沙尘天气发生区域的土壤侵蚀状况进行了分析,探讨了影响华北地区沙尘天气的供沙区分布状况和不同路径沙尘暴的源地分布,结果表明下垫面因素对于沙尘天气的产生有着非常重要的作用。     

2021年中国北部特大沙尘天气的遥感监测与路径分析

2021年3月中旬，中国北部地区遭遇了近十年来最强的一次沙尘天气。本文利用多源卫星和PM10浓度数据对此次沙尘天气过程进行了水平、垂直方向动态监测，并通过HYSPLIT模式前向、后向轨迹的聚类分析了沙尘的来源及传输路径，结果表明：(1) 2021年3月14日至18日，中国20个省市和渤黄海近岸海域均受到沙尘影响，其中西北、华北、东北地区部分省市出现沙尘暴，华中、华东部分省市和渤黄海近岸海域受轻度沙尘天气影响。(2) 14日至15日的沙尘主要源自蒙古国中部，16日至18日的沙尘则更多来自中国内蒙古中西部和新疆维吾尔自治区中部。沙尘传输路径可以分为西北路、北路、西路3支。(3)沙尘的输送高度主要为对流层低层1—3 km与对流层中高层3—10 km，高于“三北防护林”等生态环境工程的风沙拦截高度。多源卫星产品和数值模式相结合，为中国沙尘天气的预报预警以及沙尘污染的区域联防联控提供了科学参考。     

沙尘源区AVHRR反照率时序变化与TSP的对比分析

以 2 0 0 1年 3月到 5月的几次沙尘天气为例 ,介绍基于地表覆盖的AVHRR反照率的反演结果 ,并与TSP(沙尘干量 )和Si(硅 )进行对比分析 ,发现它们具有较好的相关性 ,从而揭示了沙尘暴发生前后地表能量的变化状况 ,为预测预警沙尘天气的危害提供及时客观的空间信息     

2001年春季沙尘天气分析

给出卫星遥感监测2001年春季我国北方沙尘过程的图像特征和产生沙尘天气系统云图的类型,初步分析了2001年多沙尘天气的气候原因.     

2001年夏季沙尘天气分析

给出卫星遥感监测2001年春季我国北方沙尘过程的图像特征和产生沙尘天气系统云图的类型，初步分析了2001年多沙尘天气的气候原因。     

中国北方沙尘暴频数演化及其气候成因分析

利用地面气象观测资料，分析了中国北方1954～2001年年、季沙尘暴发生日数的演变规律及其与风速、相对湿度、降水、气温和干燥度的相关关系。结果表明，中国北方沙尘暴发生日数在1954～2001年呈波动下降的趋势，春季下降趋势最明显。沙尘源区的气候要素对北方沙尘暴发生日数具有比较明显的影响，其中风是影响较大的因子。平均风速和大风频率增加(减少)均有(不)利于沙尘暴天气的形成。气温与沙尘暴日数呈显著的反相关关系，反映了北方温度升高可能通过大气环流间接地抑制了沙尘暴的发生。降水增加对沙尘暴发生也有一定抑制作用，尤其春季和前冬沙尘源区降水多寡对沙尘暴的发生有着重要的影响。北方沙尘暴频数与沙尘源区的相对湿度或干燥指数也存在较明显的相关关系。在过去的近50a内，造成中国北方沙尘暴频率显著下降趋势的直接自然原因是：沙尘源区和发生区平均风速和大风日数的减少、主要沙尘源区降水量特别是春季和前冬降水量的增加、以及由于源区降水增加引起的大气和土壤湿润程度的改善。     

可见光波段灰度熵和热红外亮温差的沙尘遥感判识

沙尘作为对流层气溶胶的主要成分,对气候系统有许多影响;同时,作为环境污染物,对人类健康危害也很大。沙尘天气一般在春季爆发,对中国北方大部分区域的生产和生活有较大影响。以往针对沙尘遥感监测人们开展了许多研究,取得了一定的效果。但对于一些云和沙尘混合的复杂状况,传统方法识别效果较差,几乎不能有效识别出沙尘。采用葵花8号(Himawari-8)卫星数据,提出一种针对性的识别方法。引入了0.46μm和0.51μm反射率差值RDI,统计发现该指数在一定范围内可以表现出沙尘连续性特征,并有效地将中高云和大部分地表与沙尘区分开来。碎积云的RDI值分布与沙尘的较为相似,为此进一步引入了灰度熵方法来滤除。例举了3次沙尘过程的判识结果,并结合地面观测数据进行了验证。其中对2017年5月4日沙尘的地面验证表明,位于云沙混合区的27个站中有22个站的地面观测与判识相一致。对于一些复杂条件下的沙尘,该方法是对分裂窗亮温差的有效补充。     

气象卫星多通道信息监测沙尘暴的研究

介绍了利用气象卫星多通道信息监测沙尘暴的原理和方法，并利用此技术方法对2000年3－4月北方沙尘暴过程进行了监测，分析了影响北京地区沙尘暴过程的沙源和可能路径，取得了较好结果。     

基于MapX的天气雷达反演雨量系统的设计与实现

提出了天气雷达反演雨量的技术方案,说明了实现雨量反演的关键技术和难点,介绍了基于MapX的天气雷达反演雨量系统的功能与实现。     

Monitoring the source of trans-national dust storms in north east Asia

Abstract

The vast expanse of the Gobi desert across the Mongolian plateau experiences frequent dust storms. In this isolated region remote sensing techniques can provide an effective measurement of dust storms. Brightness temperature channels 4, 5 of AVHRR/NOAA satellite data, emissive bands of MODIS/TERRA satellite data and meteorological station measurement data were used and tested for dust and sandstorm mapping in the desert area of Mongolia and northern China. The differences between thermal bands in combination with geographic information system (GIS) layers were used for mapping in this study. The results show that dust and sand storm maps can be achieved from emissive bands for monitoring of dust and sandstorms. Most active dust storm sources can occur in truly remote areas where there is little or no human activity, although many sources are associated with areas where human impacts are well documented. Thus, on a regional scale dust mobilisation appears to be dominated by natural sources.     

多光谱卫星云图的高维特征聚类与降水天气判别

基于静止气象卫星（GMS-5）多光谱云图的天气采样数据，分别对各样本数据在红外、水汽及可见光通道的灰度、梯度和纹理高维特征空间的投影点进行聚类分析，以确定诸天气样本在特征空间中的类属区域，进而用其对云图进行天气区的判别分类。针对传统聚类方法存在的缺点，本文采用了模糊C均值聚类（FCM）、遗传算法（GA）和模糊减法聚类（FSC）相互交叉、优势互补的思想，既克服了GA／FCM算法局部／全局寻优的不足，又可客观确定出聚类中心数目。对高维特征空间中的重叠和交叉部分的样本点类属，通过计算其与空间中各聚类中心点的欧氏距离来予以甄别，最后得到高维特征空间中各天气的类属域，实况云图中诸像素点通过计算和判断其灰度-梯度特征量在高维空间中的投影点落区位置，即可确定其天气类属，进而实现对天气区的自动分类。试验结果表明，该方法具有良好的分类效果，判别结果与天气实况基本一致。     

基于预测树的天气雷达回波数据无损压缩

利用了各层回波图像间的相关系数建立预测排序树,采用了自适应算术编码实现天气雷达回波数据的无损压缩,实现了天气雷达回波数据的有效压缩。     

用MODIS数据和分裂窗算法反演内蒙古地区的地表温度

地表温度是气象、水文、生态等研究中一个重要参数。大气透过率和比辐射率是分裂窗算法的两个重要输入参数,本文利用MODIS数据的可见光波段(band1)和近红外波段(band2、19)计算该两个参数;再利用MODIS数据的两个热红外波段(band31、32)和分裂窗算法对内蒙古地区地表温度进行了反演;结果表明,遥感反演出来的地表温度的空间分布与内蒙古气候区地空间分布具有高度的一致性,能直观地反应内蒙古地区地表温度的空间分布特征。     

基于三维GIS的天气雷达组网信息平台的构建

采用基于三维GIS的全球展示模型,结合雷达站点建设信息,全方位立体化的展示了全国天气雷达的总体布局;采用气象行业专用的以雷达站点为中心的极坐标参考系,建立起单个雷达站点的局部三维探测模型;采用雷达组网拼图技术,实现了全球模型下指定高度的雷达探测范围自动制图。     

基于WebGIS的河南省实时天气监测预警系统设计

为了满足河南省气象台的业务需求,实现对实时天气及灾害性天气的监测和预报预警,提出了采用B/S架构,基于WebGIS技术开发河南省实时天气监测预警系统的设计。该系统以Visual Studio 2013为开发平台,基于Microsoft.NET Framework框架,并利用Geographic Information System(GIS)的可视化技术和空间数据的分析处理技术,实现对河南省区域气象信息的实时监测。利用该系统,用户可以进行实时天气、灾害性天气的监测和报警,强对流天气分析以及预报预警产品的制作与发布。