西北干旱区近50年气候变化特征与趋势

20世纪后期全球增暖趋势越来越明显,受全球增暖的影响,西北地区的气候也将受到不同程度的影响。选取了西北干旱区1951～2000年的21个代表站点气温、降水量资料,采用趋势系数法对西北干旱区近50年气温和降水变化进行分析,找出各分区的变化趋势。结果表明:近50年西北干旱区气温呈上升趋势(0.22℃/10 a),1986年后气温明显升高;柴达木盆地和新疆北部升温较大;各季都有增温趋势,贡献最大的是秋冬两季。降水变化有增加的趋势(3.2 mm/10 a),年降水量贡献最大的是夏季;各区降水都有增加,其中新疆北部降水增加最多。西北干旱区近50年气温升高趋势是南北高,中间低;降水量增加趋势从东南向西北呈现递增的格局。     

秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化特征及其相互关系

基于2001-2014年MODIS-NDVI和MODIS-LST数据,利用温度植被干旱指数对土壤湿度进行遥感反演,分析了秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化特征及其相互关系。研究发现：① 秦巴山区植被覆盖与土壤湿度均呈增加趋势;② 植被覆盖整体水平较高且表现出“四周低,中间高”的空间分布特征,土壤湿度整体表现出“北低南高”的空间分布特征,大体上二者呈现出空间分布正相关性;③ 植被改善趋势表现明显,显著改善区分布分散,无明显集中区域,退化区域主要集中于北部渭河沿岸及东部边缘少量地区;土壤湿度增长态势明显,增大区分布于除西北边缘及东北边缘外的几乎整个研究区中,减小区域面积小且大部分表现不显著;④ 秦巴山区植被覆盖与土壤湿度时空变化上呈现出明显的正相关性,其中69.71%的区域表现出土壤湿度增大-植被覆盖改善的特征,分布于研究区除四周边缘地带外的大部分地区。     

基于CMIP6的中国未来高温危险性变化评估

评估高温灾害的危险性变化,能够为区域高温灾害风险管理和制定减灾措施提供决策依据。本研究选取高温日数、最高温度和平均高温强度3个指标,基于1961—2020年中国2517个气象站点日最高温数据和CMIP6情景模式比较计划中SSP2-4.5情景下12个气候模式提供的2031—2099年未来气候预测数据集,用核密度概率估计方法计算了4个重现期（即5、10、20和50年）下3个指标的取值,对中国未来高温危险性变化进行了评估。结果表明：① 在SSP2.4-5情景下,中国的高温日数呈现出4个危险中心,分别是：西北干旱（半干旱）地区中部、华北和华中地区的交汇区域、西南地区中部和华南地区南部,并且高温日数从这4个中心向外逐渐减少;最高温度在空间上的分布北部大于南部,东部大于西部。平均高温强度的分布则呈现出从华北地区南部、西北干旱（半干旱）地区西部和东部地区西部向我国除青藏高原地区外的其它地区减少的趋势; ② 在SSP2.4-5情景下,随着重现期年限的增长,中国地区3个高温指标均呈增长趋势且增幅较大,并且高值范围也在不断扩大;③ 3个高温指标变化值均呈现出了明显的空间聚集性,3个指标共同显示的热点区域包括西南地区北部和南部、西北干旱（半干旱）地区中部和华北、华中地区的少部分区域,这些地区发生高温灾害的可能最大,同时根据高温日数变化和最高温度变化,东部地区西部发生高温灾害可能也较大,3个指标共同显示的冷点区域包括青藏高原地区东南部、西北干旱（半干旱）地区的西部和我国东南沿海地区,这些地区几乎不会发生高温危险。     

青海省清真寺和藏传佛教寺院时空演变比较研究

宗教场所是文化的重要载体,其时空分布格局对历史时期宗教文化的传播与发展有着重要影响.比较研究青海省清真寺和藏传佛教寺院时空演变特征的结果表明:民国时期是寺院数量发展的分水岭,民国以前藏传佛教寺院数量大于清真寺,之后反之;清真寺集中在青海东部呈西北-东南分布逐渐向西扩散,藏传佛教寺院跨青海东部和南部呈东北-西南分布逐渐向西北扩展,河湟谷地是二者共同的集聚区;清真寺热点地区分布于青海东部,藏传佛教寺院热点地区分布于南部和东部;清真寺分布的海拔明显低于藏传佛教寺院,两者坡度、坡向分布相似;朝代政策、自然环境、宗教文化等因素对寺院分布产生重要影响,以和谐共存为主的民族宗教关系有利于共同发展.     

青藏高原东部土壤湿度变化及其与中国降水的关系

为进一步了解高原土壤湿度变化及其与中国降水的关系,利用青藏高原东部地区1991～2012年22个站10cm、20cm、50cm 3个层次的土壤相对湿度观测资料,分析高原东部地区土壤湿度的时空分布特征.同时利用全国1992～2012年的降水资料与1992～2011年的土壤相对湿度资料,采用求相关系数的方法分析高原东部土壤湿度与全国降水的关系.结果表明:(1)西藏东部土壤相对湿度由东至西呈递减趋势.(2)10cm土层较干,20cm土层的相对湿度是3层中最大的,50cm土壤的湿度变化较为平缓;表层土壤湿度变化较明显.21年来,各层土壤湿度呈不明显下降趋势.(3)高原东部地区土壤湿度与中国东部降水有显著关系,若东部高原春季土壤湿度偏湿(干),则江淮流域夏季降水偏少(多).     

东北黑土地产能时空演变及其提升对策

东北黑土地产能变化的时空演化规律研究对于保护东北黑土地、保障国家粮食安全具有重要意义。基于MODIS-EVI数据,利用阈值法以作物最优生长时长(MAD)表征黑土地产能,揭示2010～2018年东北黑土地产能的时空演变及提升潜力。结果表明：(1)东北黑土地产能整体由中南向西北递减,以作物最优生长时长2～4级为主,种植集中区主要分布于松嫩平原东部及三江平原中西部地区;(2)东北黑土地产能2010～2018年总体表现为先上升后下降的趋势,70%左右的黑土地产能保持稳定,产能显著提升的黑土地占3.99%,产能显著下降的占24.88%;(3)东北黑土地产能提升潜力整体处于中等水平,空间上呈现“西高东低”状态,具有较大提升潜力的耕地较少。基于上述研究结果,参考黑土地保护的梨树模式、龙江模式,针对黑土地出现的“变薄、变瘦、变硬”等问题,提出了东北黑土地产能提升与保护的政策建议。     

2001—2017年中国不同耕作区重建MODIS LAI时空动态

叶面积指数Leaf Area Index （LAI）作为植被生物量指标之一,耕作区LAI不仅能反映作物的长势动态,且与农业生态、作物产量密切相关。本文通过对2001—2017年中国农田区域的MODIS-LAI长时序数据进行重建,利用Mann-Kendall检验、变异系数、重心迁移模型等方法分析了中国耕作区LAI的时空变化特征。结果表明：① 中国耕作区LAI在2001—2017年显波动式上升,且与农作物单产相关系数高达0.91;② 不同耕作区季节差异显著,夏季>秋季>春季>冬季,夏季平均为1.54,生长季平均为1.13,秋季平均为0.78,春季平均为0.63,冬季平均为0.31;③ 2001—2012年二熟、三熟区LAI变化平缓,2012年后有上升趋势但未发生明显突变;一熟区2006年之前处于平稳上升状态,2006年之后发生突变上升趋势显著;④ 研究时段内我国长江以北的耕作区LAI变异程度较为突出,最高达4.12; 农田面积重心经历了先向西南迁移,后再向西北迁移过程,农田生长季LAI重心相对于农田面积重心变幅较大,经历了南北波动式向西部迁移过程,迁移距离分别为82.78 km、90.53 km。     

近30年来中国陆地蒸散量和土壤水分变化特征分析

 对NOAH陆面模式模拟的近30年中国陆地蒸散量和土壤含水量,按照6大片区和5种生态系统类型进行了统计分析。讨论全国以及各大区不同生态系统类型蒸散和土壤含水量的变化,研究不同类型蒸散和土壤含水量的关系。中国陆地蒸散量总体呈增加的趋势,年内蒸散量最大的月份是7月,年末和年初蒸散量较小。而我国中南、西南、华东、东北和西北蒸散量变化趋势和全国的总趋势一致,呈增加的趋势。华北地区蒸散量近30年来总体趋势是下降的,华北蒸散量最大的年份是上世纪90年代。在所有生态系统类型中,林地蒸散最大的有东北、华东、西南和中南4区;而华北和西北草地在各类型中蒸散量所占比例最高。6大片区对比,林地蒸散水量最大的地区是西南和中南,最小的西北;草地蒸散水量最大的地区是西南,最小的是东北区;农田蒸散水量最高的是华东,最低的是西北;荒漠蒸散量最大的片区是西北;湿地蒸散最大的是东北。80年代以来,全国土壤含水量总体呈下降的趋势。从各片区的情况看,仅西北地区稍有增加,其余5区土壤含水量皆是下降的。植被覆盖度和土壤水分是影响蒸散量最重要的因子,在植被覆盖较差时,土壤水分和蒸散量相关性较好。     

中国西北地区植被NDVI的时空变化及其影响因子分析

利用GIMMS/NDVI数据分析了中国西北地区1982-2006年植被NDVI时空变化特征及其影响因子。近25年来,中国西北地区年均植被NDVI增速为0.5%/10a,并存在明显的空间差异。天山、阿尔泰山、祁连山、青海的中东部等地区植被NDVI显著增加;青海南部地区、陕西和宁夏交界地区、甘肃部分地区,以及新疆部分地区的植被NDVI下降。从不同植被类型看:林地、草地和耕地的年均NDVI都在提高。研究表明:中国西北地区植被NDVI变化是各种自然和人为因素综合作用的结果。植被NDVI与气温、降水的年际变化整体上都呈弱的正相关。但与其年内变化则都呈显著的线性关系,当月均温量超过20℃时,植被NDVI呈下降趋势;当月降水量在0¹00mm期间,植被NDVI随降水线性增长,当月降水量超过100mm之后,不再有明显的增长趋势。农业生产水平提高和植被生态建设等人类活动对西北地区植被NDVI增加有重要影响。     

基于GEE的黄河流域植被时空变化及其地形效应研究

黄河流域作为中国东部平原的生态屏障,研讨其植被覆盖的时空变化有助于生态环境治理。本文利用GEE平台,基于Landsat数据通过像元二分模型反演了1990—2020年黄河流域植被覆盖度（FVC）,并通过Theil-Sen Median趋势分析和 Mann-Kendall检验方法剖析FVC的时空变化趋势,挖掘出FVC趋势变化与海拔、坡度、坡向等地形因子之间的响应关系。结果表明：① 黄河流域FVC整体呈现西北低东南高的空间分布趋势,其中低等FVC占整个流域面积的45%,主要集中于西北部干旱半干旱地区;② 流域中部植被覆盖改善明显,占整个流域的57.07%,西北部和东南部退化程度相对较高;③ 植被覆盖受地形效应影响较为显著,在坡度大于40°及高程（-31~637 m）时高等级FVC占比较高,坡度8~18°及高程1852~2414 m范围内植被改善效果相对较好。结果可以为黄河流域生态环境保护及高质量发展提供科学支撑。     

Identifying sky conditions in Iran from MODIS Terra and Aqua cloud products

Clouds can influence climate through many complex interactions within the hydrological cycle. Due to the important effects of cloud cover on climate, it is essential to study its variability over certain geographical areas. This study provides a spatial and temporal distribution of sky conditions, cloudy, partly cloudy, and clear days, in Iran. Cloud fraction parameters were calculated based on the cloud product(collection 6_L2) obtained from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) sensors on board the Terra(MOD06) and Aqua(MYD06) satellites. The cloud products were collected daily from January 1, 2003 to December 31, 2014(12 years) with a spatial resolution of 5 km × 5 km. First, the cloud fraction data were converted into a regular geographic coordinate network over Iran. Then, the estimations from both sensors were analyzed. Results revealed that the maximum annual frequency of cloudy days occurs along the southern shores of the Caspian Sea, while the minimum annual frequency occurs in southeast Iran. On average, the annual number of cloudy and clear-sky days was 88 and 256 d from MODIS Terra, as compared to 96 and 244 d from MODIS Aqua. Generally, cloudy and partly cloudy days decrease from north to south, and MODIS Aqua overestimates the cloudy and partly cloudy days compared to MODIS Terra.     

MODIS影像的局地云量信息元数据提取算法与应用

云对于光学遥感影像质量及其反演地表参数精度有着重要影响,且其作为时空多变要素之一,在一定程度上制约了光学遥感影像的应用。对于具有2 330km的大扫描幅宽MODIS影像而言,现有的元数据标准仅能反映影像的总体云量,而无法反映云的空间分布状况,限制了MODIS数据的局地研究和应用。本文在现有遥感影像元数据标准的基础上,提出了新的元数据项--局地云量,用于反映云在条带影像中的空间分布状况,并实现在MODIS二级云掩膜条带产品(MOD35)中针对特定区域的局地云量信息提取算法。经验证,本算法能较快速和准确地提取省级行政区的局地云量信息,并可根据用户的需求进一步推广到任意指定的多边形区域,为MODIS数据在局地研究和应用提供了便利。     

Object-based classification of cloudy coastal areas using medium-resolution optical and SAR images for vulnerability assessment of marine disaster

Efficient and accurate access to coastal land cover information is of great significance for marine disaster prevention and mitigation. Although the popular and common sensors of land resource satellites provide free and valuable images to map the land cover, coastal areas often encounter significant cloud cover, especially in tropical areas, which makes the classification in those areas non-ideal. To solve this problem, we proposed a framework of combining medium-resolution optical images and synthetic aperture radar(SAR) data with the recently popular object-based image analysis(OBIA) method and used the Landsat Operational Land Imager(OLI) and Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar(PALSAR) images acquired in Singapore in 2017 as a case study. We designed experiments to confirm two critical factors of this framework: one is the segmentation scale that determines the average object size, and the other is the classification feature. Accuracy assessments of the land cover indicated that the optimal segmentation scale was between 40 and 80, and the features of the combination of OLI and SAR resulted in higher accuracy than any individual features, especially in areas with cloud cover. Based on the land cover generated by this framework, we assessed the vulnerability of the marine disasters of Singapore in 2008 and 2017 and found that the high-vulnerability areas mainly located in the southeast and increased by 118.97 km2 over the past decade. To clarify the disaster response plan for different geographical environments, we classified risk based on altitude and distance from shore. The newly increased high-vulnerability regions within 4 km offshore and below 30 m above sea level are at high risk; these regions may need to focus on strengthening disaster prevention construction. This study serves as a typical example of using remote sensing techniques for the vulnerability assessment of marine disasters, especially those in cloudy coastal areas.     

湖南省不同云状态的时空特征分析

云的存在使得遥感对地观测地表信息受损或缺失,特定区域的云状态时空分布特征有助于提升遥感数据云噪声去除的针对性和准确性。本文采用2001-2017年湖南省MOD09A1地表反射率产品像素级产品质量数据集,逐像素解析并提取云状态信息,利用地统计学方法和空间分析方法等,从云状态空间分布概率、云状态季节分布概率、云状态持续时长和云干扰率 4个方面分析了湖南省晴朗无云、云污染和云混合3种云状态时空分布特征。研究结果表明：① 湖南省整体受云影响较为严重,不同云状态空间分布呈现较为明显的差异性,云污染状态主要分布在湘西、湘南山区,云混合状态主要分布在湘北、湘中、湘南连接的地势相对平缓的平原、丘陵地区;② 云污染状态在云影响中起主导作用,其主要分布在1-2月、11-12月以及5月下旬-7月上旬之间,云混合状态平均出现概率全年维持在10%左右,在6-10月增加至18%左右;③ 云状态持续时长为8、16 d是受云影响的主要情形;④ 随着合成窗口的增加,云干扰率迅速下降,采用月合成（4期）后,可以忽略云的影响;⑤ 云状态数据经主成分变换后,前2个主分量可表征不同云状态空间分布模式,全省可划分为4个具有显著云状态特征的区域;⑥ 不同云状态与高程变化具有显著的关系模型,除云污染状态外,均与高程呈负相关关系。本研究可为湖南省遥感数据选择、云去除方法选择、植被指数时间序列重构等提供技术支撑。     

基于GF-1/WFV数据的三江源草地月度NPP反演研究

准确认识三江源植被生产力月度尺度的时空格局变化,对三江源畜牧业生产以及生态保护政策制定具有重要意义,可稳定获取的重访周期为4 d的16 m分辨率GF-1/WFV数据使中等空间分辨率的月度NPP产品生产成为可能。本文建立了一套以GF-1/WFV为基本数据源的中等空间分辨率草地月度NPP估算技术方法,并评估了其在三江源地区应用的可行性。在黄河源区玛多县的实验表明以GF-1/WFV为基础,以MODIS13Q1数据为补充,可以获得覆盖全区的中等空间分辨率月度NDVI数据,据其反演得到的草地NPP,地面验证精度在70%以上,优于MODIS NPP产品精度,且能更为详细地反映草地生产力变化的空间差异,在青海三江源地区利用GF-1/WFV数据生产中等空间分辨率的草地月度NPP产品是可行的。     

An automated method for glacial lake mapping in High Mountain Asia using Landsat 8 imagery

Glacial lakes in the High Mountain Asia (HMA) are sensitive to global warming and can result in much more severe flood disasters than some largesized lakes. An accurate and robust method for the extraction of glacial lakes is critical to effective management of these natural water resources. Conventional methods often have limitations in terms of low spectral contrast and heterogeneous backgrounds in an image. This study presents a robust and automated method for the yearly mapping of glacial lake over a large scale, which took advantage of the complementarity between the modified normalized difference water index (MNDWI) and the nonlocal active contour model, required only local homogeneity in reflectance features of lake. The cloud computing approach with the Google Earth Engine (GEE) platform was used to process the intensive amount of Landsat 8 images from 2015 (344 path/rows and approximately 7504 scenes). The experimental results were validated by very high resolution images from Chinese GaoFen-1 (GF-1) panchromatic multi-spectral (PMS) and appeared a general good agreement. This is the first time that information regarding the spatial distribution of glacial lakes over the HMA has been derived automatically within quite a short period of time. By integrating it with the relevant indices, it can also be applied to detect other land cover types such as snow or vegetation with improved accuracy.     

2002-2012年青藏高原积雪物候变化及其对气候的响应

积雪是地表最活跃的自然要素之一,其动态变化对气候、环境以及人类生活都产生了重要影响。本文利用MODIS积雪产品和IMS雪冰产品,首先通过Terra、Aqua双星合成和临近日合成去除MODIS积雪产品中的部分云像元,再与IMS融合,获取了青藏高原2002-2012年逐日无云积雪覆盖产品,并逐像元计算每个水文年的积雪覆盖日数（SCD）、积雪开始期（SCS）和积雪结束期（SCE）,分析了不同生态分区积雪的时空变化特征,以及积雪开始期和结束期与温度、降水的关系。结果表明：青藏高原积雪分布存在明显的空间差异,南部喜马拉雅山脉和念青唐古拉山地区以及西部帕米尔高原和喀喇昆仑山脉为SCD的2个高值区,年均积雪日数在200 d以上。18.1%的区域SCS表现出明显的提前趋势,主要集中在青藏高原中东部;羌塘高原南部、念青唐古拉山西段以及川西地区有显著推迟趋势,占高原面积的8.5%。23.2%的区域SCE显著推迟,主要集中在果洛那曲高寒区、昆仑山区和念青唐古拉山地区;而仅有6.9%的区域表现出提前趋势,主要分布在高原西南部。总体上,不同生态单元内积雪开始与结束期受温度、降水的影响差异很大,表现出不同的空间格局与演变趋势。     

Detecting Arctic snow and ice cover with FY-1D global data

Chinese meteorological satellite FY-1D can obtain global data from four spectral channels which include visible channel(0.58-0.68 μm) and infrared channels(0.84-0.89 μm,10.3-11.3 μm,11.5-12.5 μm).2366 snow and ice samples,2024 cloud samples,1602 land samples and 1648 water samples were selected randomly from Arctic imageries.Land and water can be detected by spectral features.Snow-ice and cloud can be classified by textural features.The classifier is Bayes classifier.By synthesizing five d ays classifying result of Arctic snow and ice cover area,complete Arctic snow and ice cover area can be obtained.The result agrees with NOAA/NESDIS IMS products up to 70%.     

SST INTRASEASONAL OSCILLATION AND ATMOSPHERIC FORCING SYSTEM OF THE SOUTH CHINA SEA

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａ (ＳＣＳ)ｉｓａｓｅｍｉ ｅｎｃｌｏｓｅｄｏｃｅａｎｂａｓｉｎｌｏｃａｔｅｄａｔａｓｐｅｃｉａｌｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｐｏ ｓｉｔｉｏｎ ,ｏｎｅｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄ’ｓｐｒｏｎｏｕｎｃｅｄｍｏｎｓｏｏｎｒｅｇｉｏｎｓ,ｗｉｔｈｎｏｒｔｈｅａｓｔｗｉｎｄｓｐｒｅｖａｉｌｉｎｇｉｎｗｉｎｔｅｒａｎｄｓｏｕｔｈｗｅｓｔｗｉｎｄｓｉｎｓｕｍｍｅｒ,ａｎｄｉｓａｃｒｕｃｉａｌｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｉｒ ｓｅａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｇｒｅａｔ…     

毫米波雷达与雨滴谱仪观测弱降水的对比分析

针对毫米波雷达测量的数据需要进行验证,提出利用雨滴谱反演雷达观测量:回波强度、径向速度、速度谱宽和归一化的功率谱密度数据对比毫米波雷达在最低有效观测高度处探测弱降水数据的方法及分析毫米波雷达观测量误差来源。结果表明:2种观测仪器得到的回波强度随时间变化趋势大致相同但变化幅度差异较大,误差主要源于雷达天线的积水;径向速度由于空气的上升速度、湍流等影响使两者数值有一定差异,但是变化趋势却十分接近。速度谱宽两者结果是演变趋势和变化范围都非常接近;两者归一化功率谱值曲线随速度变化趋势相似,然而由于空气的上升速度、湍流等影响导致两者曲线出现整体平移。