边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究

采用MODIS资料和美国发展的MODIS大气温、湿度廓线统计反演算法,估算大气温度、湿度廓线作为初始场,应用101层快速透过率模式(PFAAST)估算了大气透过率,并采用Newton非线性迭代算法反演中国西北荒漠戈壁地区大气温度廓线。结果表明:该方法对边界层高度及以上部分的大气温度反演得比较好,误差基本都在2 K范围内,边界层范围内的温度反演误差较大,反演误差与气溶胶光学厚度增量和地表温度估算误差呈显著正相关关系,与大气水汽混合比的关系较差。文中从敏感性试验和理论分析角度阐述了地表温度和气溶胶光学厚度估算误差对大气温度反演误差的影响,发现不同光谱波段的地表温度权重均随地表温度的增加有不同程度增加,地表温度反演误差增加将增加地表温度权重,提高地表温度估算误差有助于提高地表温度权重的精度;荒漠戈壁地区大气边界层中气溶胶浓度较高,光学厚度较大,使边界层大气透过率降低,进而降低卫星红外遥感波段的地表温度权重和空气温度权重。由于该模式没有很好地考虑边界层中沙尘气溶胶的影响,使卫星反演的大气透过率偏高,以至于高估地表温度权重和大气温度权重,使得反演的表面温度和空气温度偏低。该研究结合太阳光度计获得的光学厚度资料,采用统计方法对气溶胶效应引起的大气透过率误差和表面温度估算误差进行校正,并对物理算法进行本地化改进,实现了边界层温度廓线的反演。     

2007年5～10月黄土高原陆面能量通量特征研究

在稀疏植被区陆面过程遥感参数化基础上,利用MODIS/500m分辨率的资料反演黄土高原2007年5～10月陆面过程的特征参数。分析得出:(1)受多种气候系统的影响,黄土高原降水、植被分布以及土壤湿度等存在南北、东西差异,导致反照率呈现出从东南到西北部逐渐增加的趋势;5～10月,频率峰值所对应的反照率值呈现出先降低后增加的特征,到7月反照率值达到最低。(2)由于土壤湿度和植被覆盖度空间分布的差异,出现了3种反照率和能量分布型,即宽频低峰型、高频窄峰型和多峰型分布。(3)由于2007年8～10月黄土高原降水量比较充沛,大部分区域的土壤湿度都在60%以上,使得净辐射量、感热通量、潜热通量频率分布比较集中。     

祁连山区冬半年积雪分布及变化的遥感研究

利用国家卫星中心提供的1996—2002年冬半年(11月～翌年4月)的旬积雪数据、地面气象站温度和实测积雪数据,以及结合祁连山区DEM数据,研究了同期祁连山区积雪时空分布及其变化特征。结果表明:祁连山区冬半年积雪大多随山脉走向呈带状分布在山脊区,而山谷和南面盆地分布较少;积雪西段最多,东段次之,中段最少。祁连山区不同积雪频率所分布的平均高度的基本趋势为积雪频率越大分布的高度也越高。就不同频率的积雪而言,频率越低所占比例越大,频率越高所占比例越小;总体上祁连山区在1998/1999年冬季积雪达到最小值,在1998/1999年冬季之前呈波动变化,之后呈持续显著增加的趋势,但主要贡献在低频率。对祁连山东、中、西三段而言,东、中两段在1998/1999年冬季前呈减少趋势,1998/1999年冬季后呈增加趋势,东、中两段平均积雪频率变化量很接近;而西段从1996/1997年冬季开始呈缓慢增加的趋势,而且积雪平均出现频率明显要比东、中两段高很多。祁连山东、中、西三段积雪覆盖度随着高度增加而增大,只有中段在1999—2001年随着高度的递增积雪覆盖度增加不明显,变化趋势比较复杂,这可能与中段所受天气系统和地形等的影响比较复杂有关。     

青藏高原气温变化的研究进展

青藏高原(简称高原,下文同)是全球气候系统的重要组成部分,其气候因子、动力及热力作用对全球气候系统的变化有着深刻的影响。本文就近代高原地表气温不同年代际的变化、空间分布及其与我国其它区域同期气温变化的关系等方面的研究进展进行回顾和总结。经过研究分析表明,高原的气温变化呈明显的年代际特征。近百年来高原的气温可分2个冷期2个暖期,其间有3次突变,即1920年代以前偏冷,1920～1950年代气温回升,1950～1980年代气温下降,1980年代至今气温持续偏高。各次气温突变时间中高原均提前于我国其它地区,且全国有北方提前于南方,高纬提前于低纬的现象;高原上大多数区域日最低气温增温幅度是日最高温度的增温幅度的1～3倍,日较差变小,4季中冬季增温最为明显;由于地域辽阔,地形复杂,就高原本身主体而言,各区域的温度变化也存在差异。已有的研究成果表明,高原主体的气温变化最先出现在高原东南部和海拔较高的区域。     

黑龙江省春末两次罕见降水天气对比分析

2008年5月26～28日和28～31日,黑龙江省出现两次中到大雨过程。两次降水过程都发生在中西伯利亚高原和堪察加半岛的阻塞形势下,高空低涡和蒙古低压是主要的影响系统,都伴有高低空急流的输送,但降水的强度、落区和范围有较大差别。通过分析表明,阻高演变、水汽输送和高低空急流的位置是决定两次降水差异的关键。     

松花江哈尔滨段水位枯、洪水期历史规律分析

本文分析了1949～2003年松花江哈尔滨段最低、最高水位的变化情况以及历年的枯洪水情况,从而得出松花江哈尔滨段的水位变化规律和枯洪水历年分布规律。     

非均匀下垫面陆面过程参数化问题研究进展

非均匀下垫面对陆面过程模式应用有着重要影响。若将下垫面一概视为均一,在很多情况下会影响模式模拟的准确性。本文详细介绍了目前非均匀地表陆面过程参数化的方法(Mosaic法、统计—动力法和其它方法),初步分析了这些参数化方法的缺陷,并简单探讨了陆面参数尺度转换问题,最后对今后研究的问题给出了建议,其中特别提出要寻找适当方法实现陆面物理量不同尺度间的转换。     

生态用水的估算方法研究和问题探讨

针对“生态用水”概念及使用混乱的现象,本研究对生态系统的需水、用水的概念进行描述和界定,并对背景和研究状况进行了综述,提出了不同生态系统的用水估算方法。在此基础上,提出了目前生态用水的相关研究中存在的问题,以及在生态用水的机理上研究方面的可能突破。最后讨论了在全球气候变暖、水资源亏缺的背景下,生态用水的时间变化及与之相应的水资源供需平衡问题将会成为关注的热点问题。     

观日全食奇观 享天文学盛宴——2009国际天文年教师培训暨日全食观测纪实

2009年7月19-23日,“2009国际天文年中小学教师培训暨日全食观测活动”在湖北武汉成功举办。本次活动由北京天文馆、北京天文学会联合举办,由武汉科技馆协办。杭州天文科技有限公司和广州博冠企业有限公司为本次活动提供了多台天文望远镜。     

渤海海冰微波散射特性研究

Microwave remote sensing has become the primary means for sea-ice research, and has been supported by a great deal of field experiments and theoretical studies regarding sea-ice microwave scattering. However, these studies have been barely carried in the Bohai Sea. The sea-ice microwave scattering mechanism was first developed for the thin sea ice with slight roughness in the Bohai Sea in the winter of 2012, and included the backscattering coefficients which were measured on the different conditions of three bands(L, C and X), two polarizations(HH and VV), and incident angles of 20° to 60°, using a ground-based scatterometer and the synchronous physical parameters of the sea-ice temperature, density, thickness, salinity, and so on. The theoretical model of the sea-ice electromagnetic scattering is obtained based on these physical parameters. The research regarding the sea-ice microwave scattering mechanism is carried out through two means, which includes the comparison between the field microwave scattering data and the simulation results of the theoretical model, as well as the feature analysis of the four components of the sea-ice electromagnetic scattering. It is revealed that the sea-ice microwave scattering data and the theoretical simulation results vary in the same trend with the incident angles. Also, there is a visible variant in the sensitivity of every component to the different bands.For example, the C and X bands are sensitive to the top surface, the X band is sensitive to the scatterers, and the L and C bands are sensitive to the bottom surface, and so on. It is suggested that the features of the sea-ice surfaces and scatterers can be retrieved by the further research in the future. This experiment can provide an experimental and theoretical foundation for research regarding the sea-ice microwave scattering characteristics in the Bohai Sea.