20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局

土地利用/土地覆被变化（LUCC）是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式,本文采用相同空间分辨率的卫星遥感信息源和相同的技术方法,对中国1980 年代末到2010 年土地利用变化数据进行定期更新。在此基础上,提出并发展土地利用动态区划的方法,研究土地利用变化的空间格局与时空特征。我们发现：1990-2010 年的20 年间,中国土地利用变化表现出明显的时空差异。“南减北增,总量基本持衡,新增耕地的重心逐步由东北向西北移动”是耕地变化的基本特征;“扩展提速,东部为重心,向中西部蔓延”是城乡建设用地变化的基本特征;“林地前减后增,荒漠前增后减,草地持续减少”是非人工土地利用类型变化的主要特征。20 世纪末与21 世纪初两个10 年相比,中国土地利用变化空间格局出现了一些新特征,原有的13 个土地利用变化区划单元演变为15 个单元,且部分区划单元边界发生变化。主要变化格局特征为黄淮海地区、东南部沿海地区、长江中游地区和四川盆地城镇工矿用地呈现明显的加速扩张态势;北方地区耕地开垦重心由东北地区和内蒙古东部转向西北绿洲农业区;东北地区旱作耕地持续转变为水田;内蒙古农牧交错带南部、黄土高原和西南山地退耕还林还草效果初显。近20 年间,尽管气候变化对北方地区的耕地变化有一定的影响,但政策调控和经济驱动仍然是导致我国土地利用变化及其时空差异的主要原因。2000 年后的第一个10 年,土地利用格局变化的人为驱动因素已由单向国土开发为主,转变为开发与保护并重。在空间格局变化的分析方法方面,应用“动态区划法”开展世纪之交两个10 年中国LUCC空间格局变化的分析,有效揭示了20 年来中国LUCC“格局的变化过程”,即动态区划边界的推移、区划单元内部特征的变化与单元的消长等;以及“变化过程的格局”,即土地利用变化过程与特征的分阶段区域差异,清晰刻画了LUCC动态区划中区划单元的消长,单元边界的变动,以及前后10 年的变化强度特征,揭示了土地利用“格局”与“过程”之间的交替转化规律,以及不同类型和区域的变化原因,证明了该分析方法的有效性。     

云南鲁甸地震灾害应急救援环境分析与影响快速评估

2014年8月3日16时30分,云南省昭通市鲁甸县发生6.5级地震,此次地震危害性较大。在快速收集震区地震烈度分布、地形状况、土地利用/覆盖现状、乡镇人口、居民点分布、房屋建筑物以及高分辨率遥感图像等信息的基础上,应用GIS空间分析和定量评估模型,对重灾区自然环境状况,受灾人口、房屋建筑物及道路交通等敏感受体影响,牛栏江沿岸次生地质灾害风险等级,坡耕地退耕及水土流失防治4个方面进行了快速评估,并针对震区人员救助、地质次生灾害防治以及灾后重建生态治理提出了科学的对策建议。     

沙尘气溶胶对半干旱区微气象学特征影响的初步研究

沙尘气溶胶通过改变地表—大气间的短波及长波辐射从而对地气间热量传输产生影响,进而影响到地表能量收支平衡以及近地面层气象要素的分布。半干旱区是我国干旱化表现最为剧烈的地区,也是沙尘暴频发地区和主要源区之一。本文利用吉林通榆半干旱区国际协调强化观测计划基准站2006年4～6月近地层微气象、地表辐射通量和沙尘气溶胶浓度观测资料,对比分析了该地区在典型沙尘暴天气、扬沙天气和晴朗天气等不同天气状况下近地层各气象要素、地表能量平衡及辐射收支的变化特征。结果表明,沙尘气溶胶对半干旱地区地面微气象学特征及辐射收支具有明显的影响,且表现出不同于干旱区的若干特性:半干旱区沙尘天气下的平均风速比晴天高约2m.s-1,而相对湿度则降低了约35%。相对而言,气温和浅层地温的变化对沙尘的影响响应较弱。半干旱区在沙尘天气时地表净辐射小于晴天,感热/潜热通量分别约占净辐射的55%和30%,分别远大于/远小于晴天时的情形。该地区气溶胶质量浓度与日均感热、相对湿度、潜热等要素具有明显的相关,相关系数分别高达0.70、-0.75和-0.62。相比之下,干旱区沙尘天气时的感热通量要小于晴天时的值,而且气象要素的响应更加剧烈。     

北京地区一次重污染天气气溶胶分布与传输特征研究

针对北京地区2004年10月26～31日的一次典型重污染天气个例,分析了此次污染过程产生的天气背景和污染物对近地层接收太阳总辐射的削减作用,同时应用MODIS卫星遥感气溶胶产品和地面风场的分布分析了大气污染物的分布和输送特征。结果表明,此次污染过程与大尺度的天气背景有密切关系,地面气压减小和偏南气流导致了此次污染过程;通过比较中国科学院大气物理研究所325m铁塔观测到的2m和280m高度处太阳总辐射可知,在空气质量较好天气,地面以上2～280m大气能够减少太阳总辐射的15%;而在重污染天气时,地面以上2～280m大气能够使太阳总辐射减少20%以上,低层大气显著地影响城市区域下垫面和大气之间的辐射交换;分析MODIS气溶胶分布和地面风场可知,此次污染过程可能是局地污染物积累和外界污染输送造成的。     

利用MODIS数据反演多层云光学厚度和有效粒子半径

利用卫星资料反演云微物理参数不仅有助于对天气变化的监测和预报,而且对人工影响天气的研究十分有益.目前卫星反演云微物理参数的算法一般是假设视场中只有一层云,但是实际环境中多层云出现很频繁.文中研究了多层云的光学厚度和有效粒子半径微物理参数的反演算法,主要针对薄的冰云覆盖在低层水云的多层云情形.算法利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)吸收通道和非吸收通道同时进行反演,在此基础上利用SBDART辐射传输模式模拟冰云覆盖在低层水云上的多层云对云微物理参数反演的影响,模拟表明反演时将多层云作为单层云处理会使反演结果产生较大误差.为此,文中提出了云光学厚度和有效粒子半径反演算法中要考虑多层云的因素,并设计了一套云光学厚度和有效粒子半径反演方案.该方案使用SBDART辐射传输模式建立不同观测几何条件、下垫面类型、大气环境等条件下以光学厚度和有效粒子半径为函数变量的多层云、水云和冰云辐射查找表.经过云检测、云相态识别和多层云检测后,在该查找表的基础上,对MODIS通道1和通道7的数据采用最小方差拟合法反演光学厚度、有效粒子半径.利用该方案对2006年7月12日TERRA卫星MODIS数据进行反演试验,反演结果与NASA发布的MOD06产品中云的光学厚度和有效粒子半径的结果较一致,表明方案具有合理性.     

RBAC技术在奥运气象服务信息发布系统中的应用

结合2008年北京奥运会气象服务信息发布系统的研发,对比分析了目前数据传输业务系统中几种常用的监控方式,提出了针对奥运气象服务信息发布系统运行状态进行安全、有效、便捷监控问题的解决方案,详细论述了应用基于B/S结构的RBAC技术实现分布式监控功能的原理和方法.     

低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规高空及地面资料,对2008年9月22-26日四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨.结果表明:此次暴雨产生在副高异常强盛和强台风黑格比登陆西进的环流背景下,过程期间500hPa无低值系统影响,暴雨的主要触发系统是副高和台风外围持续强劲的东南风低空急流,持续的东南风低空急流为暴雨区输送了源源不断的水汽和不稳定能量,急流最大风速出口区辐合及地形抬升为暴雨形成提供了辐合上升的动力条件,过程期间暴雨区位于一个稳定正环流的上升支中.另外,冷空气在此次过程中也起到了重要的作用.     

中国区域陆地水资源数值模拟分析

利用NCAR公用陆面模式CLM3(Community Land Model 3)模拟1979-2003年的土壤蒸发量和植被蒸腾量,分析了中国区域水资源(降水减去地面蒸发和植被蒸散)的气候特征及变化特征.全国水资源分布从东到西、从南到北依次递减,这与全国多年降水分布一致,其中长江以南地区是水资源丰富区,西北地区尤其是新疆地区是水资源匮乏区.从水资源线性变化趋势来看,长江以北大部分地区水资源呈减少趋势,特别是四川盆地和东北地区,变干趋势显著,水资源减少速率为10～15mm/10a;长江以南地区年水资源增加,增加中心在两广地区,水资源增加速率达20～30mm/10a.     

热带气旋对中国沿海风电开发的影响

利用1961-2006年热带气旋(TC)资料,选取进入距海岸3个纬距左右警戒区的TC为影响中国沿海风电开发的TC;根据风电工程风电机组(WTGS)安全等级,详细分析了影响中国沿海地区TC路径、强度、风力的气候特征,发现进入警戒区后台风和强热带风暴占59.5%,超强台风、强台风占总频数的21.5%;TC造成的10分钟平均最大风速40m·s~(-1)以上的区域集中在珠江口以东的广东沿海和海南东部沿海和浙闽交界处;登陆福建及以北沿海强度达台风以上的常造成≥25m·s~(-1)的强风,而在福建以南登陆并造成强风的为强热带风暴以上;福建中南部沿海TC大风的可利用率达80%以上;TC威胁风电机组安全的区域主要在浙江的中部沿海、浙闽交界处沿海和珠江口以东的广东沿海.