海洋颗粒有机碳浓度水色遥感研究进展

颗粒有机碳(POC)是海洋碳循环研究的一个重要参数,采用水色遥感技术反演颗粒有机碳浓度为大时空尺度监测海洋碳循环过程提供了重要手段。从基础数据采集入手,简要总结了当前颗粒有机碳样品采样方法及误差影响因素;针对颗粒有机碳水色遥感的国内外研究进展进行了综述,深入分析了POC与生物光学参数之间的关系,对在此基础上建立起来的多种POC水色反演算法进行了归纳和分类比较;简要总结了POC水色反演在多时空尺度监测海洋生态环境中的应用。最后指出了我国海区POC水色遥感研究还存在的问题,对今后的研究工作进行了展望。     

植被覆盖区卫星高光谱遥感岩性分类

植被高覆盖区岩石和土壤在遥感图像上表现为弱信息、小目标,如何利用卫星高光谱遥感提取岩性弱信息是目前遥感地质应用中的最大挑战之一。以黑龙江呼玛地区为例,选择美国EO-1卫星Hyperion高光谱数据。由于植被与下伏岩石-土壤的光谱混合,分别计算研究区含土壤因子和不含土壤因子的植被指数,并对两类不同的植被指数进行主成分分析,以此分离植被和岩石-土壤组分。在含土壤因子植被指数主成分分析的二维组分散点图上,明显区分出背景植被与异常岩石-土壤组分,证实了植被与岩石-土壤组分经主成分分析分离的效果。同时在不添加土壤因子植被指数的分析中,明显区分出植被覆盖信息。通过对实验区典型岩石进行野外光谱测试,然后对光谱进行连续统去除处理,将其作为参考光谱,与分离后的岩石-土壤光谱进行光谱特征拟合（SFF）,从而成功地识别出研究区内不同岩石类型,特别是玄武岩、流纹岩、砂砾岩、安山质凝灰岩、大理岩和石英片岩识别效果较好。根据研究区内不同岩石地层单元内岩石组合特征,通过分离后的组分合成图像,成功地实现了岩性分类。与已知地质图叠加,证实通过卫星高光谱数据提取的不同岩石类型颜色边界与地质图岩性界线吻合较好。结果表明：通过植被与岩石-土壤光谱组分分离,结合高光谱遥感的光谱特征拟合,能够识别不同的岩石类型,实现植被覆盖区岩性分类。     

甘肃嘉峪关市表层土壤重金属空间分布与评价

为研究嘉峪关市重金属分布对环境的影响,分析了嘉峪关市表层土壤重金属分布和含量变化,并评价其富集程度,判断其来源和影响因素。采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测量嘉峪关市134个表层土壤样品中六种重金属元素（Cr、Cd、Cu、Pb、Ni、Zn）的含量,其平均含量分别为281.6 mg/kg、0.35 mg/kg、60.68 mg/kg、51.39 mg/kg、108.65 mg/kg、161.0 mg/kg。在土壤重金属含量空间分布的基础上,用内梅罗指数法和地累积指数法对研究区土壤重金属富集程度进行了评价,六种元素地累积指数排序依次为: Cr > Cd > Pb > Cu > Zn > Ni,各功能区重金属元素整体富集程度依次为工业区 > 戈壁 > 生活区 > 农业区。戈壁采样点重金属元素含量（除Ni外）高于农业区,除工业因素外,地表植被的缺失加剧了戈壁地区重金属元素的富集。结合主成分分析,重金属元素空间展布,及内梅罗指数评价和地累积指数评价,分析了各元素可能的来源,认为Cr、Zn主要来自以钢铁生产加工为主的工业源,Cd、Cu、Pb来自于交通源,Ni可能与钢铁生产或当地背景值有关。通过分析嘉峪关市土壤重金属分布情况,以期为改善当地土壤质量提供科学依据,为我国西北地区土壤重金属的研究提供参考。     

论高精度重力勘探在晋东北地区寻找铁矿中的应用

通过在晋东北灵丘地区进行1/5万重力测量,划分出了18个局部高值异常,9条含铁建造带,结合地质矿产资料推测,其均为铁矿体的反映。     

神奇的球状冰(冰球、冰蛋)

大量球状冰集聚排列是自然界中较为罕见的现象,一般发生在浅滩、湖岸和河岸处.因球状冰形态特征的特殊性,常被称之为冰球、冰蛋.球状冰的形成与发展受气象、水动力和水滨地形条件等多因素共同控制,且具有一定的时空限制,必须在短时间内多因素协同干预才可能引发冰球集聚.正是凭借"制造"条件的苛刻性导致了冰球集聚现象的罕见,也造成了全球各地冰球出现的位置、形态和数量之间存在差异.已有来自于德国、俄罗斯、芬兰和加拿大等多个国家关于冰球现象的报道,但发生频率极少,约20～ 30年一次.近年来在吉林省的查干湖和四海湖发现了冰蛋现象,但关于球状冰从形成到大量集聚之间的定量研究依然缺少实测数据分析支撑.毫无疑问,来自大自然的神奇现象为科学探索研究提供了更多的动力和乐趣.     

查干湖冰封期光谱特征及影响因素

湖冰光谱特征是湖冰遥感反演的物理基础,是研究湖冰光学特性和空间分布的理论依据。本文以查干湖为例,使用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪采集冰封期不同类型湖冰、积雪和水体光谱,利用Savitzky-Golay滤波法和包络线去除法分析白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱特征,探索气泡对湖冰反射光谱特征的影响。积雪和雪冰、白冰和灰冰、黑冰和水体的反射特征随着波长的变化特征基本一致,冰的反射率介于积雪和水体之间,其中白冰的反射率高于灰冰和黑冰,在包络线去除结果中,黑冰和水体在440 nm吸收谷处的吸收面积为5.184和10.878、吸收深度为0.052和0.106,雪、雪冰、白冰、灰冰在800和1030 nm吸收谷处的吸收面积和吸收深度的变化表现为雪<雪冰<灰冰<白冰。气泡是影响湖冰光谱特征的重要因素,气泡使白冰反射率减小和黑冰反射率增大,并且气泡使得白冰在800/1030nm和黑冰在440 nm处的吸收面积和吸收深度减小,其中气泡大小和疏密程度的不同会导致湖冰反射率的影响程度存在差异。同时,本文选取时间同步的Landsat 8 OLI遥感影像,在完成辐...     

[专稿]长江上游水库群的热环境效应与修复对策

本文根据实测资料揭示三峡水库运行以来冬季下泄水温抬高5.32℃、夏初降低3.45℃、过程滞后30~43天,三峡水库冬季水温平均高于气温10℃,且随水库蓄水位和上游水库增加不断升高.长江是罕见的从高热河源流向低热潮湿地区的世界大河,干流三峡等大型水库流量大、库容大且基本没有温度分层,水库滞热、散热和下泄热量巨大,下游水温改变范围超过汉口.需要重视的两个宏观效应：一是超温大幅降低水库和下游水溶解氧（DO）,影响程度已与长江平均化学需氧量（COD）等污染同数量级,加上加速COD等耗氧,水温升高的污染危害更大;二是水库冬季巨大散热,11-1月库区平均散热强度241 W/m²、总热功率2.43亿kW,下泄潜在热量3.16亿kW、超过天然1.73亿kW,水库散发和下泄热量相当于全国平均用电功率.2030年上游水电按规划全面建成后,冬季上游水库群还将附加吸热2亿kW（年热量2万亿kWh）.DO是大坝对天然河流环境改变的重要方面,三峡支流库区现在连年水华、干流出现缺氧,水温升高进一步降低DO浓度和促进环境耗氧是当前库区和下游生态环境的主要问题之一.冬季干热河谷输出热水、2030年后更多梯级水库吸热并通过河流转移到三峡水库,巨大附加散热量对周边环境、水资源、土壤墒情和局部气候影响需要认真研究.建议在干热河谷梯级水库大规模布局水面光伏（PPV）.一方面遮挡短波辐射抑制下游三峡入库水温进一步升高,另一方面利用梯级水电巨大储能、调节优势与光伏资源,互补互助、集约和大规模开发西南可再生能源与电力调节资源.本文研究显示PPV电量巨大和结构优势明显,是改善我国电力能源结构和提升水电的发展方向,还可带动更多绿色发展.     

基于CDOM吸收特性的东北地区水库DOC浓度遥感估算

有色溶解性有机物(CDOM)广泛存在于水体中,占溶解有机碳(DOC)10%～90%,其浓度影响水环境碳循环过程、污染物质迁移以及水生生物群落的结构和功能。为分析东北地区水库DOC碳循环情况,本文于2015—2020年对第二松花江流域典型水库白山水库和丰满水库进行5次现场观测和室内实验,在分析CDOM吸收特性的基础上,基于Landsat系列卫星利用波段比值法建立CDOM浓度反演模型(R²=0.82),根据实测值CDOM与DOC的强相关性(R²=0.78),进而估算水库DOC浓度。结果表明：(1)利用野外实测数据和Landsat系列卫星能够对东北内陆水库CDOM浓度进行良好反演,(2)2000—2020年白山水库和丰满水库年际CDOM和DOC浓度变化不大,在2010年之后表现出轻微上升趋势,CDOM浓度从支流和干流的汇入到主库区呈现逐渐减少趋势,(3)白山水库和丰满水库M值(CDOM在250和365 nm处吸收系数比值)和S_275～295(CDOM在275～295 nm波段处的吸收光谱的斜率)较小、SUVA_254<...     

基于RBF网络的新疆特重雪灾区最大积雪深度预测研究

新疆是我国积雪资源最丰富的区域之一,也是雪灾多发区之一,预测最大积雪深度,可以为雪灾的预警与防范提供参考和依据。本研究基于建立的雪灾灾损指数,确定了新疆特重雪灾区域;进一步聚焦特重雪灾区的8个县（市）,包括阿勒泰市、福海县、青河县、塔城市、托里县、沙湾市、尼勒克县和伊宁县,分别建立县域RBF网络模型,预测2021—2050年年最大积雪深度,结果表明：该模型可用于新疆特重雪灾区最大积雪深度预测,但预测精度仍有待提升;塔城市、尼勒克县将于2025—2029年连续出现最大积雪深度偏高事件,2039年青河县将出现最大积雪深度的极大值,因此应关注可能发生雪灾的年份与县(市),积极做好雪灾的防御工作。     

基于遥感影像的赣州市主城区土地利用动态变化分析

以赣州市主城区1987年、1995年、2003年、2013年、2017年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,利用支持向量机分类方法对研究区空间信息进行提取,得出研究区各时段土地利用遥感影像分类图。通过对遥感影像分类图的分析,得出赣州市主城区近30年来土地利用动态变化规律,同时对影响要素进行分析,以便为城市土地资源的集约利用提供依据。