西北干旱区及高原上卫星遥感非均匀地表区域能量通量研究

介绍了目前利用Landsat TM和NOAA/AVHRR遥感资料进行非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量研究的进展和存在的难点问题，并提出了解决问题的可能途径。     

卫星遥感确定沙特阿拉伯吉达地区非均匀地表区域地表参数和能量通量

对临海沙漠地区非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)的研究,是一个十分重要但又是一个难点问题。本文提出了1个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其应用于沙特阿拉伯吉达地区,利用1个景的陆地资源卫星Landsat-7E^TM^ 资料进行了分析研究,得到了一些有关临海沙漠地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的新概念。最后讨论了所提出的参数化方案的适用范围和需改进之处。     

干旱及半干旱地区地表能量通量的卫星遥感参数化

对干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表能量通量的研究是一个十分重要但又是一个难点问题。作者提出了一个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其用于中国西北地区“我国重大气候和天气灾害形成和预测理论的研究”(国家重点基础研究发展规划项目G1998040900,1999-2003)的“敦煌试验”区和“黑河试验”(HEIFE,1989-1994)区,并利用4个景(“敦煌试验区”:2000年6月3日-初夏、2000年8月22日-夏末和2001年1月29日-冬天:“黑河试验”区:1991年7月9日-夏季)的陆地资源卫星Landsat5 TM和Landsat-7 TM资料进行了分析研究,得到了有关干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的分布图像。最后还讨论了参数化方案的适用范围和需改进之处。     

卫星遥感结合地面观测估算非均匀地表区域能量通量

卫星遥感在研究非均匀陆面上地－气间能量和水循环过程时有其独到的作用。文中介绍了一种利用ＬＡＮＤＳＡＴＴＭ资料进行非均匀陆面上区域能量平衡研究的参数化方案。并以夏季和深秋两个景的ＴＭ资料为个例,结合“黑河实验”（ＨＥＩＦＥ）期间的地面观测资料分析了实验区非均匀陆面上地表特征参数及能量平衡各分量的区域分布及季节差异,同时将所得的结果与地面观测的“真值”作了比较,所得的这些结果是基本可信的。这种方法仍然处于发展的初始阶段,对此也进行了讨论。     

珠峰复杂地表区域能量通量的卫星遥感

珠峰地区地表状况十分复杂,既有冰川(雪山)、高寒草垫,又有裸露山地及荒漠戈壁.如何确定这样复杂下垫面上的地气间的区域能量通量,一直是困扰国内外科学家的难题.本文提出了一个利用卫星遥感资料结合地面观测求取珠峰地区区域地表特征参数(地表反射率与地表温度)、植被参数(NDVI、植被覆盖度、修正的土壤调整植被指数MSAVI及叶面指数LAI)和地表能量通量(净辐射通量、土壤热通量、感热通量及潜热通量)的参数化方案,并讨论了此方案的优缺点.     

中美半干旱区地表能量通量变化特征比较

为了更为全面的认识中美半干旱区域陆气交换过程中地表能量水分循环机制,选取分别位于亚欧大陆和北美大陆上2个不同的典型半干旱区(中国北方半干旱带和北美半干旱区)作为研究区域,从地表通量交换的分析入手,以期全面深入认识半干旱区气候变化的物理机制和特点,进一步分析认识其干旱化趋势。结果表明,感热通量冬季最小,夏季次之;高净辐射、低土壤含水量的季节感热通量一般较高。在40°N以北的测站,降水较多的季节潜热通量较大。1979-2008年30年间,中国东部、东北部的半干旱地区气候变干,且在年代际尺度上可能具有持续干旱化趋势;北美各站点感热通量的长期变化趋势与温度变化的趋势相符,潜热通量和降水有较好的一致性,但站点并没有一致的变干或变湿趋势。中美半干旱区感热的年际变化和趋势明显受温度和平均土壤含水量的影响。潜热通量的年际变化和降水呈正相关,同时也受到温度变化的影响。     

非均匀地表条件下区域蒸发散通量计算方法的研究

文章改进了计算蒸发散通量的 Kotada-Barton模式（K-B模式)。经长江三角洲地区和淮河流域试验区各种不同陆面条件（水面，森林，麦田和水稻田）下的实际应用并通过和其它方法比较，认为该方法计算精度与涡动相关法及鲍恩比法相当，不论是计算蒸发散通量的瞬时值或日值都具有较高的可信度。该方法的最大优点在于它仅仅依赖于土地资源遥感信息、常规气象资料和基础地理信息如地面高程，而到目前为止上述资料均可以通过卫星等手段及常规观测得到。利用此方法计算了长江三角洲地区各种地表面上1995年各月的蒸发散量及该地区的区域平均蒸发散量。结果证明此方法具有较高的精确度，且基础资料容易得到，是一种估计不同地表覆盖条件下的蒸发散量和具有复杂的地形和土地利用条件下的区域平均蒸发散量的有用工具。     

地表非均匀性对区域平均水分通量参数化的影响

次网格尺度地表非均匀性对于网格区平均通量具有重要影响。若将网格区视为均一地表 ,并不能真实描述地 气通量交换过程 ,且可造成很大误差。文中从理论上证明 ,区域平均水分通量的变化率可分解为两部分 :第一部分为区域水分通量的算术平均变化率 ;第二部分为非均匀性所引起的水分通量变化率扰动 ,它与区域内土壤水分空间分布的变差系数有关。数值试验表明 ,地表土壤水分的水平空间变差系数集中反映了区域内土壤水分分布的非均匀程度 ,不同土壤对同样的非均匀程度其敏感性是不同的。变差系数愈大 ,非均匀性愈强 ,在相同的土壤水分平均值下 ,不同土壤类型对地表非均匀程度的敏感性并不相同。例如沙土和粘土受非均匀性的影响就可相差数十倍。     

中美半干旱区长期地表通量序列的构建及检验

基于中美半干旱区8个野外试验站点2003—2008年的观测数据,选择最小二乘法线性拟合、多项式拟合、以及双重回归拟合等方法,对NCEP再分析数据集的地表通量数据进行了系统的检验和订正。结果表明,对于日平均值,拟合订正效果相对较差,仅部分站点的土壤含水量以及地表感热和潜热通量可以使用曲线拟合的方法得以改进。对月平均值,3种方案都有不同程度的订正改进效果,订正的序列还原了数据的季节变化趋势。在此基础上,综合线性回归和曲线拟合两种方法的优势,最大程度地还原资料的线性趋势,并减小因截断误差造成的信息损失,构建了中美半干旱区长期的地表通量数据序列。所构建的半干旱区长期地表通量序列也为深入认识中美半干旱区陆气相互作用的基本特征以及模式结果验证,提供了宝贵的基础数据。     

卫星遥感结合数值模式估算金塔绿洲非均匀地表能量通量

针对遥感在面上计算的特点,将模式模拟的气象要素区域分布替代以往使用的单点观测值作为遥感估算蒸散发模型的初始场,引入到SEBS(Surface Energy Balance System)模型中,利用EOS/MODIS遥感资料对金塔绿洲非均匀下垫面地表能量通量进行了估算。对比估算结果与实测值表明,引入数值模拟结果后,绿洲地表感热通量的估算误差平均减小了5.8%,潜热通量的误差平均减小了5.5%,说明数值模拟结果的引入比较成功。通过分析地表通量的区域分布特征表明,数值模拟结果的引入在一定程度上更加细致地刻画了荒漠绿洲能量平衡的分布特征,在戈壁荒漠地区,潜热通量非常小,而绿洲集中的地区及水库附近出现了潜热通量的极大值。     

Parameterization of Heat Fluxes at Heterogeneous Surfaces by Integrating Satellite Measurements with Surface Layer and Atmospheric Boundary Layer Observations

The regional heat flux exchange between heterogeneous landscapes and the nearby surface layer (SL) is a key issue in the study of land-atmosphere interactions over arid areas such as the Heihe River basin in northwestern China and in high elevation areas such as the Tibetan Plateau. Based on analysis of the land surface heterogeneity and its effects on the overlying air flow, the use of SL observations, atmospheric boundary layer (ABL) observations, and satellite remote sensing (RS) measurements along with ...     

关于卫星遥感半干旱草原陆面过程的方法和应用研究

国家自然科学基金委重大项目ＩＭＧＲＡＳＳ第６课题是关于利用卫星资料来遥感探测半干旱草原陆面过程的方法及应用的研究。结合总项目对这一课题的要求和当前卫星遥感现状及发展情况,本文概要地介绍这一课题的研究内容和一些初步的思考。     

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。     

干旱半干旱区太阳辐射特征

Climatic characteristics of broadband solar radiation （Rs） in Chinese arid and semi-arid areas are reported in this study. The annual average daily Rs in the arid and semi-arid areas is 16.3 ±5.77 and 15.3 ± 5.16 MJ m^-2 d^-1, respectively. The highest value （17.2 ± 5.84 MJ m^-2 d^-1） appears in an arid area at Linze. The lowest value appears in the semi-arid area of Ansai. Pronounced seasonal variation of Rs is observed with the highest value in summer and the lowest in winter. The clearness index showed similar seasonal pattern at most sites, with the minimum observed in the summer and the highest values in winter at both arid and semi-arid areas. The seasonal variation of the ratio of Rs to its extraterrestrial value Kt in the arid area is more significant than that observed in the semi-arid region, and it is caused by the different range of variation of water vapor between arid and semi-arid areas. The seasonal fluctuations in Rs and Kt are mainly controlled by the water vapor content in these areas. The aerosol particles have significant influence on Rs and Kt at stations with higher aerosol burden.     

秋季珠峰复杂地形下地表能量通量卫星遥感研究

依据目前较为成熟的地表能量通量遥感参数化方案,利用2006年9～10月珠峰地区秋季近地面大气梯度实测资料,结合中分辨率成像光谱仪MODIS卫星资料,遥感估算了包括珠峰地区在内的青藏高原南部地区地表能量通量的空间分布情况.结果表明:地表净辐射峰值约为420.0 W·m-2,介于200.0～620.0 W·m-2之间;地热通量峰值约为110.0 W·m-2,介于50.0～180.0 W·m-2之间;感热通量峰值约为270.0 W·m-2,介于120.0～280.0 W·m-2之间;潜热通量峰值约为90.0 W·m-2,介于0.0～250.0 W·m-2之间.由此可见,在高原季风期后的秋季,该地区白天地面加热场主要通过感热传输加热大气,地气之间水汽传输耗热是地表净辐射平衡中的小量.     

半干旱区不同下垫面近地层湍流通量特征分析

本文分析了2003～2005年半干旱区退化草地和农田下垫面近地层湍流通量日、季、年的变化特征, 探讨了不同年份的气候背景和下垫面土地覆被对地气交换过程的影响。结果表明: 半干旱区退化草地和农田近地层湍流通量具有明显的日变化、季变化周期; 地气间通量交换年际间的差异主要受当年的气候背景影响, 尤其是降水的影响; 同时还受到下垫面覆被的影响。潜热通量和感热通量的能量分配比率呈反位相变化, 且农田和退化草地的变化趋势相似, 在夏季潜热通量所占比例均超过感热通量; 两种下垫面的波恩比月均值变化趋势十分相似, 量级接近, 夏季低, 春、秋季高; 夏季退化草地和农田下垫面波恩比均小于或等于1。