利用气象卫星GMS和AVHRR资料推算地面水份含量的方法

根据ＧＭＳ红外通道遥感到的土壤表面温度随时间的变化率对土壤水分最敏感,且该变化率又与极轨卫星测到的植被指数存在负相关的事实,提出了一个更能反映土壤表面水分的干旱分级指数（ＤＣＩ）,对土壤水分按６个等级监测。该指数与江苏、吉林两省实测土壤湿度或降水分级之间的相关系数在０．７０以上。     

利用静止气象卫星资料遥感监测植被、积雪和土壤墒情的研究

借鉴极轨气象卫星遥感监测植被雪被和土壤墒情的研究成果，通过静止气象卫星探测通道特性分析和各通道探测值与地面植被生物量、雪被和土壤墒情状况的相关分析，找到了可以较好反映地面植被、雪被和土壤墒情状况的监测指标。实地考察验证以及与极轨气象卫星遥感监测结果的对比分析表明，静止气象卫星资料可以用于遥感监测植被、雪被和土壤墒情的宏观状况。     

利用NOAA/AVHRR资料监测云南大面积干旱的业务流程

介绍了利用NOAA／AVHRR资料进行云南大面积干旱监测的方法和业务流程，讨论了干旱指标、面积估算方法、作物干旱识别、产品制作等关键问题，并对1999年春季的曲靖市监测结果作了详细分析。结果表明，在云南利用卫星遥感技术对大范围干旱的面积、程度、空间分布等动态变化监测是可行的。     

利用气象卫星监测土壤墒情方法的改进

在利用气象卫星监测土壤墒情已有研究成果的基础上，进一步分析和探讨原有墒情监测指数存在的问题和主要干扰因子，并找到了各主要干扰因子的量化表达式（或代表量）。然后分别用太阳辐射总量，地面吸热能力和大气状况因子的表达式，对干旱指数及表观热惯量进行了订正处理，形成了考虑多因子的土壤墒情监测指数，增加了遥感监测结果的时空可比性，改进了土壤墒情的监测效果。     

遥感监测干旱的方法及研究进展

文中回顾了干旱监测研究的国内外进展，总结了目前干旱监测的方法，并对未来进行干旱监测的发展方向谈了自己的认识．同时指出了在干旱监测方面应该走多学科综合的道路。     

利用AVHRR资料监测土壤水分和干旱面积

土壤水分状况是影响作物生长发育和作物产量的重要因素，及时准确地了解土壤水分，在农业生产上有着突出重要的意义。由于土壤水分的时空变化较大，而目前的土壤水分观测网点稀疏且观测周期较长，代表性较差，已不能满足生产实际的需要。随着遥感技术的普及深入，利用极轨气象卫星遥感监测土壤水分的方法已成为国内外许多研究机构和业务使用部门努力的方向。     

利用地面遥感仪器对土壤水分的监测试验

在陇东黄土高原对西峰农业气象试验站内的裸地、生长茂盛的小麦、玉米地、草地4类地物进行了CE312热红外辐射计及CE313可见光、近红外辐射计的同步观测和土壤水分的实测,试验观测数据的初步分析结果表明:热红外辐射计各通道的亮温变化与土壤水分的变化呈非线性相关,由于影响各地物亮温的因素较为复杂,主要表现为对裸地的监测效果较好,在有植被覆盖的情况下关系不明显。此外通过比较各地物亮温与植被指数发现二者有较好相关性。实践证明,利用地面遥感监测土壤水分从理论上是可行的,可进一步通过亮温和植被指数来建立试验区的土壤水分监测模型。     

利用卫星遥感对干旱进行实时监测和预警

利用EOS／MODIS卫星资料反演对地表覆盖的植被信息归一化植被指数（NDVI）和地表温度（TS）信息，通过建立温度植被旱情指数，对研究区域进行旱情实时监测，并应用GIS对旱情变化动态进行监测和预警，初步建立了干旱遥感监测与预警实时系统，能够快速反应各地区旱情发生发展情况，在业务和服务中有较好的应用价值。     

NOAA/AVHRR 资料在青海省牧区草场旱情监测中的应用

文章介绍了遥感监测草场旱情的原理,提出了利用距平植被指数和干旱指数确定干旱区和干旱等级的方法。应用此方法评估1995年青海省牧区草场旱情,与农业气象旬报的旱情分析吻合较好。     

用NOAA卫星可见光和红外资料估算甘肃省东部农田区土壤湿度

应用NOAA卫星AVHRR通道1、2计算的植被指数和通道4的亮温、农业气象试验站观测的土壤湿度，并结合气象卫星完成的土地覆盖分类等资料，建立了由植被指数和亮温估算甘肃省东部农田区土壤湿度的方程。结果表明，农田土壤湿度与植被指数和亮温间均存在一定相关关系；用植被指数和亮温可以估计土壤湿度情况，并对干旱进行监测。     

基于MODIS数据的增强型土壤表层水分含量指数模型构造与应用

土壤水分含量对光谱变化的影响和植被冠层的光谱反射率是干旱最重要和最直接的指标.根据水的吸收率光谱变化特征和绿色植物有效光谱响应特征曲线,在前期提出的地表含水量指数(SWCI)的基础上,增加MO-DIS通道1的红光光谱,以增强植被对光谱吸收的变化反应,可应用于大范围且快速的浅层土壤墒情遥感监测.通过与土壤表层水分含量指数(SWCI)对比分析发现,在对浅层(0～30 cm)土壤水分进行监测时,ESWCI比SWCI更为敏感,这将有助于在实时干旱动态监测中更好地提高监测精度.     

三类陆面模式模拟土壤湿度廓线的对比研究

针对不同陆面模式对土壤湿度方程求解方法以及对土壤分层结构的差异, 本文选取了三类陆面模式（CLM, CABLE和ECMWF陆面模式）作比较研究。为了避免不同模式参数化方案引起的上边界误差, 上边界采用固定蒸发率、 入渗率和固定表层土壤湿度三类边界条件。土壤分层采用101层（细网格）和11层（粗网格）两种, 并考虑土壤性质沿深度变化。结果表明： 当土壤性质均匀时, 求解的差别主要在第三类边界条件下CLM 求出的水分入渗速度比其它两种快; 改用粗网格后由于土壤深层厚度加大无法与细网格得出的土壤湿度廓线相重合。当土壤性质非均匀时, 模拟结果间差别加大, 只有ECMWF模式模拟的土壤湿度廓线是严格连续的。对于模式和上边界的不同组合, 粗、 细网格模拟结果间均方根偏差不一致。一般而言, CABLE模拟的偏差除第一类条件较小外, 其它都是最大的。第二三类边界条件引起的偏差较大, 第一类最小。上述结果提示我们, 在比较不同陆面模式以及用观测资料来检验模拟结果时应充分考虑土壤分层及土壤性质非均匀性的可能影响。     

植被温度条件指数在土壤墒情遥感监测中的应用

利用多年极轨气象卫星遥感资料,在计算出植被条件指数和温度条件指数的基础上,计算了遥感监测土壤墒情的植被温度条件指数(TV)。通过实测土壤湿度和TV的散点图,可以得到土壤墒情遥感模型的干旱等级指标,可用于干旱等级定性监测;通过建立土壤湿度和TV的回归方程,可进行土壤墒情定量监测。该方法兼有植被条件指数和温度条件指数的优点,且计算简单,对地面气象要素依赖性小,实时性好,在作物生长旺盛期,其定量反演0~30 cm土壤墒情精度平均可达80%以上,可以替代作物缺水指数法。     

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。     

2005年7月珠三角地表温度场的遥感监测分析

城市热环境及其热效应是当前城市气候与环境中最为重要的研究内容之一。分析地表温度（LST）是研究热环境的一个有效手段。选取2005年7月中旬高温期间MODIS数据,利用推广分裂窗算法反演LST,采用最大值合成方法制作珠江三角洲地区热场分布序列图。结果发现：珠三角地区增温初期的高温区主要分布在珠三角外围的城市,呈由外向内的增温过程;珠三角地区沿河道区域的增温幅度最高最快,增温盛期的地表最高温度主要分布在河网密集地区;城市化和工业化程度高的市区热岛效应明显。研究结果符合目前珠三角经济区的发展状况,对城市区域布局和规划有积极意义。     

Use of the National Drought Model (NDM) in Monitoring Selected Agroclimatic Risks Across the Agricultural Landscape of Canada

Abstract

The National Drought Model (NDM) is an amalgamation of the atmospheric component of the original Palmer Drought and Versatile Soil Moisture Budget (VSMB) models. The NDM uses locally derived coefficients from the station or gridded climate data to calculate a calibration factor for comparing locations in time and space. A modular approach is used to model major processes such as evapotranspiration, biometeorological time, snowmelt, and the cascading of soil moisture down to the root zone. The modular approach allows modifications to be made to specific sections without making structural changes to the entire model or the data inputs. The NDM is an operational tool, integrating data from the climate, soil, and plant sciences to monitor agroclimatic risks such as drought and excess moisture. In this paper, the capacity of the NDM to monitor extreme agroclimatic risks, such as drought and flooding of agricultural soils, was assessed. Using the Palmer Drought Severity Index component of the NDM, the mapping of the spatial extent and severity of the 2001 and 2002 droughts across Canada and the excess moisture conditions on the Canadian Prairies in 2010 agreed with other assessments. The validation study of soil moisture at two Alberta locations (Lethbridge and Beaverlodge) showed that the VSMB tracked the soil moisture flux in the root zone successfully in response to changing environmental conditions. The VSMB explained about 70 and 60% of the variance in observed soil moisture at the two respective locations.     

北京市城市化对地表温度时空特征的影响

分别采用常规气象数据和遥感资料,结合城市化发展总体水平不同的三大板块,分析北京市城市化对地表温度时空变化特征的影响。(1)将北京市1978—2006年常规气象站点的陆表温度(Land Surface Temperature,LST)观测资料与三大板块结合,分析城市化对LST年、季、白天、夜间、最大值和最小值的影响。发现1978—2006年期间,北京市三大板块LST均值总体上均呈上升趋势,且大多数情况下,第一板块的第二板块的第三板块的。(2)采用北京市2001年和2006年全年的EOS MODIS MOD 13归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)产品以及MOD11白天/夜间LST产品,分析城市化过程中下垫面变化对LST的影响。总体上,北京市2006年较2001年NDVI减少的比例为51.3%,白天LST升高的比例为73.74%,夜间LST升高的比例高达90.92%。(3)北京市2006年与2001年NDVI的差值以及白天、夜间LST的差值的联合分类结果表明,第一和第二板块均表现出2006年较2001年NDVI减少、白天LST增加的类别所占的百分比最大,分别占54.29%和40.95%,而且均大于其在第三板块中所占的比例34%,而三个板块中NDVI增加、白天LST减少的百分比与NDVI减少、白天LST增加的百分比之和均超过了50%。第一、第二和第三板块中2006年较2001年NDVI减少、夜间LST增加的类别所占百分比分别为51.67%、44.2%和42.46%。这些数据定量地说明了城市化过程中下垫面变化对白天、夜间LST的影响。     

内蒙古地区下垫面变化对土壤湿度数值模拟的影响

利用第二次全国土壤调查土壤质地数据（SNSS）和中国区域陆地覆盖资料（CLCV）将陆面过程模式CLM3.5（Community Land Model version 3.5）中基于联合国粮食农业组织发展的土壤质地数据（FAO）和MODIS卫星反演的陆地覆盖数据（MODIS）进行了替换,使用中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）大气强迫场资料,分别驱动基于同时改进土壤质地和陆地覆盖数据的CLM3.5（CLM-new）、基于只改进陆地覆盖数据的CLM3.5（CLM-clcv）、基于只改进土壤质地数据的CLM3.5（CLM-snss）和基于原始下垫面数据的CLM3.5（CLM-ctl）,对内蒙古地区2011～2013年土壤湿度的时空变化进行模拟试验,研究下垫面改进对CLM3.5模拟土壤湿度的影响。将四组模拟结果与46个土壤水分站点观测数据进行对比分析,结果表明:相对于控制试验,CLM-clcv、CLM-snss和CLM-new都能不同程度地改进土壤湿度模拟,其中CLM-clcv主要在呼伦贝尔改进明显,CLM-snss则在除呼伦贝尔以外的大部地区改进显著,CLM-ctl模拟的土壤湿度在各层上均系统性偏大,而CLM-new模拟土壤湿度最好地反映出内蒙古地区观测的土壤湿度的时空变化特征,显著改善了土壤湿度的模拟,体现在与观测值有着更高的相关系数和更小的平均偏差与均方根误差。     

干旱及高寒荒漠区土壤温湿度特征及相互影响的分析

根据黑河试验1991年6月20日～8月21日、1990年12月17日～2月15日每天48个时次和第二次青藏高原试验改则及狮泉河1998年全年每天24个时次的土壤温湿度资料，采用功率谱分析、PCA分析等方法，分析了干旱及高寒荒漠区两种典型下垫面土壤温湿度的时空分布特征及其相互作用。结果表明：土壤温度除日和年变化周期外还存在6～30天的不同周期；下垫面的非均匀性及其季节变化及温度梯度变化对土壤水分运动有很大的影响，冬季温度梯度变化对土壤含水量的影响大于夏季温度梯度对土壤含水量变化的影响，且温度梯度与水分运动方向相反。