青藏高原卫星观测地表温度的分析

利用 ＩＳＣＣＰ－Ｃ２卫星观测地表温度资料，使用 ＥＯＦ方法分析了青藏高原地区地表温度的空间分布和时间变化特征，讨论了地表温度变化对气候变化如季风和降水的影响和响应。根据地表温度的相关性讨论了青藏高原地区的气候区划，并据此划分了３个气候区。     

利用AVHRR资料推算青藏高原地区地表反射率的方法

目前NOAA系列卫星提供的AVHRR资料有很高的空间分辨率(～1km),是用来推算地表反射率的理想资料。本文首先叙述了青藏高原地区地表反射率的地面观测的一些事实,然后讨论了利用AVHRR资料推算地表反射率的原理与方法,并应用这一方法计算和分析了青藏高原地区1983年7月13日与1984年8月22日的两次观测资料。分析结果表明,青藏高原地区由于下垫面的复杂性,地表反射率的空间变化十分强烈;从区域平均来看,以往对高原大部份地区地表反射率的估计一般偏高。     

应用ISCCP云资料反演青藏高原地面总辐射场

利用ＩＳＣＣＰ云资料和青藏高原日射资料，讨论并提出了该地区地表总辐射的气候反演方法，据此计算出７１．２５～１０３．７５°Ｅ，２８．７５～４１．２５°Ｎ间２．５°×２．５°经纬度网格点及高原７０个站的各月平均总辐射通量密度，绘制出其在高原的分布图，进一步揭示和证实了高原总辐射场的基本特征。     

青藏高原MODIS地表反照率和GLASS地表反照率的对比分析

对比分析了青藏高原MODIS地表反照率产品和GLASS地表反照率产品的空间分布连续性、高质量反演结果的比例,应用青藏高原CAMP/Tibet试验期间的高精度观测数据评估了两种产品的精度,通过人工目视解译MODIS地表反射率图像并结合MODIS积雪产品分析了影响两种产品精度的原因,结果表明：1）GLASS地表反照率产品具有比MODIS地表反照率产品更好的空间分布连续性和更高的反演质量;2）绝大多数时段内两种产品都能与地面观测结果保持较好的一致性,能准确地反映地表反照率的异常变化过程;3）局地积雪是影响两种产品精度的重要因素之一;4）积雪条件下,GLASS地表反照率反演算法比MODIS地表反照率反演算法更具优势。研究结果有助于促进人们对地表反照率卫星遥感反演产品的认识,改进青藏高原地表反照率卫星遥感反演算法,提高青藏高原地表反照率卫星遥感反演结果的精度、反演质量和空间分布连续性。     

青藏高原地区MODIS反照率两种反演结果差异的对比分析

采用对照反演比法对比分析了青藏高原地区相同时空条件下的MODIS反照率当量反演结果和全反演结果的差异。利用2002—2004年青藏高原地区Terra MODIS数据开展的对照反演试验表明:(1)黑空反射率BSA两种反演结果的绝对偏差小于0.03,白空反射率WSA两种反演结果的绝对偏差约为0.04;BSA两种反演结果绝对偏差的标准差约为0.05,而WSA的则更大。(2)BSA两种反演结果和WSA两种反演结果的绝对偏差及其标准差均存在一定的年际差异。(3)可见光区反照率两种反演结果的绝对偏差及其标准差一般大于红外光区两种反演结果的绝对偏差及其标准差。(4)两种地表反照率反演结果的绝对偏差及其标准差在青藏高原地区三种主要地表类型的差异不大。     

利用ERBE和ISCCP资料反演青藏高原地表短波吸收辐射场

利用ＥＲＢＥ和ＩＳＣＣＰ卫星辐射及总云量资料,结合青藏高原地面日射资料,讨论了并提出了该地区地表短波吸收气候反演方法,该法的似合精度较高,平均误差为９．８Ｗ．ｍ＾－２据此计算出７５°Ｅ－９５°豚２５°Ｅ－４０°Ｎ间２．５°＊２．５°经纬网格点和高原６３个站点的各月平均地面吸收辐射通量密度,给制出其在高原的分布图,揭示其基本特征。     

黑河实验区若干下垫面总辐射、地表反射率与太阳高度角的关系

本文利用1991年“黑河实验”期张掖，化音，沙漠站1月、4月、8月、10月太阳辐射观测资料，分析了晴天总辐射、地表反射率与太阳高度角的关系，得到了不同下垫面、不同季节的地表反射率与太阳高度角的函数关系及各站晴天总辐射与太阳高度角的函数关系的拟合公式，并讨论了这种关系在利用卫星观测资料反演地表反射率中的应用．     

青藏高原地区地气系统太阳辐射能收支的研究

本文利用1982年8月—1983年7月Nimbus-7的月平均行星反射率资料和根据卫星资料得到的地面总辐射、地表反射率的估算结果,分析了青藏高原地区地气系统(大气顶)的太阳辐射能收支和地表、大气对太阳辐射吸收的时空变化特征,给出了表征太阳辐射能收支的一些基本参数,讨论了以行星反射率为基本参数表征大气、地表对太阳辐射吸收的参数化方法。分析表明:过渡季节5月份的行星反射率极小值的出现对青藏高原地区太阳辐射能收支有重要调节作用;全年平均而言,青藏高原地区被地气系统反射和被大气、地表吸收的太阳辐射的比例为37:18:45。     

单星多角度法同时反演气溶胶光学厚度和地表反射率

尝试以单星多角度卫星观测数据同时反演晴空陆地的气溶胶光学厚度和地表反射率,并选取2009年5月的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)1B资料进行了反演试验.结果表明:单星多角度法反演得到的气溶胶光学厚度结果与MODIS气溶胶产品(MOD04)平均值的相关系数为0.7914;反演的地表反射率结果与MODIS地表反射率产品(MOD09)也具有较好的一致性.对直接利用单星多角度观测数据反演获得一段时间内平均的气溶胶光学厚度进行了有益的尝试.     

中国地－气系统短波吸收辐射分布特征

根据ＥＲＢＥ和ＩＳＣＣＰ资料讨论了公气系统短波吸收辐射及其年较差在全国的分布，分析了其与总云量、行星和地表反射卒以及地面吸收辐射的相互关系。发现在冬季地－气系统短波吸收辐射分布主要呈南高北低型，夏季分布形势为一不对称的大鞍形场，大致与行星反射率分布反向对应。公气短波吸收辐射与总云量呈负相关，高相关区在我国东部。各站地－气短波吸收辐射与地面吸收辐射的相关系数普遍高达０．９００以上。此一特，或为从气候上利用地－气吸收辐射反演地面吸收辐射提供初步可能。     

青藏高原积雪的分布特征及其对地面反照率的影响

通过对１９８３年７月至１９９０年６月青藏高原主体５８个格点积雪资料进行ＥＯＦ分析发现，青藏高原主体积雪分布以西部兴都库什山脉。天山山脉以及南部喜马拉雅山脉为主；高原中部唐古拉山脉、北部昆仑山脉和东部巴颜喀拉山脉的积雪相对较少，青藏高原西部、南部的积雪变化与中部、北部和东部的积雪变化趋势存在反位相关系。另外，本文还对积雪对高原地面反照率的影响作了简单分析。     

冬季青藏高原地面辐射平衡

本文根据实测资料建立了冬季青藏高原上地面辐射平衡与日照百分率、地面反射率之间的经验公式,并用此公式试验了纬度、时间、地面反射率和日照百分率对地面辐射平衡的影响。试验结果表明:冬季高原地面辐射能收支的盈亏状况是由地理纬度和地面反射率决定的。天空遮蔽状况(本文用日照百分率表示)仅影响其盈亏值的大小。亦即地面辐射平衡的地理分布形式由地理纬度和地面反射率所决定,但正、负中心的数值还受天空遮蔽状况的影响。冬季青藏高原地面辐射平衡场是一个由地理因子(地理纬度和自然地理带)作用下形成的基本场叠加上一个地面积雪区形成的扰动场。长江和黄河源区的巴颜喀拉山和藏北草原是冬季高原地面加热场最可能出现异常的关键区。     

藏北地区冬季降雪对地面反射率的影响

藏北地区是冬季青藏高原上降雪次数较多、降雪量较大、可能出现较长时间地面积雪的地区之一。每次较强的隆雪均可造成该地区地面反射率一次较长时间异常，从而改变地面热源的强度和符号。     

青藏高原晴空行星反照率与地面反照率关系的研究

本文利用了大气-地球系统的物理模型推导了晴空行星反照率与地面反照率之间的相互关系,指出当仅考虑一次地面反射时,行星反照率是地面反照率的一次线性函数,当考虑到大气与地面的多次反射时,两者的关系设为二次抛物线函数,并利用1986年中美青藏高原联合考察期间的地面辐射资料以及同期NOAA-9的GAC资料对上述关系进行了试验,结果表明,两种关系都能较好地反映出青藏高原行星反照率与地面反照率之间的关系,但二次函数表现的物理意义更为明确。 青藏高原作为一个特殊的地理类型,其行星反照率与地面反照率的相互关系与全球纬向平均相比较也有明显的差异,本文讨论了这些差异的物理意义,同时分别讨论了该地区可见光和近红外这二个通道的滤过反照率与地面分光谱反照率之间的关系。 青藏高原晴空反照率与地面反照率关系的研究为利用AVHRR资料反演青藏高原地面反照率的数值分布图提供了理论依据和具体方法。     

CHARACTERISTICS OF VARIATION IN SURFACE ALBEDO AND SNOW FORCING OVER THE TIBETAN PLATEAU

The combination of field experiments and satellite observations is the fundamental way tounderstand the characteristics of spatial-temporal variation in surface albedo over the Tibetan(Qinghai-Xizang) Plateau. Under the condition without snow cover, the relatively regular annualvariation cycle of the surface albedo can be expressed by an empirical formula. The effect of snowcover on the surface albedo in winter can be expressed by introducing two variables of snow forcingand sensitivity parameter. The existing satellite retrieved results of surface albedo may provide thedigital grid data for describing the geographical distribution. However, some satellite retrievedsurface albedos available over the Tibetan Plateau are obviously too low in winter. Taking thesatellite derived results in summer as the background field representative of geographicaldistribution and combining the empirical formula of annual cycle based on the surface observations,a dynamic model of surface albedo is developed for the need of modeling the climatic influence ofthe underlying surface forcing of the Tibetan Plateau.     

CHARACTERISTICS OF VARIATION IN SURFACE ALBEDO AND SNOW FORCING OVER THE TIBETAN PLATEAU*

The combination of field experiments and satellite observations is the fundamental way to understand the characteristics of spatial-temporal variation in surface albedo over the Tibetan(Qinghai-Xizang) Plateau. Under the condition without snow cover, the relatively regular annual variation cycle of the surface albedo can be expressed by an empirical formula. The effect of snow cover on the surface albedo in winter can be expressed by introducing two variables of snow forcing and sensitivity parameter. The existing satellite retrieved results of surface albedo may provide the digital grid data for describing the geographical distribution. However, some satellite retrieved surface albedos available over the Tibetan Plateau are obviously too low in winter. Taking the satellite derived results in summer as the background field representative of geographical distribution and combining the empirical formula of annual cycle based on the surface observations,a dynamic model of surface albedo is developed for the need of modeling the climatic influence of the underlying surface forcing of the Tibetan Plateau.     

Satellite observation of surface albedo over the Qinghai-Xizang Plateau Region

A method has been developed to determine the surface albedo over the Qinghai-Xizang Plateau region from NOAA polar orbiter AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) data. The empirical rela-tionship between clear-sky planetary and surface albedos is established the basis of surface global radiation measurements and the specified ratio between atmospheric reflection and absoption of solar radiation. The method is applied to the Qinghai-Xizang region with several measurements during the period of Sep. to Nov., 1985. A comparison is presented between the estimated surface albedos and that of surface observation. The results show that the presented method is suitable to detecting the spatial and temporal variation of surface albedo and is relevant for climatologies studies. The possible error sources and improvements are discussed as well.     

CHARACTERISTICS OF VEGETATION COVER, ROUGHNESS AND ALBEDO DISTRIBUTION OVER CHINA*

To build land surface dataset for climate model,with application of remote sensing technique as well as the Geographic Information System(GIS),the data of surface type,roughness and albedo over China in 1997 were retrieved,resolutions being 10 km×10 km.Based on these data,an analysis is conducted on the geographic distributions and seasonal variations of surface vegetation cover and roughness as well as albedo over China.Results show that surface vegetation cover is mainly located to the south of Yangtze River,in Southwest and Northeast China andsparse vegetation cover is in the Northwest.The variation of land surface cover affects the variations of land surface roughness and albedo.High albedo occurred in the north of Xinjiang Autonomous Region,the north of Northeast China and the Qinghai-Xizang Plateau in winter,in correspondence with the location of snow cover.For most part of China,surface roughness decreases and albedo increases in winter,while the roughness increases and the albedo decreases in summer,which could mainly result from land surface cover(snow cover and vegetation cover)and soil moisture changes.This shows that the geographic distribution and seasonal variation of the albedo are almost opposite to those of the roughness,in agreement with theoretical results.Temporally,the amplitude of surface roughness change is quite small in comparison with the roughness itself.