华北平原下垫面荒漠化和绿化对气候的影响

从大气热力学能量方程,水汽守恒方程以及降水与大气水汽含量和相对湿度的经验关系出发,本文假定大尺度环流不受地表下垫面变化的影响,不考虑大气辐射吸收与水汽和温度的反馈作用,对大气和地表能量过程作参数化处理,建立了一个反映区域年平均温度和降水的变化与地表反射率和波恩比变化之间的关系。计算分析表明,对于线性尺度为550km的华北平原来说,如果地表下垫面从目前状态变成沙漠的话,年平均温度将增加2.14°C,年降水量将减少536.1mm。如果华北平原全部绿化、年平均温度变化不大,年降水量可增加21.2mm。     

辐射干燥指数影响下NDVI与气候因子的关系

在全球1_o×1_o 分辨率格点数据的基础上研究了1986～1990年多年平均NOAA/AVHRR的归一化植被指数 (NDVI) 与多年平均降水 (Pcp)、多年平均净辐射量 (NetRn)、多年平均辐射干燥指数 (RDI) 之间的关系,结果表明： (1) NDVI与降水、辐射干燥指数总体上存在对数关系,NDVI与净辐射量总体上存在线性关系。 (2) 在不同的辐射干燥指数下,NDVI与降水、净辐射的相关性存在很大的差异。当辐射干燥指数小于1时,NDVI与降水、净辐射之间存在明显的非线性关系;当它大于1且小于2时,NDVI与降水的非线性关系略好于线性关系;当它大于2且小于10时,它们存在明显的线性关系;而当辐射干燥指数大于10时,它们之间的相关性很小。 (3) 以全球13种植被为基础,分别研究了不同植被类型下的NDVI与降水、辐射干燥指数、净辐射量之间的关系,结果表明不同植被类型下的NDVI与这些气候因子的相关性不同,分层聚类的结果表明,这13种植被类型下的NDVI与降水、净辐射的关系可以分为4种类型。     

过去45年中国干湿气候区域变化特征

利用中国1960-2004年降水、平均气温、风速和相对湿度等资料,分别采用降水指数和干湿分类函数作为干湿区域的划分标准,将中国划分成三个干湿等级的区域:干旱区、半干旱区和湿润区。结果发现无论以哪种指数作为衡量干湿的标准,我国过去45年的干旱总面积,即干旱区面积和半干旱区面积之和,均为扩大趋势,湿润面积则为减小趋势,这种情况在近十年表现得尤为显著。而半干旱区面积在分析时段变化的幅度最大,是干湿变化的敏感区。但两种结果之间也存在不同:降水指数的结果表明干旱区和湿润区的面积减小,半干旱区的面积增大;而干湿分类函数得到的各个干湿区域的面积则表明干旱区的增大,半干旱区和湿润区的减小。从定量的角度讲,干湿分类函数估算的干旱区面积的45年平均值比降水指数估算的干旱区面积的45年平均值约大15%,其估算的半干旱面积的45年平均值比降水指数的结果约小9%,而两者湿润区面积的45年平均值相差约6%。最后给出了仅分析降水指数就能反映干湿状况的地区和必须分析干湿分类函数才能确定干湿状况的区域。     

半干旱区土壤湿度遥感监测方法研究

针对西北半干旱地区缺水问题,探讨了一种适合半干旱地区简便、易行的土壤湿度提取方法。该研究借鉴植被供水指数法(VSWI)和温度植被干旱指数法(TVDI)的研究思想,同时考虑到半干旱地区植被覆盖度较低,采用改进型土壤调整植被指数(MSAVI)代替NDVI,以降低土壤背景对植被指数的影响,从而对两种方法进行修正。利用改进前后的指数提取土壤湿度,对比分析表明,用修正后的指数研究该区的土壤湿度效果更好。     

世界防治荒漠化和干旱日（6月17日）世界防止荒漠化日的由来!

荒漠化是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。土地退化”是指由于一种作用或数种作用结合导致的干旱区、半干旱区和亚湿润干旱地区雨浇地、水浇地或草原、牧场和林地的生物或经济生产力的降低或丧失。其中包括:①风蚀和水蚀     

基于MODIS数据的长株潭地区NDBI和NDVI与地表温度的关系研究

基于4个季节的MODIS影像,计算长株潭地区的地表温度、NDBI和NDVI,比较NDBI和NDVI与地表温度之间关系,对地表城市热岛效应研究的指标NDBI和NDVI进行对比分析.结果表明,NDBI与4个季节的地表温度间都存在明显的线性关系,而NDVI与地表温度间关系并不明显且随季节发生变化,说明NDBI是地表城市热岛效应研究的有效指标,在地表城市热岛效应的季节变化研究中NDBI可作为NDVI的一个附加指标.     

利用MODIS数据进行旱情动态监测研究

MODIS-EVI植被指数与不同覆盖程度植被的线性关系已得到明显改善,可以更有效地反映地表植被的生长状态。利用MODIS合成数据MYD11A2和MYD13A2获取的增强型植被指数(EVI)和陆地表面温度(Ts)构建EVI-Ts特征空间,并以该特征空间计算的温度植被干旱指数(TVDI)作为干旱监测指标,分析广西2006年秋旱分布。结果表明:以地表温度和MODIS-EVI为基础的温度植被干旱指数能较好地反映区域旱情分布和旱情发展过程,2006年9月中旬—11月中旬广西受旱区域不断扩大,旱情持续加重。     

TVDI用于干旱区农业旱情监测的适宜性

基于地表温度/植被指数(T_s/VI)特征空间建立的温度植被干旱指数(TVDI)受诸多因素的影响,其中一个重要的影响因素是植被指数,该指数在高、低植被覆盖时的敏感性不同,从而导致TVDI对旱情监测的准确度不同.针对这一问题,以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,选择2011年4月、8月两景TM影像,利用归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)分别建立T_s/VI特征空间,线性拟合特征空间的上、下边界,计算得到两种温度植被干旱指数(TVDI-NDVI、TVDI-RVI).用TVDI与同期野外实测的土壤含水量数据进行回归分析.结果表明:(1)植被指数、地表温度、土壤水分之间有显著互动关系,以不同植被指数计算得到的两种TVDI与表层土壤水分相关性较好,均能够反映区域土壤干旱状况;(2)由于植被指数对植被探测的敏感性,在4月低植被覆盖时,TVDI-NDVI与表层土壤水分的相关性较高,为0.4299,8月高植被覆盖时,TVDI-RVI与表层土壤水分的相关性较高,达到0.5791;(3)在低植被覆盖区域,NDVI较RVI敏感,而在高植被覆盖区域,RVI敏感性较高.RVI适用于高植被覆盖时反演土壤湿度,NDVI则更适用于中、低植被覆盖时.     

21世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析

基于EOS-MODIS遥感数据,利用GIS计算出归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖指数(PV),计算得到荒漠化指数(DI)对浑善达克沙地荒漠化进行识别,根据像元数统计不同荒漠化类型的面积及其变化数据,再分析荒漠化面积与气象要素的相关性,进而得出近13 a在气候波动下浑善达克沙地荒漠化的动态变化。结果表明:浑善达克沙地年平均气温呈下降趋势,年平均降水量呈增加趋势,且平均降水量对荒漠化动态变化的影响比平均气温对荒漠化动态变化的影响大。在气候波动影响下浑善达克沙地以荒漠化面积缩小为主,中度荒漠化,重度荒漠化和极重度荒漠化对荒漠化的演替贡献较大,表现为高程度荒漠化向低程度荒漠化转换。空间分布上,表现为西部极重度荒漠化面积明显减少,主要转化为重度荒漠化类型,东中部重度荒漠化明显减少,主要转化为未荒漠化和轻度荒漠化类型。     

亚洲内陆干旱区NDVI与树木生长的气候响应及其影响因素

基于亚洲内陆干旱区的树木年轮宽度指数（RWI）、归一化差异植被指数（NDVI）和气候数据,采用空间统计方法和相关分析法分析了NDVI和RWI变化的一致性,探讨了NDVI和RWI对气候的响应,揭示了影响NDVI和RWI气候响应的相关因素。结果表明：1982—2000年亚洲内陆干旱区的树木生长和NDVI均呈增加趋势,生长季NDVI与RWI大多具有同步性变化特征,大多数地区5、6月NDVI受同期气温的影响,而4、5月NDVI主要受同期降水的影响;RWI主要受6—7月气温和4、6月和7月降水或帕默尔干旱指数（PDSI）的影响;大部分地区的NDVI和RWI对气温的响应具有一致性,但它们对降水或PDSI的响应存在很大差异;海拔和水热条件对不同地区的NDVI和RWI的气候响应有较大的影响。本研究对于认识亚洲内陆干旱区植被与树木生长的气候响应及其影响因素具有一定的科学意义。     

Division of desertification climate types and determination of potential range of desertification in China

ＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｌｉｍａｔｅｔｙｐｅｓａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｒａｎｇｅｏｆｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａＣＩＬｏｎｇｊｕｎＷＵＢｏＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒ...     

荒漠化分类分级理论的初步探讨

简要回顾了二十多年来联合国荒漠化代表性分类分级理论的发展,评价了1977年、1984年、1992年和1997年提出的最有代表性分类分级理论,归纳出目前三种分类分级理论的评价思想:以指标体系为基础的绝对退化评价,生产力与经营水平相结合的相对退化评价和以生态系统中植被土壤地形差异退化为依据的多样性评价。在对比分析的基础上,针对各体系存在的问题,指出通过荒漠化退化生态基准的恢复和确定可提高分类分级理论的科学性与权威性,并提出确定时间尺度和空间类型的初步建议。     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季积雪下垫面地表反照率及土壤温湿度变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站西站10 m梯度探测系统气象和辐射观测数据,分析了塔中积雪下垫面地表反照率、土壤温度、土壤湿度的变化特征及其相互关系。结果表明：塔中积雪覆盖期间地表反照率0.18~0.97,日均值为0.60;有积雪覆盖的地表反照率日变化更偏向反"J"型,呈现出上午大于傍晚的形态,平均早晚较差为0.13;积雪使0~40 cm深度土壤温度下降,积雪消融后土壤湿度增大使各层土壤温度趋于接近,并使0、10、20 cm深度的土壤温度日变幅呈减小趋势,减小幅度分别为41%、39%、39%;积雪地表反照率与地表温度表现出负相关关系,反照率越高地表温度越低,二者相关系数为-0.71;积雪地表反照率与5 cm深度土壤湿度负相关,高地表反照率对应低土壤湿度,低地表反照率对应高土壤湿度,二者相关系数为-0.74。     

Mapping land degradation by comparison of vegetation production to spatially derived estimates of potential production

There is an urgent need for quantitative methods by which actual, as opposed to potential degradation can be mapped using spatially consistent criteria for large regions. This study tested the Local NPP Scaling (LNS) method, where the growth season sum NDVI (∑NDVI), a surrogate for productivity, of each pixel was expressed relative to the highest values (90th percentile) of ∑NDVI observed in all pixels falling within the same land capability unit (LCU). The objective of this study was to determine if the LNS approach can be used to map degraded areas: (i) by determining if areas with low LNS values co-occur with degraded areas mapped with Landsat TM and (ii) testing the persistence of these areas over multiple years. Most of the areas with low LNS values did coincide with degraded areas, with the exception of four LCUs, which either contained steep precipitation gradients or landscape variability, which probably obscured the human impacts. The performance of the LNS method is therefore largely determined by the level of detail of the stratification data (e.g. LCUs) used. The conclusion is that the LNS method is a valuable tool for mapping land degradation at a regional scale.     

中国干旱区地表水与地下水的转化

地表水与地下水的转化是中国干旱区水文的主要特征之一。本文按山区和平原两部分阐明地表水与地下水转化的特点,并对水资源作了估算。     

Estimation of Surface Temperature and Rainfall in Ghana

Geografisk Tidsskrift, Danish Journal of Geography 97: 76–85, 1997.

Daily Meteosat images for 1989 have been analysed for the purpose of mapping surface temperature and rainfall in Ghana. The images in the time-series are georeferenced and the maximum value composite (MVC) technique is applied to the temperature calibrated IR-channel images after a cloud screening of the images. The cloud covered areas are outlined and traced using the Meteosat visible channels. Stratiform clouds are detected using surface albedo while cumuliform clouds are detected based on a technique calculating the spatial variability within a 5 pixel by 5 pixel window around each point in the image. The cloud covered parts of the scene are then delimitated by comparing the normal albedo values and the spatial variance in albedo.

The paper then discusses how the outlined procedure can be applied in an environmental monitoring context. For each of the months June to November 1989 the mean monthly rainfall amounts at 35 meteorological stations are plotted against the mean surface temperature. It is found that apart from the month of June statistical significant linear relationships are obtained and that the scattering around the line is decreasing for increasing sampling length.     

MODIS BRDF/Albedo数据在中国温度模拟中的应用

地表反照率直接影响地表辐射平衡,进而改变当地温度(2 m气温,下同),然后还可能通过大气平流过程影响下游地区的温度。为揭示利用实时更新的地表反照率替换WRF (Weather Research and Forecasting) 模式的静态地表反照率对中国大陆温度模拟结果的影响,本文进行了两组为期6 年(2002-2007 年) 的连续积分试验：控制试验(CT试验) 采用短波波段地表反照率,取自WRF模式推荐的地表参数数据集;敏感试验(MD试验) 采用分波段的(可见光和近红外) 地表反照率,取自MODIS BRDF/Albedo数据产品。试验结果表明,CT试验能够模拟中国温度的基本空间格局,但是模拟温度相对于观测温度有明显偏差,青藏高原南部的模拟温度偏低(负偏差),最大偏低幅度为1.03oC,出现在秋季,东部地区的模拟温度偏高(正偏差),最大偏高幅度达3.4oC,出现在春季;MD试验模拟结果的正、负偏差格局与CT试验基本相似,但是与CT试验相比,MD试验模拟的青藏高原南部温度的负偏差更大,最大为1.32oC,而模拟的东部地区温度的正偏差明显减小,最大为2.97oC,这说明MD试验比CT试验模拟的温度普遍偏低。在青藏高原,这主要归因于MD试验比CT试验的地表反照率大,使得地表净辐射少,地表感热少,致使温度偏低;在中国东部的黄淮海至江南丘陵区,这主要归因于MD试验中北方蒙古高原的地表反照率比CT试验的大,使得MD试验中该地区的地表净辐射少,地表感热少,温度低,然后通过南下冷平流过程致使位于其下游的黄淮海至江南丘陵区温度降低。     

塔克拉玛干沙漠腹地辐射平衡和反照率变化特征

辐射平衡直接影响地气系统物质和能量交换,辐射平衡研究极其重要。本研究使用了2006年8月至2011年12月位于塔克拉玛干沙漠腹地塔中的塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站地表辐射和反照率观测资料,分析了辐射平衡和地表反照率季节变化和年变化以及各种典型天气下日变化的特征,并与其他地区进行了对比。结果表明：沙漠腹地辐射平衡各分量最小值均出现在1月,各分量最大值出现时间不一致,其中短波辐射5月最大,长波辐射7月最大,而净辐射最大值在6月。各辐射分量夏季最大,冬季最小;总辐射四季平均日变化极值低于青藏高原,与黑河戈壁相差不大;反射辐射春季与夏季、秋季与冬季差值较小。短波辐射和净辐射各季日峰值出现在12：00,长波辐射各季日峰值出现时间比短波辐射滞后1～3 h。大气长波辐射各季日振幅较小,约为地面长波辐射的1/5～1/4,且地面长波辐射各季日变化为不对称分布;长波辐射各季日最小值都出现在日出前1 h。多云、浮尘和沙尘暴天气辐射平衡日变化不规则,云量和沙尘对辐射各分量影响明显;沙尘暴日,大气长波辐射峰值可增加18%,而总辐射、反射辐射、地面长波辐射和净辐射峰值分别衰减了57.8%、54.0%、55.8%和21.9%。地表反照率3月最大（0.30）,7月最小（0.25）,平均值为0.27;夏季小,冬季大;晴天早晨和傍晚大,沙尘暴日最大。     

Temporal dynamics and productivity of biogenic soil crusts in the central Karakum desert, Turkmenistan

Biogenic soil crusts (BSCs), consisting of different combinations of mosses, lichens, liverworts, fungi and cyanobacteria, are a widespread phenomenon in arid and semi-arid environments. BSCs are found throughout those areas unaffected by grazing and other anthropogenic activities. Current economic conditions in the newly Independent Central Asian States favor the development of BSCs, which may significantly influence plant communities. The data from 40-years of field observations in a protected area in the Karakum Desert, Turkmenistan, together with a sequence of aerial photographs of the same area may contribute to the study of the establishment of BSCs and understanding their role in vegetation communities. The fenced-off Karrykul area can serve as a model for the current processes in the vast desert areas in Central Asia, which are underused due to the financial constraints. It is hypothesized that after some 15 years, the role of BSCs changes from a positive (rehabilitating) effect on the first stages of protection, to a negative effect on the structure and biomass of vegetation communities. Therefore, undergrazing, as well as overgrazing, should be considered as a desertification factor.