近年来GRAPES-SDM沙尘模式预报效果检验评估

使用天气学检验方法,对中国气象局兰州干旱气象研究所目前使用的GRAPES-SDM沙尘暴预报业务模式在2008-2011年春季沙尘天气预报情况进行检验评估。结果表明：①自2008年以来,GRAPES-SDM沙尘暴模式对中国北方区域沙尘天气的模拟预报能力较好,TS评分和预报效率保持较高的水平;②模式对内蒙古地区、河套地区及甘肃河西地区的预报效果最好,但常有空报或预报沙尘强度偏强的现象;模式能预报出南疆盆地的沙尘天气,但常有预报范围偏小、强度偏弱的现象;对青海地区的沙尘天气常有漏报现象;③模式对沙尘暴频发地区的预报效果较好,对沙尘天气偶发地区容易漏报,模式对新疆东部、内蒙古中西部地区空报较多;④模式对大范围沙尘天气过程的预报能力较好,对零星沙尘天气预报能力较差。通过检验,我们还提出了改进和完善GRAPES-SDM沙尘暴预报系统的一些建议。     

中国沙尘灾害遥感监测研究现状及发展趋势

沙尘灾害及其所引发的次生灾害所造成的生态环境和社会经济问题已越来越引起人类的重视。运用遥感技术进行沙尘灾害监测研究可弥补传统研究手段时空分辨率的不足。本文对遥感在沙尘暴源地、沙尘运移路径变化、下垫面状况、沙尘天气产生的天气背景以及沙尘信息定量提取等几方面的研究进行了简要总结,反映了我国沙尘灾害遥感监测研究的现状,并展望了未来遥感监测沙尘灾害研究的发展趋势。     

基于风云三号卫星的全球沙尘遥感方法

新一代风云三号卫星的成功发射,使面向全球沙尘发生、发展和传输的监测分析成为可能。本文利用风云三号卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)数据,深入阐述了沙尘遥感的物理原理,完成了多通道沙尘光谱特性分析,提出了综合沙尘遥感识别方法。结果表明:(1)近红外1.6 μm通道对沙尘存在明显的直方图峰值区,适合沙尘的动态识别;(2)中红外3.7 μm通道的反射和辐射融合特性,可以明显地区分沙尘与其他景观物;(3)红外分裂窗通道对干燥沙尘有不同的吸收衰减,这个差异对于弱沙尘的识别有重要意义。同时,本文给出了基于1.6 μm通道e指数和红外分裂窗通道比值指数的沙尘强度指数计算方法,可以定量地获得全球沙尘的强度分布。本文给出的全球4大沙尘暴多发区同一天出现沙尘天气的实例,体现了风云三号卫星极强的全球观测能力。     

青藏高原沙尘天气的遥感研究

由于分布在青藏高原上的气象观测站点稀少,难以对沙尘天气进行充分的地面观测。通过对近年来的5次沙尘天气进行遥感识别,分析了青藏高原沙尘天气过程、影响范围和沙尘来源。结果表明,青藏高原在冬春季存在明显沙尘天气,主要分布在藏北高原、藏南谷地和青海高原地区,这与高原大风对地面的风蚀有密切关系。卫星遥感作为一种重要的观测手段,提供了对高原沙尘天气的有效观测。     

西藏帕里湖卫星遥感监测

为查明2004年和2005年夏季在中印边界附近发生的滑坡堰塞湖溃坝灾害,采用高分辨率为主的多时相卫星图像和“数字滑坡”技术对帕里河中段从形成堰寒湖到溃坝的整个过程进行了监测。监测结果表明位于喜马拉雅山脉西段的帕里湖为高原山地萎缩湖盆,滑坡筑坝形成堰塞湖至溃坝可分为4个阶段,估算溃坝前湖面的最大高程、最大面积和最大水繁分别达3907m、1．75km^2和6144×10^4 m^3,2005-06-26溃坝的下泄洪水量为3738×10^4 m^3。预测未来汛期帕里湖下游仍然存在崩塌滑坡活动及短暂堵江形成堰塞湖的可能性,但其规模将大多小于2004-2005年的灾害。在本次遥感监测的基础上,定期进行遥感监测,当帕里湖水面面积≥1．6km^2时,即通知下游作好撤离等避灾准备,是目前最经济有效的预警防灾措施。     

全国农情监测与估产的运行化遥感方法

农作物遥感估产包括农作物的长势与产量趋势监测及产量的早期预报。在总结１５年来国内遥感估产成果的基础上,提出了以充分利用已有成果为基础的全国范围农作物估产运行化遥感方法。建成了ＮＯＡＡ ＡＶＨＲＲ数据实时预处理系统,并利用每旬的ＡＶＨＲＲ最大ＮＤＶＩ图像与上年同期数据对比实现全国范围的家作物遥感长势监测。在高精度耕地数据库的支持下,通过提取不同作物种植成数估算作物种植面积。种植成数可以用ＴＭ和多时相     

卫星遥感资料在云南大雾监测中的应用

利用卫星遥感监测大雾具有及时、宏观的明显优势。图像纹理信息反映了图像的灰度性质及其空间关系。通过对雾的成因、辐射特性、雾遥感基本原理的阐述,结合中国FY-1D／美国NOAA系列极轨卫星资料通道特点,分析了雾的图像纹理信息,并依据雾在可见光波段和中红外波段与云类不同的光谱特性,选用光谱通道1、通道3、通道4组合进行大雾监测。实例分析结果表明这种监测方法能较好地分离无云地表、中高云和低层云雾,从而实现白天雾的监测。     

利用遥感综合分析西风引导气流与地形对沙尘运移路径的影响

沙尘暴的发生受大气环流、地表状况、降雨的影响，还受到局部地区地形的影响。一次规模较大的沙尘暴过程，沙尘可以从蒙古国和我国西部沙源地输送到我国东部、韩国、日本乃至夏威夷、美国西海岸。中日亚洲沙尘暴ADEC项目对亚洲沙尘暴的起沙、传输和降落的运行机制已经作了深入的研究，并建立了亚洲沙尘暴的数值模拟系统。本文以影响北京地区的沙尘暴事件为例，利用遥感技术，综合DEM地形数据和地面实测数据分析西风引导气流和地形对沙尘运移路径影响，将MODIs影像数据和DEM地形数据以及地面观测站点实测数据相结合，进行综合分析，结果表明在一次沙尘暴过程中，沙尘在运移过程中的运移路径明显地受到西风引导气流、沙尘粒子自然沉降规律以及局部地形的影响，要预防(减少)北京地区的沙尘暴仅仅作好北京地区的生态环境建设是不够的，加强北京周边地区，尤其是张家口地区、官厅水库库区及库区周围地区的生态环境建设尤为重要。     

影响北京的两次沙尘过程传输特征对比分析

2017年5月4-5日和2015年3月28-30日两次影响北京的沙尘天气均包含外来输送及沙尘回流过程。采用常规气象观测资料、大气成分资料、CALIPSO卫星监测及风廓线雷达数据等,对两次过程中的气象要素变化、传输轨迹、天气学条件、边界层特征等进行分析。结果表明：两次过程均由蒙古气旋引起,远距离传输过程中经沙源地传输的沙尘气溶胶可被抬升至700 hPa以上高度,主要传输层位于对流层中低层;高空急流强度、入口区位置及次级环流的结构对沙尘传输及影响区域有重要指示意义;沙尘回流主要受大气中低层偏南风输送带的影响,主要传输高度为1 km以下的低层大气,北京与回流上游城市PM₁₀浓度变化的时间滞后性与前期沙尘天气是否得到彻底清除有关。     

沙尘模式地表起沙参数不确定性分析

 起沙的参数化方法对沙尘天气的预报质量起着至关重要的作用。首先分析了目前应用广泛的沙尘模式中的参数土壤塑性压力P和cy对地表水平沙通量与垂直沙尘通量计算结果的影响,然后利用WRF-Chem3.0模式对2007年3月27—28日发生在我国西部地区的一次沙尘过程进行了模拟,分析了由于参数值选取的误差而造成沙尘模拟的不确定。结果表明,土壤塑性压力P对模拟结果有很大影响,P值的改变不仅影响PM10浓度大小的预测,而且还影响其浓度中心位置以及分布范围;cy值仅影响沙尘区域内PM10浓度大小的预测,对浓度中心位置和分布范围大小的预测没有影响。     

草原植被长势遥感监测研究进展

草原植被长势监测是草原监测的重要领域, 它能从宏观上揭示草原的生长状况及其动态变化, 从而为草原科学管理提供快速、准确的参考依据。目前长势监测主要利用遥感的方法, 即选择归一化植被指数NDVI作为反映植被生长状况的指标, 方法有同期对比法、植被生长过程曲线法、直接监测法。本文在总结草原长势监测进展与方法的同时, 指出了其中存在的问题--监测中过分依赖NDVI、不区分草原类型而使用同一种方法进行监测;对未来发展方向做了展望--监测中选用适宜植被指数、监测方法, 分区域、分类型的监测长势, 提高监测精度, 将长势监测与草原产草量、生产力结合, 为牧民生产提供指导。     

遥感技术在中国土地荒漠化监测中的应用进展

土地荒漠化已成为一个全球性的重大环境问题,也是我国面临的严重生态环境问题.遥感技术以其信息量大、获取速度快、覆盖范围广、受人力物力的限制小等优点,在过去的30多年中,已逐渐成为土地荒漠化监测的重要数据来源和技术手段.本文首先概述了土地荒漠化遥感监测中使用的遥感数据源,综述了各类卫星遥感影像、影像的不同季相、波段和各类植被指数的选择等;讨论了土地荒漠化信息遥感提取的多种方法,综合比较不同遥感提取方法的优缺点,进而分析土地荒漠化遥感监测中多采用计算机自动分类与人工手动分类结合的原因.最后,指出遥感技术在土地荒漠化监测中存在的一些问题,并提出土地荒漠化遥感监测中综合指标与综合方法集成研究等发展方向.     

内陆水体环境遥感监测研究评述

应用遥感技术进行水质监测较常规监测具有巨大优势,能快速、大尺度、低成本的监测水质参数在时空上的变化状况。本文首先简要阐述了内陆水体环境遥感监测的基本原理;其次,介绍了常用水质参数的遥感监测研究现状,包括叶绿素a(Chl-a)、悬浮物(SS)、有色可溶性有机物(CDOM)以及总磷(TN)、总氮(TP)等其他水质参数,并将其划分为经验模型和生物光学模型两种监测方法;再次,对常用的遥感数据源进行了介绍和优缺点的评述;最后,讨论了内陆水体环境遥感监测误差来源,并对今后内陆水体环境遥感监测研究重点进行了展望。     

甘肃省河东地区干旱遥感监测指数的对比和应用

干旱是影响甘肃省河东地区农业生产的主要气象灾害之一。如何在众多的干旱遥感监测指数中选择适宜的指数是干旱遥感监测工作面临的主要问题。利用研究区30个农业气象站观测的不同深度土壤相对湿度和对应的MODIS数据,分析了7种典型干旱遥感监测指数(AVI、NDWI、VCI、PDI、MPDI、VSWI和MEI)的构建原理和模拟结果,并选择适宜的干旱遥感监测指数对2006年甘肃省河东地区干旱情况的时空分布做了动态监测。结果表明:7种干旱遥感监测指数均能反映研究区土壤湿度的时空变化特征;各干旱遥感监测指数对土壤水分监测的最佳深度为20 cm,其次为10 cm。从相关系数来看,PDI、MPDI指数对春季,VSWI、NDWI指数对夏季的土壤相对湿度有较好的监测结果;MEI指数对秋季土壤相对湿度模拟效果较差,其余指数对秋季模拟效果均较好;根据各指数与20 cm处土壤相对湿度的相关系数,结合各指数的构成原理,春季选择PDI和MEI,夏季选择VSWI和NDWI,秋季选择PDI和MPDI,分别对2006年甘肃省河东地区干旱情况进行监测。通过考虑各等级出现的频率,同时兼顾土壤相对湿度,评定各指数干旱等级。监测结果显示,庆阳市北部连续出现春旱、春末夏初旱、伏旱和秋旱,陇中北部和庆阳市北部旱情严重。     

森林生态系统遥感监测技术研究进展

森林是陆地生态系统的主体,森林生态系统监测技术是实现森林可持续利用与全球变化研究的重要支撑与信息保障。从4个方面概述了遥感技术在森林生态系统监测中的应用研究进展：森林遥感分类及变化监测、森林植被参数遥感反演、森林蓄积量与生物量遥感估算、森林干扰遥感监测等。结合遥感技术的发展,总结了森林生态系统监测中使用的多源遥感数据和各类模型,提出集成地面调查数据、高分地-空雷达扫描监测技术,以及多源光学遥感建模技术和生态系统过程模型,构建多维度、多尺度、高时间密度的森林生态系统监测平台的研究展望。     

遥感技术在湖泊环境变化研究中的应用和展望

遥感技术由于能够快速、宏观的获得研究区域的数据,已成为湖泊环境动态变化监测的重要技术手段。高分辨率的卫星遥感图像不仅可以为准确判读湖区地质地貌、自然与人为作用下的环境变化、盐湖矿产资源的分布等提供直观的影像,还能为湖泊水质监测、水深检测、水面温度反演以及盐湖卤水动态分析提供有价值的信息。遥感技术在湖泊环境变化研究中的应用正逐步从定性发展为定量研究,因此,对于区分湖泊水体中不同组分对遥感图像各光谱值的贡献等遥感机理的认识及理论尚需进一步深化,同时需要对处理遥感数据所运用的统计分析方法做进一步的改进以建立更加完善的遥感模型。今后,遥感技术和地理信息系统等多种信息处理工具的结合将是环境信息系统发展的主要方向。     

沙漠化遥感监测与定量评价研究综述

土地沙漠化是当今世界最为严重的环境-社会-经济问题之一,遥感技术以其宏观性、综合性、获取信息量大、时间周期短等优势,已成为沙漠化监测与定量评价的重要数据来源和技术手段。本文阐述了国内外运用遥感技术监测与评价沙漠化研究进展,归纳总结了几种常用的定量指标（FVC/NPP、RUE、Albedo、LST、土壤湿度等）和沙漠化信息定量提取方法（专题指数提取法、ANN、混合像元分析法、决策树分类法等）。分析指出目前沙漠化遥感监测与评价指标体系不完善、尺度效应以及沙漠化信息提取方法方面的研究不足,并提出开展沙漠化多指标、多尺度综合监测与评价研究是未来的发展趋势之一。