基于渐近式辐射传输模型的雪面反射率的计算验证

以新疆玛纳斯河流域为研究区,利用渐进式辐射传送模型(ARTM)计算350～2 500 nm光谱波段的雪面反射率.为了验证模型的实用性和有效性,在分析雪面反射率光谱特征的基础上,利用ARTM计算的不同下垫面雪面反射率的计算值与实测值对比分析,分别在下垫面为农田、裸土、草地的环境中对ARTM进行精度验证.结果表明:(1)雪...     

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。     

遥感监测冬小麦拔节期农学参数

遥感监测冬小麦拔节期农学参数任爱萍（山西省气象科学研究所０３０００２）１小麦反射光谱的一般特性研究表明，由于叶绿素吸收了大部分蓝光和红光进行光合作用，所以它在０．４５μｍ和０．６５μｍ波长附近各有一个吸收谷，而０．５５μｍ波长处的反射峰是相当一部分绿...     

HEIFE绿洲区太阳总辐射和地表反射率的分光谱特征

太阳辐射的分光测量在许多研究和应用领域中都具有十分重要的意义．本文利用HEIFE临泽子站进行的太阳总辐射和反射辐射的分光观测资料，研究了黑河绿洲区太阳总辐射和地表反射率的光谱特征．研究结果表明：在太阳总辐射的光谱能量分布中，紫外和可见光部分的比倒偏小，近红外部分则偏太．在其从冬到夏的季节变化中紫外和可见光部分是由小到大，近红外部分剐是由大到小。在其日变化中0．5μm以下波段是中午大早晚小；0．7μm以上波段是中午小，早晚大；0．5-0．7μm波段的日变化不明显。紫外波段的相对日变化幅度最大．地表反射率的光谱特性有明显的季节变化，变化特征与地表植被状况有关．各波段地表反射率的日变化型有一定的季节差异，其中波长小于0．7μm部分较为明显，并与地表植被状况有关．在裸露地表各波段反射率与太阳高度角的关系中，近红外波段随太阳高度角增加而增大，紫外和可见光波段则随太阳高度角增大而减小．全波段反射率随太阳高度角增大而增大主要是近红外波段的贡献．这是裸露地表光谱反射率的重要特征之一。     

五道梁地区的辐射特征

本文分析了1986年中美联合考察期间五道梁站的地面辐射平衡的气候学特征。五道梁地区夏季直接太阳辐射强,空气洁净,大气透明度好。太阳辐射在大气中的削弱以分子散射和臭氧吸收为主。总辐射中以散射为主。光谱反射率中太阳短波反射率为0.13,太阳红外反射率为0.25,雪面上二者接近;反射率受土壤湿度影响明显,在太阳高度角较小时,各波段反射率有不同的变化趋势。地表比辐射率约为0.90。地表净辐射和地面热源强度大。太阳紫外辐射大,占总辐射的比例也大。     

利用MODIS卷云通道对长江中游一次大雾过程的监测

利用MODIS卫星通道的红外特征,对2009年1月8—11日长江中游地区的一次大雾过程进行了分析。结果表明,由于云、雾、地表所处高度不同,位于水汽的强吸收带的MODIS卷云通道(1.38μm),在辐射传输过程中对水汽吸收的程度有一定的差异,从而导致MODIS接收到这些目标物的反射率差异较明显。其中雾与地表在1.38μm波段的反射率近似相等,而与云则有明显的差别。另外,通过31波段与20波段辐射亮温差的光谱廓线分析,发现云雾的亮温差要明显小于地表。     

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.     

基于SCIATRAN模型的二氧化氮DOAS 反演敏感性试验

气溶胶和地表反照率是影响星载SCIAMACHY仪器观测数据定量遥感NO2大气柱总量的2个主要因子.文中利用高光谱分辨率大气辐射传输模型SCIATRAN,在考虑分子吸收和气溶胶多次散射影响基础上,精确模拟了气溶胶、地表反照率和NO2气体浓度变化对差分处理前后卫星反射光谱的影响,并定义影响因子f,对3个模拟参数进行综合评价.结果表明:(1)通过剔除卫星反射光谱中慢变光谱变化成分,DOAS方法明显降低了气溶胶和地表反照率对卫星反射光谱的影响;(2)差分处理前,3个模拟参数的影响强弱依次为地表反照率、气溶胶和NO2浓度;而差分处理后,3个模拟参数的影响强弱依次为NO2浓度、地表反照率和气溶胶.在影响趋势上,气溶胶和地表反照率很相似,均体现为宽带效应,在440-450 nm内有水汽强吸收和多次散射复杂相互作用导致的较大峰值;NO2浓度变化对差分处理前后的光谱都呈现气体吸收结构的影响特性;(3)由于吸收和散射相互作用等因素的影响,在基于卫星观测的差分光谱中仍然残留有气溶胶和地表反照率的误差,地表反照率约占18.6%,气溶胶约占6.2%.因此,当前SCIAMACHY遥感的NO2产品在中国区域浓度偏高,需要对气溶胶和地表反照率进行二次精细化的订正.     

策勒考察场与敦煌辐射校正场中心区反射率特性的对比分析

利用2007年8月在策勒用ASDFR光谱辐射计探测的数据,以及国家卫星中心在敦煌辐射校正场的观测资料,运用参考板野外反射率因子修正法计算了地表反射率,并对比分析了策勒考察场和敦煌辐射校正场地理条件及地表反射率的特点。结果表明：在地理条件上,策勒考察场交通便利,晴空日数多,恢复能力好,不受人为因素影响,若作为辐射校正场具有持久性;策勒辐射考察场中心区平均反射率在28．9％左右,基本位于卫星遥感传感器的中心段,可以满足大多数卫星遥感传感器的辐射校正;地表反射率最大在2100nm附近,约为0.38,平均偏差约1.3％。比较得出,策勒考察场地表均匀性较好,其反射率较敦煌的略高,而偏差略低。所以,策勒考察场的地理条件和地表反射比符合作为辐射校正场的条件,且与敦煌校正场相比具有一定的优势。     

青藏高原东部地区辐射平衡及各分量变化特征

利用2009年11月-2010年10月青藏高原玛多自动气象站辐射平衡观测资料,分析了高原两种不同下垫面辐射平衡各分量的季节平均日变化和年变化特征.结果表明,各季节的平均总辐射日变化和年变化在两种下垫面的趋势基本一致,夏季总辐射为非零值的时间在早上要比冬季早2h左右,而在傍晚出现零值的时间要比冬季晚2h左右.夏季总辐射最强、冬季最弱,年变化最小值为0.544 MJ·m-2,出现在1月;最大值为1.001MJ ·m-2,出现在7月.在11:00-16:00(北京时)之间反射辐射冬季最强、夏季最弱.这种现象与总辐射日变化趋势恰好相反,反射辐射的年变化最小值出现在2月,平均最小值为0.157MJ· m-2;最大值出现在11月,平均最大值为0.326 MJ· m-2.1号点和2号点反射辐射差值冬季最大,达到0.06 MJ·m-2;春季最小,为0.03 MJ·m-2.净辐射年变化最小值为-0.025 MJ·m-2,出现在12月;最大值为0.477 MJ·m-2,出现在7月.地表反射率2个观测点的变化趋势大致相同,各季节地表反射率最大值、最小值和平均值都是2号点大于1号点,平均偏大8％.     

临汾市草面温度变化特征及影响因子分析

利用临汾市2007年-2011年2月的草面温度和相应的地面温度、气温、总低云量、降水、日照、风速等资料,采用数理统计、相关分析、一元线性回归分析等方法,对草面温度的日、月、季、年变化特征及其与各气象要素的关系进行分析。结果表明：①草面温度呈逐年上升趋势。月平均草面温度的最高值出现在7月,最低值出现在1月,年较差为33．7℃。②草面温度日变化呈现“降一升一降”的变化趋势。日平均草面温度最高值在春、夏、秋三季一般出现在13时,在冬季出现在14时,最低值在春秋季一般出现在6时,夏季出现在5时,冬季出现在7时。③草面温度与气温、地温均呈现明显的线性正相关。草面温度高于气温,草面温度的极端值振幅比气温的偏大;地面温度高于草面温度。④引起草面温度变化的气象因素较多,主要是低云量和总云量,其次是降水、日照和风速。     

中国区域MODIS陆上气溶胶光学厚度产品检验

以我国MODIS共享网站积累的MODIS L1B数据和美国威斯康辛大学提供的IMAPP软件包气溶胶产品软件为基础, 经过产品运行本地化改进处理, 在国家卫星气象中心建立了气溶胶产品业务化生成和发布机制。为支持气溶胶遥感产品算法改进以及潜在用户对产品的合理应用, 给出对国家卫星气象中心运行的MODIS气溶胶遥感产品质量检验分析结果。利用2005年1月— 2007年5月AERONET地基气溶胶监测网的L2.0级气溶胶光学厚度产品作为真值, 用它匹配MODIS陆上气溶胶光学厚度产品开展检验。检验结果表明:以卫星过境前后30min地基观测时间平均值匹配地基站点位置10 km半径范围内的卫星反演结果空间平均值开展检验, 总体样本的气溶胶光学厚度均方根误差约为0.25;满足产品误差要求 (±0.05±0.20τ) 的样本占总样本数的44%; 气溶胶光学厚度反演结果精度具有季节和地域差异, 干季(秋、冬、春)的气溶胶光学厚度误差较小, 而雨季气溶胶光学厚度误差较大, 云是雨季气溶胶光学厚度反演结果误差较大的主要影响因素。     

AN IMPROVED LAND-SURFACE PROCESS MODEL AND ITS SIMULATION EXPERIMENT——PART Ⅰ:LAND-SURFACE PROCESS MODEL AND ITS“OFF-LINE”TESTS AND PERFORMANCE ANALYSES

Based on the existing land-surface schemes and models,an improved Land-surface Process Model(LPM-ZD)has been developed.It has the following major characteristics:(1)The combination of physical equations and empirical analytical formulae are used to construct the governing equations of soil temperature and moisture.Higher resolution of model level and physical equations are adopted for the upper soil layers,and for the lower soil layers,lower resolution of model level is adopted and empirical analytical formulae are used.(2)In land surface hydrological process,the sub-grid distribution of rainfall and its effects are taken into account.(3)A simple snow cover submodel has been used,which includes effects of snow cover on soil thermodynamics and hydrology,as well as albedo.By use of this model and three groups of point observation data,a series of "off-line" tests have been carried out.The simulation results indicate that land-surface process model has good performance and can well simulate diurnal and seasonal variation of land surface processes for many kinds of land surface covers(forest,grass,crops and desert) in different climate zone.The results simulated by the model are consistent with the observations.Later,by use of one group of observation data and the model,a series of sensitivity experiments have been done.It is shown that the model is much sensitive to some parameters,such as initial soil moisture,vegetation physical parameters as well as the proportion of the grid covered with rain.Therefore it is much important for land-surface process model to define these parameters as accurately as possible.     

Land Cover, Rainfall and Land-Surface Albedo in West Africa

Land surface albedo is an important variable in General Circulation Models (GCMs). When land cover is modified through anthropogenic land use, changes in land-surface albedo may produce atmospheric subsidence and reduction of rainfall. In this study we examined albedo time series and their relationships with rainfall, land cover, and population in West Africa. This particular region was selected because it has become a focal point in debates over biophysical impacts of desertification and deforestation. Our analyses revealed that albedo and rainfall were related only modestly at short time scales (monthly and annual) and that mean annual albedo values remained relatively stable from 1982–1989 over a widerange of climatic and vegetation zones in West Africa. The relationship between long-term mean rainfall and mean albedo was strong and curvilinear(r² = 0.802). The same was true for the relationship betweenpercent tree cover and mean albedo (r² = 0.659). These results suggest that long-term climate patterns, which control vegetation type and canopy structure, have greater influence on albedo than short-term fluctuations in rainfall. Our results reinforce other recent studies based on satellite data that have questioned the extent and pervasiveness of desertification in West Africa.     

珠峰绒布河谷近地面层气象要素及湍流通量变化

利用2006年5～6月和2007年5～6月中国科学院HEST大气科学实验在珠峰绒布寺河谷野外观测期间获得的观测资料,分析了珠峰地区河谷近地层风向、风速、温度、湿度和CO2的日变化特征,讨论了珠峰北坡冰川风和山谷风的特点以及高原地表辐射、地表反照率和近地层湍流通量的变化特征.结果表明:在复杂地形和特殊下垫面影响下,珠峰绒布河谷地区近地面层各个气象要素和湍流通量日变化特征显著,并且明显存在冰川风和山谷风复合的局地环流,冰川风对该地区地气间物质能量交换起着重要作用.     

A NUMERICAL SIMULATION OF THE EFFECT ON CHINESE REGIONAL CLIMATE DUE TO SEASONAL VARIATION OF LAND SURFACE PARAMETERS(PART I)

Sensitivity experiment is an important method to study the effect on regional climate due toseasonal variation of land surface parameters.Using China Regional Climate Model(CRCM)nested in CCM1.we first simulate Chinese regional climate,then two numerical sensitivityexperiments on the effect of vegetation and roughness length are made.The results show that:(1)If the vegetation is replaced with the monthly data of 1997.precipitation and land-surfacetemperature are both changed clearly,precipitation decreases and land surface temperatureincreases,but there is no regional correspondence between these changes.And the results aremuch better than the results when climate average vegetation was used in the CRCM.(2)If theroughness length is replaced with the monthly data of 1997,there is significant change on landsurface temperature,and there is very good regional correspondence between these changes.Butthe effect on precipitation is very small.     

中国西部退耕还林(草)和沙漠化土地绿化的区域性气候效应

中国正在实施的西部大开发必将导致较大规模的土地利用和地表覆盖(LULC)变化,其中最重要的两类LULC变化是退耕还林(草)和沙漠化土地绿化工程。利用最新的全球地表特征资料数据库(GLCCD)识别以上两项生态建设工程的实施规模与范围,并以此更新了目前比较流行的区域气候模式的下边界条件,利用修正了的区域气候模式研究上述大规模LULC变化可能对中国区域性气候造成的影响。使用的卫星资源数据库是由美国地质测绘局(USGS)和Nebraska-Lincoln大学牵头,根据NOAA卫星的AVHRR资料、USGS掌握的高分辨率数字化地图,以及生态区划和植被分布等资料组建的。     

两次暴雨过程模拟对陆面参数化方案的敏感性研究

选取发生在江西和福建境内的两次暴雨个例,利用NCEP再分析资料在对暴雨发生前、后的环境场和物理量场进行诊断和对比分析的基础上,采用中尺度模式WRF V3.3,通过数值模拟探讨了陆面过程对两次暴雨过程的可能影响及其相关的物理过程。结果表明,2012年5月12日江西大暴雨主要受大尺度环流和中尺度天气系统影响,具有范围大、持续时间长等特点,属于大尺度降水为主的暴雨;而2011年8月23日福建暴雨发生在副热带高压控制下的午后,局地下垫面强烈的感热和潜热通量使低层大气不稳定性增强,触发了此次对流性降水为主的暴雨。通过资料诊断分析,可以判断陆面过程对福建暴雨个例的影响程度明显强于江西暴雨个例。通过关闭地表通量试验发现,陆面过程对暴雨模拟十分重要,尤其是对于该个例中对流性降水的发生起到关键性的作用。通过陆面参数化方案的敏感性试验发现,两次暴雨过程对陆面参数化方案均较为敏感。江西暴雨对陆面过程的敏感性主要体现在对流降水的模拟上,而福建暴雨则体现在大尺度降水的模拟方面,即福建暴雨对陆面参数化方案的敏感性强于江西暴雨。敏感性产生机制与降水类型关系紧密,大尺度降水对陆面过程的敏感性主要来源于不同参数化模拟的中高空对流系统的差异,而对流降水的敏感性则与不同参数化模拟的地表通量的差异有关。通过陆面参数的扰动试验进一步发现,相比于地表粗糙度和最小叶孔阻抗,土壤孔隙度和地表反照率则是影响对流降水对陆面过程敏感的关键因子,这在本质上与地表通量是否受到扰动有关。地表通量较风场而言,受扰动引起变化的空间范围广、时间响应快,变化具有明显规律性。所得结果可为深入理解陆面过程影响暴雨等天气过程和改进数值模式对暴雨的模拟能力提供一定的参考。     

Predictive value of Keetch-Byram Drought Index for cereal yields in a semi-arid environment

The study examines the potential of urban roofs to reduce the urban heat island (UHI) effect by changing their reflectivity and implementing vegetation (green roofs) using the example of the City of Vienna. The urban modelling simulations are performed based on high-resolution orography and land use data, climatological observations, surface albedo values from satellite imagery and registry of the green roof potential in Vienna. The modelling results show that a moderate increase in reflectivity of roofs (up to 0.45) reduces the mean summer temperatures in the densely built-up environment by approximately 0.25 °C. Applying high reflectivity materials (roof albedo up to 0.7) leads to average cooling in densely built-up area of approximately 0.5 °C. The green roofs yield a heat load reduction in similar order of magnitude as the high reflectivity materials. However, only 45 % of roof area in Vienna is suitable for greening and the green roof potential mostly applies to industrial areas in city outskirts and is therefore not sufficient for substantial reduction of the UHI effect, particularly in the city centre which has the highest heat load. The strongest cooling effect can be achieved by combining the green roofs with high reflectivity materials. In this case, using 50 or 100 % of the green roof potential and applying high reflectivity materials on the remaining surfaces have a similar cooling effect.     

干旱区天气、气候数值模拟的研究进展

干旱区的气候模拟有着很强特殊性。气候模式是研究和探讨干旱区形成物理机制的有效手段和工具。介绍了近年来国内外干旱气候数值模拟和试验的研究与进展．总结和评述了陆面过程中地表反照率、土壤湿度、植被状况的参数化和对气候的影响．讨论和阐述陆面过程在气候模拟中的重要性。对干旱区的气候和天气灾害的数值模式模拟研究作了一些评述，并对干旱区数值模拟的有关问题进行了讨论和展望。指出干旱区陆面过程的深入研究和干旱区陆面参数的标定，是改进干旱区气候模拟的重要途径。