积雪被动微波遥感研究进展

积雪是冰冻圈中最活跃的要素之一,被动微波遥感具有高时间分辨率且能够迅速覆盖全球,在积雪时空变化监测中作用突出.总结分析了积雪被动微波遥感的主要模型,并对其方法、特点和适用性进行了较详细评述,重点介绍了NASA算法在雪深和雪水当量反演中的应用、反演结果的不确定性以及对它的改进.讨论新兴的积雪数据同化方法,介绍了同化被动微波观测以改进雪深和雪水当量反演精度的研究案例.评述了我国积雪被动微波遥感的进展,并且对未来可能的研究方向做出展望.     

天山典型区卫星雪盖时空特征研究

基于2000—2010年的MODIS/Terra积雪8 d合成数据（MOD10A2）,研究了我国天山典型区积雪覆盖的空间分布特征和年际变化趋势.结果表明：年平均积雪概率和1月积雪概率均呈西高东低、北高南低的分布格局,4月、7月、10月的积雪概率与高程呈显著的正相关;冬季积雪分布主要受大气环流控制,使得西坡和北坡的积雪明...     

青藏高原积雪被动微波遥感资料与台站观测资料的对比分析

积雪资料的可靠程度在反映积雪变化、预估后期气候变化时非常重要, 利用青藏高原74个气象台站资料与被动微波遥感资料进行对比分析. 结果表明: 两种积雪资料在高原南部边缘、高原东部唐古拉山与念青唐古拉山东部均表现为高值区, 在柴达木盆地、高原腹地及沿雅鲁藏布江一线表现为一致的少雪区,在青海南部和藏东南地区差异较大.遥感资料的积雪深度和积雪日数变化敏感区与台站观测资料存在差异.在积雪的显著季节性特征及气候尺度上的年际变化特征方面, 遥感资料与台站资料具有很好的一致性, 但遥感资料在刻画积雪季节内波动特征方面欠佳, 且年平均积雪深度和积雪日数遥感数据偏大.对AMSR-E逐日积雪资料进行评价发现, 高原腹地总精度大于高原边缘地区, 海拔3 000 m以下的反演精度较高, 雪深在9~10 cm时的反演精度较高.     

北半球雪盖与我国夏季降水的相关分析

本用１９６７－１９８３年北半球卫星雪盖资料，对北半球北美、欧亚和青藏高原三个区域雪盖与我国东部地区夏季降水进行了相关分析。分析表明，三个区域夏季雪盖与夏季降水，以欧亚雪盖与降水的相关性最好，与青茂高原的雪盖相关性最小；北美冬、夏季雪盖与降水相关分布有着某种相反的分布，而青藏高原冬、夏季积雪与降水相关分布却有着某种相似的分布。     

北半球异常雪盖对应的我国环流特征

本分析了北半球１９７８年（多雪年），１９７０年（少雪年）和冬季雪盖与５００ｈＰａ高度距平场的关系。１９７８，１９７０年对应１００ｈＰａ高度场脊级位置。结果表明，夏季高度距平值比冬季大；１９７０年冬，夏５００ｈＰａ高度平（正，负）值比１９７８年大。青藏高原冬季雪盖与夏季５００ｈＰａ高度距平均相关较大。１９７８年夏季比１９７０年夏季１００ｈＰａ脊线位置偏南，最大可达３．３７个纬度（１２０°Ｅ，７月）     

青藏高原NOAA／NESDIS数字化积雪监测的评价

对１９９３／１９９４年青藏高原１６幅ＮＯＡＡ积雪监测的分析，评价了ＮＯＡＡ／ＮＥＳＤＩＳ积雪监测经的精度，证实本监测区域含５０个以上ＮＯＡＡ／ＮＥＳＤＩＳ网格单元时，该资料统计值才能满足ＷＣＲＰ监测雪盖率的精度要求。     

青藏高原雪盖对亚洲季风影响研究进展

资料分析和数值模拟均表明,青藏高原作为一个特殊的抬高了的下垫面,其上雪盖面积和积雪日数等的异常均与亚洲夏季风的强弱及起讫有关．雪盖面积大、积雪日数多的年份,亚洲季风弱且爆发迟,推进慢;雪盖面积小、积雪日数少的年份,亚洲季风强且爆发早,推进快．但也存在不同的看法     

天山地区SAR数据雪盖制图研究

在分析合成孔径雷达（ＳＡＲ）成像机理及雪盖参数散射特性的基础上，利用航天飞机搭载的成像雷达（ＳＩＲ－Ｃ）获取的天山Ｃ波段、多极化ＳＡＲ数据，进行提取雪盖信息的实验。数据通过预处理、散射系数图像的计算、去噪、入射角改正等处理后，利用ＢＡＹＥＳ监督分类方法产生该地区的雪盖分类图。实验结果表明，利用多波段、多极化ＳＡＲ进行雪盖制图是可行的。     

北半球雪盖与我国夏季气温的相关分析

本利用北半球卫星雪盖资料分析了北半球北美，欧亚大陆和青藏高原三个区域雪盖与我国东半部地区夏季气温的联系。通过分析发现：我国东部地区夏季气温与北美夏季雪盖相关性较好；我国东部地区夏季气温与青藏高原冬季雪相关较好；不同季节三个区域雪盖与夏季气温显相关地区（信度大于０．０１）在地理分布上不同，青藏高原夏季雪盖与陕西中，南部地区气温有较高的负相关，而冬季雪盖与气温显相关区则在川西北地区。     

基于数字摄影测量的雪盖制图方法探讨

受地形、 植被、 太阳辐射以及分吹雪等因素影响, 山区积雪时空分布差异性很大, 人工观测和卫星遥感手段很难获取高时空分辨率的雪盖信息. 2010年3-5月在祁连山葫芦沟一级小支流开展了相机摄影试验, 并应用摄影测量技术将野外拍摄影像转化为正射积雪空间分布图像, 以此获取小流域高时空分辨率的积雪分布信息. 结果表明: 20次摄影测量后方交会解得到的摄影中心与实测摄影中心误差ΔX 分布在-9.27~25.51 m之间, 而ΔY分布在-33.53~18.2 m, ΔZ区于-3.33~9 m之间. 单张积雪制图误差分析表明, ΔX 分布在-9.27~25.51 m之间, 而ΔY分布在-33.53~18.2 m, ΔZ区于-3.33~9 m之间, 边缘处积雪制图误差大于中心位置. 进一步分析表明, 高程数据精度、 摄影距离和摄影倾角等因素影响数字摄影测量雪盖制图的精度. 随着地形数据精度的提高, 正射积雪制图的精度有很大的提升空间, 相机摄影测量也将成为小流域尺度、 坡面尺度雪盖信息获取的有效手段之一.     

地表冻融过程被动微波遥感机理研究进展

地表冻融过程及参数特征是陆表过程、气候模式、全球变化等研究的重要方面。被动微波遥感由于具有对土壤水分敏感、高时间分辨率等特点,非常适合用于地表冻融过程的监测和相关参数的反演。在分析地表冻融过程被动微波遥感机理研究发展现状的基础上,面向全球范围内大尺度陆表冻融过程微波遥感算法发展的需求,针对由土壤、积雪和植被组合的复杂地...     

冻土遥感研究进展:被动微波遥感

多年冻土和季节冻土分别占北半球裸露地表的24%和55%.近地表土壤冻融的范围、冻结起始日期、持续时间及冻融深度对寒季/寒区植物生长、大气与土壤间能量、水分及温室气体交换都具有极其重要的影响.自20世纪70年代以来,应用卫星遥感结合地面观测资料研究局地到区域尺度的季节冻土和多年冻土已取得诸多成果,而遥感在冻土研究中的最直接应用是利用微波探测近地表土壤冻融状态.相对于主动sAR,星载被动微波传感器具有多通道观测且重访周期较高,空间分辨率很低的特点.重点评述了近几十年来被动微波辐射计在冻土研究中的算法发展及其应用前景,主要包括双指标算法、时间序列变化检测算法及判别树算法3类,其核心均是基于冻土的低温特征和"体散射变暗"效应.发展可靠实用的微波遥感土壤冻融状态判别算法,提供区域和全球尺度上的土壤冻融状态信息,对水文学、气象学以及农业科学、工程地质研究与应用都具有重要意义.     

基于物理模型的被动微波遥感反演土壤水分

利用土壤水分和海洋盐度(SMOS)卫星进行土壤水分反演的算法中,对地表发射率的描述仍采用半经验Q/H模型,该模型描述地表粗糙度对有效发射率在V和H极化下影响相同.基于微波散射理论模型-高级积分方程模型(AIEM)建立了一个针对SMOS传感器的参数配置,包含各种地表粗糙度和介电特性的裸露地表辐射模拟数据库,发展了L波段多角度地表辐射参数化模型.在此基础上,利用SMOS多角度双极化特点,建立了土壤水分反演算法.该算法可以消除粗糙度对土壤水分反演的影响,同时最小化反演过程中辅助信息引入带来影响.反演算法通过美国农业部提供的L波段多角度地基辐射计数据(BARC)进行验证,在20°~50°入射角,土壤水分反演精度在4%左右.     

内蒙古锡林郭勒草原雪盖与植被覆盖重叠关系的遥感分析

本文以内蒙古锡林郭勒草原中部锡林浩特市地区为研究区，应用陆地资源卫星ＴＭ影像资料，编绘出１：５０万植被图；应用１９９２年１２月２８日的ＮＯＡＡ气象卫星ＡＶＨＲＲ数据，结合地面准同步实测雪深数据及有关气象台站的记录，绘制出雪盖分布范围和积雪深度图。在对雪盖图和植被图叠加分析的基础上，得出１９９２年冬季研究区积雪掩埋牧草高度等级图。在此基础上，探讨了积雪分布和草场植被结构的空间重叠对应关系，为牧区积雪灾害危险性评价提供了科学依据。     

NOAA16卫星积雪识别和参数提取

通过对积雪、地物和云进行光谱分析,指出传统的NOAA-AVHRR可见光和近红外波段进行云雪识别存在困难,而雪在红外波段的低反射性特点是区分云雪的一个可行途径.利用NOAA16气象卫星新增的1.6μm红外波段,对中国北方冬季的卫星积雪图象进行识别,结果显示,云雪可以准确区分.同时,提出了利用AVHRR资料估算积雪面积、积雪深度和积雪时间的方法,并对积雪深度进行了精度检验.     

基于MODIS积雪覆盖度数据的青藏高原两套被动微波雪深产品降尺度对比研究

积雪深度(雪深)是流域水量平衡、融雪径流模拟等模型的重要输入参数,被动微波雪深遥感产品被广泛用于雪深监测。然而,由于山区积雪时空异质性强,这些空间分辨率较粗的雪深产品受到极大限制。本研究基于MODIS积雪覆盖度数据,根据经验融合规则以及积雪衰退曲线对“中国雪深长时间序列数据集”的两套雪深产品(由SMMR、SSMI和SSMI/S反演的称为Che＿SSMI/S产品;由AMSR-2反演称为Che＿AMSR2产品)进行空间降尺度,最终获得青藏高原500 m降尺度雪深数据(Che＿SSMI/S＿NSD和Che＿AMSR2＿NSD)。利用6景Landsat-8影像对两套降尺度雪深数据进行对比分析,结果发现两套降尺度数据与Landsat-8影像积雪空间分布吻合度均较高。与29个气象站点雪深数据相比,Che＿AMSR2＿NSD与实测雪深更为接近,相关系数(R)达到0.72,均方根误差(RMSE)为3.21 cm;而Che＿SSMI/S＿NSD精度较低(R=0.67,RMSE=4.44 cm),可能是由于采用不同传感器亮温数据的两套原始雪深产品精度不同所致。除此之外,实验表明被动微波雪深产品降尺度精度还...     

被动微波遥感反演地表温度研究进展

热红外遥感技术在地表温度反演中已经获得了丰厚的果实,反演精度可达到1 K,然而,大气中云雾和尘埃对热红外遥感探测地表温度影响很大,限制了热红外遥感反演地表温度的应用.相反,被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,并具有全天候、多极化等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性.但是微波信号也受多种因素的影响,其反演地表温度的算法目前尚不成熟,有待进一步研究.根据不同微波辐射计特征,系统讨论并评估了被动微波反演地表温度的经验模型、物理模型以及半经验模型及其发展过程,指出目前研究的难点和缺点,为今后相关研究提供参考.     

利用地基微波辐射计验证积雪微波辐射传输模型

积雪雪水当量参数是水文、气候、水资源利用与管理模型中非常重要的输入参数,积雪辐射理论模型可以模拟积雪物理参数与微波辐射的关系.因此,准确模拟积雪辐射信息,验证积雪辐射模型显得尤为重要.采用改进的基于能量守恒的干雪微波辐射传输理论模型(DMRT-AIEM-MD),利用2008年3月24 日黑河地区联合实验获取的地面测量数据以及车载辐射计18.7 GHz和36.5 GHz两个频率的辐射亮温值,考虑地形的影响,分析积雪辐射散射特性以及验证该模型.结果表明:该模型模拟值与地面实测值吻合的比较好,该模型能较好的模拟中国地区自然地表积雪辐射信号.分析了部分模型模拟值和地面实测值偏差的可能原因,该积雪区是多次堆积形成,积雪垂直剖面的密度、温度不规则变化可能会引起偏差.