2002-2012年青藏高原积雪物候变化及其对气候的响应

积雪是地表最活跃的自然要素之一,其动态变化对气候、环境以及人类生活都产生了重要影响。本文利用MODIS积雪产品和IMS雪冰产品,首先通过Terra、Aqua双星合成和临近日合成去除MODIS积雪产品中的部分云像元,再与IMS融合,获取了青藏高原2002-2012年逐日无云积雪覆盖产品,并逐像元计算每个水文年的积雪覆盖日数（SCD）、积雪开始期（SCS）和积雪结束期（SCE）,分析了不同生态分区积雪的时空变化特征,以及积雪开始期和结束期与温度、降水的关系。结果表明：青藏高原积雪分布存在明显的空间差异,南部喜马拉雅山脉和念青唐古拉山地区以及西部帕米尔高原和喀喇昆仑山脉为SCD的2个高值区,年均积雪日数在200 d以上。18.1%的区域SCS表现出明显的提前趋势,主要集中在青藏高原中东部;羌塘高原南部、念青唐古拉山西段以及川西地区有显著推迟趋势,占高原面积的8.5%。23.2%的区域SCE显著推迟,主要集中在果洛那曲高寒区、昆仑山区和念青唐古拉山地区;而仅有6.9%的区域表现出提前趋势,主要分布在高原西南部。总体上,不同生态单元内积雪开始与结束期受温度、降水的影响差异很大,表现出不同的空间格局与演变趋势。     

2001-2010年蒙古国MODIS-NDVI时空变化监测分析

利用2001 - 2010年的空间分辨率为1km的MODIS-NDVI数据,以蒙古国为研究区域,利用最大值合成法、均值法与差值法、一元线性回归等方法,分析了不同季节下植被覆盖的年内变化、年际变化与波动趋势、空间变化特征.结果表明:M(ODIS- NDVI对植被的生长变化具有较高的敏感度,可有效应用于植被生态的评估和监测...     

2000-2013年青藏高原湖泊面积MODIS遥感监测分析

青藏高原上分布着大量的高原内陆湖泊群,该区域湖泊面积与区域及全球气候变化之间存在较强的耦合关系,遥感监测湖泊的分布和面积变化趋势,对分析区域自然生态环境具有重要意义。本研究将MOD09A1（地表反射率8天合成数据）进行逐月合成,提出了一种综合多种水体指数的青藏高原地区湖泊提取方法,并通过活动窗口、DEM和时间序列去噪等方法,消除山体阴影、冰雪等因素的干扰。最后,提取和合成了2000-2013年青藏高原逐年和逐月的湖泊范围,并选取色林错和卓乃湖2个典型湖泊与人工解译Landsat系列影像进行验证分析,其线性拟合度分别为0.99和0.97,从时空变化趋势上分析了青藏高原湖泊面积动态变化。结果表明：（1）2000-2013年,青藏高原地区湖泊范围整体上呈较显著的扩张趋势,湖泊总面积增加速率约为490.98 km² a^-1（R²约为0.96）;（2）1-12月份湖泊面积逐月变化率均大于0,表明青藏高原湖泊面积呈整体扩张,而非季节性扩张。除2-4月份外,其他月份增加速率均在400 km² a^-1以上（R²>0.79）,表现为稳定且持续扩张趋势。     

青藏高原-热带印度洋地区大气热源的时空变化特征

为了寻求青藏高原一热带印度洋地区大气热源空间变化的敏感区,进一步深入研究季风的形成、变异和预测,利用NCEP1979-2008年的再分析资料计算分析了青藏高原一热带印度洋地区30年来不同季节大气热源分布的气候特征,并且利用经验正交函数分解研究了该区大气热源在夏、冬季的时空变化特征。结论如下：春季大气热源有明显的经向差异;夏季的热源明显比春季的热源强度强,范围广,热源最强中心在孟加拉湾北部大陆边缘;秋季热源区域明显南缩,热源强度较夏季明显减弱;冬季大气热源呈西西南一东东北方向分布,大气热源位置继续南移。对于夏季,前3个模态分别反映了青藏高原一热带印度洋地区大气热源的纬向差异型、经向差异型、西北一东南分布型。对于冬季,前3个模态分别反映了青藏高原一热带印度洋地区大气热源的经向差异主导型、经向差异型、纬向差异型。     

青藏高原典型植被生长季遥感模型提取分析

物候变化是衡量全球气候变化最直接、敏感的指示器,针对青藏高原这个独特地域单元上特殊的高寒植被进行关键物候期遥感提取模型及植被物候时空变化的研究具有重要的意义。本文首先以反距离加权空间插值算法与Savitzky-Golay滤波算法相结合的数据重建模型获得高质量2003-2012年青藏高原MODIS归一化植被指数(NDVI)数据。在此数据基础上,分别利用动态阈值法、最大变化斜率法、logistic曲线拟合法3种遥感植被生长季提取模型,对青藏高原地区两种典型植被的生长季(SOS生长季开始期,EOS生长季结束期,LOS生长季长度)进行提取。通过对3种模型提取结果的对比分析,并结合日均温模型对提取结果的验证发现,动态阈值法为青藏高原地区典型植被生长季的最优遥感提取模型。该模型对近10 a的高分辨率典型高寒植被物候参量的反演及时空变化特征分析表明,受青藏高原水热及海拔梯度的影响,青藏高原植被物候变化呈现出从东南向西北的空间分异规律,随春季温度的升高,近10 a来青藏高原高寒草地总体呈现生长季开始期(SOS)提前(0.248 d/a)的趋势。     

基于MOD16产品的我国2001-2010年蒸散发时空格局变化分析

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于MODIS全球蒸散发产品(MOD16),分析了2001-2010年我国陆面蒸散发的时空格局变化,得出以下结论：(1)站点尺度和流域尺度的精度验证结果表明,MOD16产品对于我国森林、农田生态系统类型,以及辽河、海河、黄河和淮河流域的模拟精度较高;(2)2001-2010年,我国年均蒸散发为532±10 mm,年内蒸散值变化最大的是东北区,月均蒸散变异系数为0.87,而西北区变化幅度最小,变异系数为0.19;(3)2001-2010年,我国陆面蒸散发年际变化总的趋势不明显,占陆地面积11.2%区域的蒸散发呈显著减少趋势(p<0.05),主要分布在青藏高原中部,内蒙古中东部地区及新疆北部,只有2.3%的区域的蒸散发增加趋势显著,(p<0.05),主要分布在黄土高原地区、黄淮海平原及东北平原;(4)通过对比干旱指数变化趋势、植被指数变化趋势图可以看出,蒸散发显著减少的区域主要分布于干旱加剧的半干旱地区,而蒸散发显著增加的区域主要位于植被变好的地区。     

1998-2002年中国地表太阳辐射的时空变化分析

地表太阳辐射是陆气能量交换过程中重要的物理参数和生态参数,利用卫星数据反演地表太阳辐射对于全面认识地表太阳辐射空间差异性和年际变化特征具有重要的意义。本文利用GMS-5静止气象卫星数据反演了中国区域1998-2002年地表太阳辐射值,在此基础上分析了我国地表太阳辐射的时空分布特征。结果表明:(1)青藏高原的地表太阳辐射最大,川黔地区最小,都位于北纬22^~35°这一带除川黔地区外,地表太阳辐射从东向西增强,西部随纬度升高而减小,东部以长江流域最小,向南北增加,西南最大,北部次之,至东北地区随纬度升高而减小(2)各月地表太阳辐射量分布复杂,最小值都出现在12月,但最大值出现时间受雨季影响很大,珠江、长江一带主要在雨季过后的7月,华北、东北和青藏高原主要出现在雨季前的6月及5月,西南地区则在季风雨季前的4-5月(3)5年来东部沿海地区地表太阳辐射增加了13.71%(+4.37W/m²·a),西藏高原地区地表太阳辐射减少了9.31%(-3.47W/m²·a),全国地表太阳辐射平均减少了0.84%(-0.27W/m²·a)。     

2004-2013年间中国登革热疫情时空变化分析

通过对登革热疫情分布及时空变化的分析,发现该病的分布和流行规律,将有助于登革热防控工作的开展。本文以2004-2013年间传染病网络直报系统的全国地市级登革热逐月发病率资料为基础,就发病率、涉及地市以及与输入性病例之间的关系,进行空间统计学分析。结果表明:中国登革热发病率的对数值与国外输入性病例数呈显著相关(r=0.669,p<0.05);登革热输入性病例地市(有输入性病例的地市)数量与登革热本地病例地市(有登革热本地病例的地市)数量呈显著线性相关(r=0.939,p<0.05);疫情整体呈稳步递增的趋势,且发病率重心不稳定,从东南沿海(广东、福建)逐步向内陆和西南地区(云南边界)迁移,显示登革热可能流行范围正在扩大;中国登革热疫情呈现波动性非随机空间分布,其高聚集区主要分布在广东的珠江三角洲、韩江三角洲,以及西南边境的云南德宏傣族景颇族自治州和西双版纳傣族自治州。中国登革热疫情是由输入性病例引起的本地流行,因此,加强入境人员(特别是来自东南亚疫区)的健康教育,尤其在输入性病例输入高风险时间段(7-10月),对控制登革热疫情有重要意义。     

青藏高原冬季植被变化与南亚夏季风关系分析

利用1982年1月-2001年12月青藏高原植被归一化指数(NDVI)和NCEP/NCAR再分析月平均资料,应用相关分析、奇异值分解(SVD)和经验正交分解(EOF)的方法,分析了青藏高原冬季的NDVI变化与南亚夏季风的关系.通过分析表明,高原植被与南亚地区850hPa纬向风场和纬向风垂直切变(U850hPa-U200hPa)有比较好的正相关关系.用纬向风垂直切变EOF分析的第一特征向量对应的时间系数定义一个南亚夏季风指数(EOFI),该系数与高原冬季NDVI相关较好,而且能较好地反映南亚夏季风的变化.     

邹平县土地利用时空变化及驱动力分析

采用土地利用动态度分析方法和GIS技术,通过建立土地利用空间数据库,构建土地利用时空变化模型,分析上一轮规划以来邹平县土地利用时空变化特征及驱动力。研究结果表明,从1996到2005年近10年间,邹平县土地利用／覆被变化明显。其中耕地和未利用地面积减少量最大,耕地面积逐年减少的主导原因为城镇工矿及交通水利等建设用地的逐年增加,这与邹平县城镇化水平不断提高及经济快速发展密不可分,而城镇工矿用地与GDP、非农业人口存在很强的线性相关关系;未利用转出地类主要为农用地,这一定程度上缓减了因建设占用农用地所引发的农用地规模不断下降的压力。     

基于多源数据的青藏高原雪深重建

青藏高原地形复杂,积雪时空分布异质性较强且大部分地区积雪较薄,而被动微波遥感因其空间分辨率低以及雪深反演中的不确定性,极大地限制了其反演青藏高原雪深的精度。本文尝试将多源遥感数据以及与积雪模型（SnowModel）相结合,来重建更高质量的青藏高原雪深数据。首先,利用MODIS积雪面积比例产品,根据构建的积雪衰减曲线以及经验的融合规则对低分辨率被动微波雪深进行了降尺度;然后,结合MODIS/被动微波融合雪深数据和SnowModel对研究区进行雪深数据同化实验;最后,利用地面站实测雪深数据对MODIS/被动微波融合雪深以及同化输出雪深的精度进行了分析和对比。结果表明,基于数据同化方法得到的雪深数据更接近地面观测雪深值,通过均方根误差以及相关系数的对比,同化雪深结果优于MODIS/被动微波融合雪深结果。     

Effect of snow-cover duration on plant species diversity of alpine meadows on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau

Although snow cover plays an important role in structuring plant diversity in the alpine zone, there are few studies on the relationship between snow cover and species diversity of alpine meadows on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau. To assess the effect of snow cover on plant species diversity of alpine meadows, we used ten parallel transects of 60 m × 1 m for this study and described the changes in species diversity and composition associated with snow depth. With the division of snow depth into six classes, the highest species richness （S） and species diversity （H′） occurred with an intermediate snow depth, i.e., class Ⅲ and class Ⅳ, showing a unimodal curve with the increase in snow depth. The relationship between snow depth and plant diversity （both richness and Shannon index） could be depicted by quadratic equations. There was no evident relationship between diversity （both S and H′） and soil water content, which implied that other more important factors influenced species diversity. The patterns of diversity found in our study were largely attributed to freeze-thaw alteration, length of growing season and disturbances of livestock grazing. Furthermore, snow depth affected species composition, as evaluated by the Sorensen＇s index of similarity. In addition, almost all species limited to one snow depth class were found only in class Ⅲand class Ⅳ, indicating that intermediate snow depth was suitable for the survival and growth of many alpine species.     

Analysis of dynamics and driving factors of wetland landscape in Zoige, Eastern Qinghai-Tibetan Plateau

Zoige Wetland is one of the largest plateau wetlands in the world. This paper provides a dynamic analysis of spatial and temporal patterns of the wetland in Zoige, Eastern Qinghai-Tibetan Plateau, supported by ERDAS8.7 and ArcGIS9.0. It is the first comparative analysis of a system of rapidly changing wetland with landscape patterns in Zoige, using 3 classified landsat Thematic Mapper images of 1977, 1994 and 2001. The classified images were used to generate wetland distributing maps, and shape index （S）, diversity index （H）, dominance index （D）, evenness index （E）, fragmentation index （F） and fractal dimension （Fd） were calculated and analyzed spatiotemporally across pure grazing area in Zoige for each landscape type and in different periods （before 1977, during 1977-1994 and 1994-2001）, as well as the driving forces of natural and anthropogenic. The study shows that for a comprehensive understanding of the shapes and trajectories of the shrinking and desertificated land expansion of the wetland, a spatiotemporal landscape metrics analysis in different periods is an improvement than only with landscape changing rates. This type of analysis can also be used to infer underlying social, economic, and political processes that drive the observed wetland forms. The results indicate that wetland patterns can be changed over relatively short periods of time. The total area of lake reduced by 164.86 km^2, grassland extended by 141.74 km^2, semi-marsh extended by 105.94 km^2, marsh reduced by 86.00 km^2 the number of landscape patches reduced by 56, and their average area decreased by 2.68 km^2, the successions within lake, marsh, semi-marsh and grassland were found obviously. S decreased stepwise： D and F increased but H decreased： The changing rate after 1994 was 2.3 to 2.9 times greater than that before. The change of the wetland landscape patterns resulted in the interaction between socio-ceenomic and natural forces of positive and negative aspects; and natural factors affected as assistant aspect. Some important human activities in this period led to the change of the landscape patterns in this region directly. Some measurements made by government and NGO delayed the converting process partly.     

东北典型林区雪深反演算法的验证与分析

积雪对自然环境和人类活动都有极其重要的影响。积雪参数（雪面积、雪深和雪水当量）反演对水文模型和气候变化研究有着实际的意义。然而,目前森林区的雪深遥感反演精度一直有待于进一步提高。东北地区是我国最大的天然林区和重要的季节性积雪区之一,本文利用FY3B卫星微波成像仪（MWRI）L1级亮温数据和L2级雪水当量数据,以及东北典型林区野外实测雪深数据,对Chang算法、NASA 96算法和FY3B雪深业务化反演算法进行了验证与分析。结果表明：在东北典型林区的雪深反演中,Chang算法和NASA 96算法反演的雪深波动都比较大,当森林覆盖度f≤0.6时,NASA 96算法表现比较好,均方根误差值在3种算法中较小,但当f >0.6时,NASA 96算法失真严重。当考虑纯森林像元（f=1）时,Chang算法低估了雪深47%。当f≤0.3时,FY3B业务化算法始终优于Chang算法。整体上,FY3B业务化算法相对稳定,具有较高的精度。     

Retrieval of Snow Depth on Sea Ice in the Arctic Using the FengYun-3B Microwave Radiation Imager

Snow on sea ice is a sensitive indicator of climate change because it plays an important role regulating surface and near surface air temperatures. Given its high albedo and low thermal conductivity, snow cover is considered a key reason for amplified warming in polar regions. This study focuses on retrieving snow depth on sea ice from brightness temperatures recorded by the Microwave Radiation Imager(MWRI) on board the FengYun(FY)-3 B satellite. After cross calibration with the Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS(AMSR-E) Level 2 A data from January 1 to May 31, 2011, MWRI brightness temperatures were used to calculate sea ice concentrations based on the Arctic Radiation and Turbulence Interaction Study Sea Ice(ASI) algorithm. Snow depths were derived according to the proportional relationship between snow depth and surface scattering at 18.7 and 36.5 GHz. To eliminate the influence of uncertainties in snow grain sizes and sporadic weather effects, seven-day averaged snow depths were calculated. These results were compared with snow depths from two external data sets, the IceBridge ICDIS4 and AMSR-E Level 3 Sea Ice products. The bias and standard deviation of the differences between the MWRI snow depth and IceBridge data were respectively 1.6 and 3.2 cm for a total of 52 comparisons. Differences between MWRI snow depths and AMSR-E Level 3 products showed biases ranging between-1.01 and-0.58 cm, standard deviations from 3.63 to 4.23 cm, and correlation coefficients from 0.61 to 0.79 for the different months.     

ANALYSIS OF MESOSCALE CONVECTIVE SYSTEMS OVER TIBETAN PLATEAU IN SUMMER

1INTRODUCTION In meteorological satellite cloud images, the features of Mesoscale Convective System (MCS) are shown in white bright cloud cluster, cloud band, cloud line, vorti- calcloudsystem,etc. The MCSlife cycle and spatial size usuallyvaryfrom several hours to one day and 100km to approximately 1000km, respectively. In the last two decades, it has been proven that storm and intensive con- vective weather, such as spasmodic thunderstorm and gale, tornado and short macro-precipitati…     

青藏高原冰雪消融区岩漠动态变化遥感监测研究现状与展望

青藏高原作为地球第三极增温明显,相关研究多集中于青藏高原冰雪动态,很少关注冰雪消融后岩漠的变化。岩漠通过地气相互作用影响着全球气候变化的区域差异。本文通过梳理青藏高原冰雪、冰雪消融区、岩漠动态变化遥感监测方法体系,着重分析了各遥感数据来源及提取方法的优缺点和适用性,并对基于遥感技术条件下青藏高原冰雪动态监测、冰雪消融区岩漠动态变化监测的数据来源、研究方法与技术进行了总结。目前,青藏高原冰雪动态变化遥感监测数据来源多样、研究方法成熟,而冰雪消融区岩漠动态变化遥感监测尚未形成系统研究。在人为干扰不明显背景下,青藏高原冰雪消融区岩漠的动态变化,在一定程度上也可作为对冰雪变化遥感监测的补充。     

贵州高原1960-2016年降水变化特征及重心转移分析

利用贵州高原34个气象站1960-2016年共57 a的降水资料,基于协同克里金法、Mann-Kendall趋势检验法、气候倾向率、重心模型等方法分析了贵州高原降水在不同时间尺度下的时空分布规律以及降水重心的转移趋势。结果表明：① 贵州高原多年平均降水量呈现南多北少特征。在南部与东部存在3个多雨中心,分别位于西南暖湿气流的北上通道（兴义-安顺一带）、苗岭山脉的迎风坡（都匀-独山一带）以及武陵山脉的迎风坡（铜仁–松桃一带）;少雨区位于乌蒙山脉背风坡的威宁–毕节一带。② 1960-2016年降水量年代变化呈现出波动性,2010s的降水变异性最大,1990s的降水变异性最小;年际变化较为剧烈,呈不显著减少的趋势,在空间上呈现中部西部减少、东部增加的趋势;降水季节差异显著,春季、秋季降水显著减少,夏季、冬季的降水不明显增加;各月降水变化情况不同,1、3月降水增加最明显,4月降水下降最明显。③ 降水重心呈西南-东北向分布,有明显的东移趋势。贵州高原降水量的减少可能与西南季风的减弱有关。研究结果对贵州地区水资源配置及洪涝灾害预防具有重要意义。