卫星遥感藏北高原非均匀陆表地表特征参数和植被参数

卫星遥感在研究青藏高原北部地区(藏北高原地区)非均匀陆表地表特征参数和植被参数时有其独到的作用.作者提出了基于NOAA-14 AVHRR资料推算藏北高原地区地表特征参数和植被参数的方案,并把其用于全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验(GAME/Tibet)试验区.同时利用3个景的NOAA-14 AVHRR资料进行了分析研究,得到了一些有关藏北地区非均匀地表的区域地表特征参数(地表反射率、地表温度)和植被参数(INDV、植被覆盖度和叶面指数ILA).     

卫星遥感敦煌地区地表特征参数研究

卫星遥感在研究沙漠化地区非均匀地表特征参数时有其独到的作用。本文提出了一个基于Landsat-7 TM资料推算沙漠化地区地表特征参数的方案，并把其用于中国西北地区“我国重大气候和天气灾害形成及预测理论的研究”的敦煌试验区，并且利用3个景Landsat-7 TM资料进行了分析研究，得到了一些有关沙漠化地区非均匀地表区域地表特征参数(地表反射率、地表温度、修正的土壤调整植被指数MSAVI和植被覆盖度)的新概念。     

大气订正对MODIS植被参数的影响研究

在"全球能量和水循环实验(GEWEX)亚洲季风青藏高原实验(GAME/Tibet)"实验区采用6S辐射传输模式,对MODIS的前三个波段进行了大气订正,得到订正后的植被参数。NDVI在订正后增大,而EVI在订正后减小,且在季风来临时的7月变化最大,而且EVI经订正后的变化大于NDVI。将订正后的结果与MODIS的植被参数产品进行比较,发现由MODIS植被参数产品得到的结果普遍大于订正后的结果,在季风中的7月和季风后的9月表现的相对明显,且EVI的差别大于NDVI。     

基于植被生长规律的陕西省植被遥感分类

植被类型的差异除了可表现为光谱差异外,还可表现为植被生长规律的差异。植被生长以年为周期,在这个生长周期内不同植被类型有着各自的生繁衰枯的物候节律,表现出不同的生长规律。归一化植被指数NDVI是植被生长状况的敏感指示器,一年内的NDVI所构成的NDVI的时间序列曲线是表征植被生长规律的理想方法,因此利用NDVI时间序列进行植被分类是完全可行的。利用2004年全年的MODIS资料,选取距离星下点周围1000 km以内完全包含陕西省行政区域的晴空(包括部分晴空)250 m分辨率资料计算NDVI,采用NDVI多时相最大值合成法(MVC),生成了一年的月合成NDVI数据集产品,应用ISODATA算法进行非监督动态聚类。在地理信息系统的支持下,结合以往的植被类型、土地利用、种植制度区划、电子地图等辅助地理信息数据,对分类结果进行了解译和验证,并分析了各类植被类型的NDVI时间序列曲线。表明分类结果能客观地反映植被分布的地域性;各类NDVI曲线之间差别显著,有着明显的可分性,它们如实地刻画了各种植被的生长规律,并能区分植被生长规律的细微差异。     

藏北地区冬季降雪对地面反射率的影响

藏北地区是冬季青藏高原上降雪次数较多、降雪量较大、可能出现较长时间地面积雪的地区之一。每次较强的隆雪均可造成该地区地面反射率一次较长时间异常，从而改变地面热源的强度和符号。     

基于植被覆盖度-地表温度的深层土壤湿度遥感反演

利用MODIS影像数据,在地表温度和植被覆盖度（Ts／Ft）特征空间基础上反演了江苏省仪征地区2004年5月、9月和11月40cm土壤湿度。反演结果显示,5月土壤湿度值最大,9月次之,11月最小。5月土壤湿度高值区主要位于南部靠近长江沿岸地区和北部谷底平原地区,低值区主要位于中部缓岗丘陵地区。利用实测资料进行模型检验表明,本研究反演出的土壤湿度精度较高,遥感反演的40cm土壤湿度的平均相对误差达7．6％。     

干旱及半干旱地区地表能量通量的卫星遥感参数化

对干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表能量通量的研究是一个十分重要但又是一个难点问题。作者提出了一个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其用于中国西北地区“我国重大气候和天气灾害形成和预测理论的研究”(国家重点基础研究发展规划项目G1998040900,1999-2003)的“敦煌试验”区和“黑河试验”(HEIFE,1989-1994)区,并利用4个景(“敦煌试验区”:2000年6月3日-初夏、2000年8月22日-夏末和2001年1月29日-冬天:“黑河试验”区:1991年7月9日-夏季)的陆地资源卫星Landsat5 TM和Landsat-7 TM资料进行了分析研究,得到了有关干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的分布图像。最后还讨论了参数化方案的适用范围和需改进之处。     

珠峰复杂地表区域能量通量的卫星遥感

珠峰地区地表状况十分复杂,既有冰川(雪山)、高寒草垫,又有裸露山地及荒漠戈壁.如何确定这样复杂下垫面上的地气间的区域能量通量,一直是困扰国内外科学家的难题.本文提出了一个利用卫星遥感资料结合地面观测求取珠峰地区区域地表特征参数(地表反射率与地表温度)、植被参数(NDVI、植被覆盖度、修正的土壤调整植被指数MSAVI及叶面指数LAI)和地表能量通量(净辐射通量、土壤热通量、感热通量及潜热通量)的参数化方案,并讨论了此方案的优缺点.     

利用ASTER数据估算2002年4月阿克苏地表特征和植被参数

利用ASTER卫星可见光和短波红外波段数据,估算了2002年4月12日阿克苏地区地表特征参数(地表温度T、地表反射率α)和植被参数(归一化植被指数NDVI、修正的土壤调整植被指数MSA-VI、植被覆盖度Pv和叶面积指数LAI等)。结果表明,各种植被参数在沙漠地区较小,而在绿洲中的值较大。同时本文认为ASTER遥感数据有较高的地面分辨率,利用它可以更好地反映地表的植被参数及地表特征参数状况;还指出了ASTER卫星数据在沙漠绿洲中的适用性。     

卫星遥感结合气象资料计算的青藏高原地面感热特征分析

本文选取1981年7月至2012年12月美国国家航空和航天局（NASA）制作的归一化的动态植被指数（NDVI）资料、根据NDVI值计算地表热力输送系数（C_H）的参数化关系式（C_H-I_NDV）和青藏高原70个常规气象观测资料,计算了青藏高原全区的逐月地表热力输送系数（C_H）,讨论了其时空分布特征,并在此基础上计算了高原70个常规台站的感热通量（SSHF）序列,并与已有感热资料进行了对比。随后,探讨了地面感热通量的气候特征及其年际变化与气候因子的关系。结果表明:高原地区的C_H值具有明显的空间差异和季节差异,表现为东高西低、夏季大、冬季小的特点。感热的年际变化在冬季主要响应于地气温差的变化,夏季则受地面风速影响较大;由于风速减小趋缓,地气温差增大,变化趋势在2003年前后由减弱趋势转变为增强趋势,这种趋势的转变最早发生在2001年秋季,且在高原全区具有较好的一致性。     

Air Temperature Estimation with MODIS Data over the Northern Tibetan Plateau

Time series of MODIS land surface temperature(T_s) and normalized difference vegetation index(NDVI) products,combined with digital elevation model(DEM) and meteorological data from 2001 to 2012,were used to map the spatial distribution of monthly mean air temperature over the Northern Tibetan Plateau(NTP). A time series analysis and a regression analysis of monthly mean land surface temperature(T_s) and air temperature(T_a) were conducted using ordinary linear regression(OLR) and geographical weighted regression(GWR). The analyses showed that GWR,which considers MODIS T_s,NDVI and elevation as independent variables,yielded much better results [R_(Adj)~2 0.79; root-mean-square error(RMSE) =0.51℃–1.12℃] associated with estimating T_a compared to those from OLR(R_(Adj)~2= 0.40-0.78; RMSE = 1.60℃–4.38℃).In addition,some characteristics of the spatial distribution of monthly T_a and the difference between the surface and air temperature(T_d) are as follows. According to the analysis of the 0℃ and 10℃ isothermals,T_a values over the NTP at elevations of 4000–5000 m were greater than 10℃ in the summer(from May to October),and T_a values at an elevation of3200 m dropped below 0℃ in the winter(from November to April). T_a exhibited an increasing trend from northwest to southeast. Except in the southeastern area of the NTP,T d values in other areas were all larger than 0℃ in the winter.     

青藏高原地区MODIS反照率的精度分析

应用2002-2004年青藏高原CAMP／Tibet试验期间4个地面站点的反照率观测结果定量分析Te丌aMODISlkm分辨率短波SW波段（0．3—5．0μm）反照率全反演结果和当量反演结果的精度。对于全反演结果,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0．0187和0．0168;对于当量反演结果,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0．0766和0．0761。综合全反演结果和当量反演结果,则黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0．0679和0．0675。当地面观测结果与MODIS反照率当量反演结果均为“无雪”状态时,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0．0352和0．0364;当地面观测结果为“积雪”状态,MODIS反照率当量反演结果为“无雪”状态时,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别高达0．1556和0．1541。     

一种由卫星遥感资料获得的修正的土壤调整植被指数

目前,通过卫星遥感资料确定区域面上植被分布、类型的研究受到许多实用领域的普遍重视,并由此提出了许多形式不同的植被指数。由于土壤背景噪声是造成植被指数不确定的重要原因之一,为此不同学者在标准化差值植被指数的基础上提出了多种旨在能消弱土壤背景噪声的土壤调整植被指数,如权重差值植被指数、土壤调整植被指数和转化土壤调整植被指数等等。这些植被指数不同程度上消弱了土壤背景噪声,但是必须预先已知下垫面植被的密度分布或覆盖百分比,也就是说仅适合于求解某一小范围植被覆盖变化较小下垫面上的植被指数,而且其动态范围也偏小。本文提出了一种修正的土壤调整植被指数,土壤调整因子由植被指数自身调整,不需要其它辅助信息。计算结果表明其动态范围较大,与最佳土壤调整因子下的土壤调整植被指数差异小,因此对应用卫星遥感资料求解区域面上土壤调整植被指数极其有效。     

Variations of the Surface Wettability Index over the Tibetan Plateau During 1971-2005

Based on 1971-2005 monthly mean maximum/minimum temperature,wind speed,relative humidity,sunshine duration,and precipitation data at 25 stations over the Tibetan Plateau,a study of the largest potential evapotranspiration(LPE)is performed by using the Penman-Monteith model.The surface wettability index(SWI)is calculated and examined,together with its space distribution,interannual and seasonal variations,as well as associated causes.The results suggest that the annual area rainfall exhibits a pronounced increasing trend at 15.0 mm per decade; the annual LPE shows a different-degree decrease at-4.6-71.6 mm/10 yr.In the southwestern Ngari prefecture and Nyalam county,the annual SWI displays insignificant decline trends compared to increasing trends in other areas of Tibet(0.02-0.09 per decade).For Tibet,on average,the SWI experiences a noticeable rise at 0.04/10 yr,particularly in 1981-2005.On a seasonal basis,the SWI shows increasing trends,especially in summer.In the 1970s-1980s,the interannual variation is characterized mainly by lower temperature and lower humidity.From the 1990s,air temperature keeps on rising,leading to an appreciable increase in SWI,displayed as a type of warm and humid climate.The salient increases(decrease)of precipitation and relative humidity(mean temperature daily range)are the principal causes of the greatly enhanced SWI in the region.The pronounced decrease in mean wind and sunshine duration also plays an active role.     

Estimation of Land Surface Temperature over the Tibetan Plateau Using AVHRR and MODIS Data

Estimation of large-scale land surface temperature from satellite images is of great importance for the study of climate change. This is especially true for the most challenging areas, such as the Tibetan Plateau (TP). In this paper, two split window algorithms (SWAs), one for the NOAA’s Advanced Very High Resolu-tion Radiometer (AVHRR), and the other for the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), were applied to retrieve land surface temperature (LST) over the TP simultaneously. AVHRR and M...     

青藏高原云型的卫星遥感判别方法研究

采用1983—1996年CDIAC全球云观测报告集ECRA资料和ISCCP卫星遥感资料,分析了青藏高原四季云型出现频率的气候统计特征,并根据各云型的光学厚度—云顶气压分布特征,提出了基于光学厚度—云顶气压联合分布频率的青藏高原云型判别方法。结果表明,高云Cid及低云Sc、Cu、Cb是各季节青藏高原上空出现的代表云型,其它云型的出现概率小得多。高云在冬、春季节的出现概率大于秋、夏季节;中低云则相反。青藏高原上空的云在春、夏季节对应的云顶高度(光学厚度)高于(大于)秋、冬季节。在区分不同季节、不同出现类别的前提下,根据光学厚度—云顶气压联合分布频率为1%的临界值所对应的大值分布范围,确定了青藏高原各云型在光学厚度—云顶气压联合分布上的分布图,从而可为卫星遥感判别青藏高原云型提供依据。     

5月青藏高原上空环流与北疆夏季降水的关系

基于1961—2016年5—8月西藏高原环流指数、NCEP再分析资料和新疆96个气象观测站点的降水资料,通过相关分析和合成分析,研究了5月青藏高原上空环流与北疆夏季降水的关系,以及两者之间可能影响的物理机制。结果表明:(1)5月西藏高原环流指数Ⅰ与北疆夏季降水有较好的相关性,相关系数为0.38;(2)5月西藏高原环流指数Ⅰ的强弱变化会影响500hPa的夏季环流特征、夏季地表至300 hPa的水汽通量输送,当指数偏强时,夏季环流形势的配置和水汽输送均有利于北疆夏季降水,反之,则不利于北疆夏季降水;(3)夏季西藏高原环流指数Ⅰ和北疆夏季降水、5月西藏高原环流指数Ⅰ的关系密切,并且5月西藏高原环流指数Ⅰ和青藏高原5月、夏季的感热通量有明显的负相关,通过高原的热力持续性作用,5月西藏高原环流指数Ⅰ的强弱可以影响北疆夏季降水的多少。