青藏高原高寒草地植被指数变化与地表温度的相互关系

为了解脆弱的高原生态环境对升温过程的响应, 利用1982-2006年国家标准地面气象站地表温度和GIMMS-NDVI数据集, 探讨了青藏高原高寒草地植被指数和地表温度的变化特征及其相互关系. 结果表明:1982-2006年, 高寒草地NDVI、地表温度整体均呈现增加趋势, 年均NDVI、生长季NDVI、年最大NDVI(NDVI_max)与年均地表温度、生长季地表温度的上升趋势分别为0.007 (10a)^-1、0.011 (10a)^-1、0.007 (10a)^-1与0.60 ℃·(10a)^-1、0.43 ℃·(10a)^-1; NDVI_max与地表温度显著相关的地区达70.49%. 但是高原地形、气候、水文环境的空间差异性导致高寒草地NDVI与地表温度的相关关系十分复杂. NDVI_max与年均地表温度的相关性最为显著; 在返青期和枯萎期, NDVI与地表温度均为显著正相关. 不同的植被覆盖条件下, NDVI对地表温度的响应不同:植被覆盖差以及退化严重的地区, NDVI_max与地表温度呈负相关性; 反之, NDVI_max与地表温度主要表现为正相关.     

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.     

基于Landsat 8影像的合肥市地表温度空间椭圆分析

近年来合肥城镇化速度加快,经济增长迅速带来的城市热岛效应,会对人们的生活与城市规划产生影响。遥感技术的发展为大面积获取地物类型与地表温度提供了数据基础。本文以合肥市为研究区,通过获取合肥市2016与2019年的Landsat8遥感影像,通过大气校正法进行地表温度反演。通过监督分类提取出不透水层作为城市区域,引入空间标准差椭圆的方法定量分析了不透水层的空间变化特征。结果显示2019年生成的1倍标准差椭圆面积小于2016年,扁率大于2016年,椭圆的空间旋转角由南北方向向东西方向偏转,椭圆中心向西北方向略微偏移。研究结果为下一步城市规划方向提供了数据参考。     

基于被动微波的寒旱区地表温度反演

以各频段水平极化和垂直极化发射率问的相关关系为条件,利用被动微波数据反演地表温度.算法既解决了地表温度反演过程中发射率难以确定的问题,又克服了热红外遥感受大气影响较大的缺点,其物理意义清晰,计算简便.算法以MODIS温度产品为评价标准,对36.5GHz和89 GHz反演结果进行分析.结果表明:89 GHz亮温数据反演精度高于36.5 GHz;与耕地和草场反演精度相比,裸土和山地反演精度较高.其原因在于高频数据穿透能力较低,能更好地表达地表温度.同时,低频数据相对高频更容易受到地表土壤水分变化的影响,发射率相对不够稳定,对反演结果有一定影响.     

阜平县地表温度遥感反演及其空间特征研究

以阜平县为研究区域,基于Landsat 8遥感影像和ASTGTM2 DEM数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,运用统计学方法分析地表温度与归一化植被指数(NDVI)、海拔和坡向之间的关系.结果表明:阜平县地表温度整体呈西高东低分布,地表温度与植被覆盖、地形要素之间的关系密切,地表温度高值区域主要分布在研究区西部和东北...     

黑龙江省漠河地区土地覆被与地表温度时空变化特征研究

以我国高纬度多年冻土区漠河县城区及郊区862 km²的区域为研究对象,基于RS和GIS技术对该区地表覆被变化和地表温度进行研究。结果表明：地表类型和地表温度反演结果与现场比对结果一致;从1988年到2015年,经过火灾后重建和城镇化发展,建设用地面积增加了11.33 km²;以2015年为例,冬季由于积雪覆盖,有79.02%的区域无植被覆盖,夏季有80.91%的区域为高植被覆盖。冬季地表温度和高程具有高度相关性,高程每升高100 m,地表温度平均升高2.27℃,表明该区地表温度也存在显著的逆温现象。该区城镇热岛效应全年存在,城镇区域地表温度高于全区平均值,夏季最显著,最高温差可达6.37℃。地表温度与NDVI具有明显的负相关关系;不同土地利用类型地表温度由低到高的顺序为水体-林地-草地-裸地-建筑用地。     

地表温度反演的数值方法

陆地表面温度(LST)是区域和全球尺度上陆地表面物理过程的一个关键参数,它综合了地表和大气相互作用以及能量交换的结果。研究地表温度对全球能量平衡的研究有着重要的意义。地表温度反演以地表热辐射传输方程为基础,直接求解辐射传输方程是不可能的,也就是说它是不适定的。因此要采用一系列的数值计算方法来求解。主要介绍了几种方程解算的非线性数值方法,并阐述了其大致过程及优缺点。     

考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

为提高地表能量平衡系统（SEBS）模型在干旱水分胁迫条件下估算地表通量的精度,引入归一化植被水分指数（NDWI）作为干旱水分胁迫信息,以线性、指数、S曲线3种不同形式结合到SEBS模型的kB-1系数中,使得kB-1随着水分胁迫的增加而减小,从而提高SEBS模型估算地表通量的精度。以黑河流域盈科绿洲为研究区域,选取2008—2009年的气象和通量观测数据对模型进行标定和验证。研究结果表明:存在干旱水分胁迫时,与原始SEBS模型相比,考虑干旱水分胁迫信息的SEBS模型能够更为准确地估算地表通量。这种方案能够较为有效地改善原始SEBS模型低估感热通量高估潜热通量的现象,将感热通量的偏差减小35 W/m2,潜热通量的偏差减小25 W/m2。     

考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

为提高地表能量平衡系统(SEBS)模型在干旱水分胁迫条件下估算地表通量的精度,引入归一化植被水分指数(NDWI)作为干旱水分胁迫信息,以线性、指数、S曲线3种不同形式结合到SEBS模型的kB-1系数中,使得kB-1随着水分胁迫的增加而减小,从而提高SEBS模型估算地表通量的精度。以黑河流域盈科绿洲为研究区域,选取2008—2009年的气象和通量观测数据对模型进行标定和验证。研究结果表明:存在干旱水分胁迫时,与原始SEBS模型相比,考虑干旱水分胁迫信息的SEBS模型能够更为准确地估算地表通量。这种方案能够较为有效地改善原始SEBS模型低估感热通量高估潜热通量的现象,将感热通量的偏差减小35 W/m2,潜热通量的偏差减小25 W/m2。     

基于MODIS LST产品估算青藏高原地区的日平均地表温度

地表温度是衡量地-气界面热状况的重要指标,在冻土制图、城市热岛效应等研究领域有重要应用.MODIS数据只提供了每日4次过境的瞬时温度值,而实际应用中往往需要日平均地表温度.对实测0cm温度数据进行分析后,发现其日变化曲线呈分段函数特性,白天按正弦曲线变化,夜间则呈线性下降.据此提出对白天和晚上的数据进行分段拟合的方案,并与已有的两种拟合方法作对比验证.地面验证工作包括两个方面:一是模拟的验证,按卫星过境时间从逐小时的实测0cm数据中挑出4个瞬时值,将上述拟合方法应用于这4个瞬时值,得到拟合的日平均温度,再同24h的算术平均值比较.结果表明:Sin-Linear法精度最高,平均误差在1K以内;其二是地面对MODIS的验证,将3种方法应用于MODIS数据,再与地面平均值比较,3种方法中Sin-Linear法误差最小,且具有最好的线性相关,R2超过0.9.     

气候模式中关键陆面植被参量遥感估算的研究进展简

Satellite remote sensing data play an important role in the improvement of climate models forcing field, relevant physical parameters and simulation accuracy. At present, there are many years of satellite remote sensing data and a variety of products about land surface attributes. However, the application of satellite remote sensing data to climate models is still very limited. Fully using satellite remote sensing data is important to improving the simulation ability. In the paper, remote sensing estimates methods of three key land surface parameters including Fractional Vegetation Coverage（FVC）, Leaf Area Index（LAI）and surface albedo（Albedo）is reviewed and up or down scaling land surface variables in validation process is analyzed. Secondly, taking WRF（Weather Research and Forecasting）model as an example, three parameters in climate model are described. Finally, the key problems of using remote sensing data in climate models are discussed, which comprise the uncertainties and scales of remote sensing estimation parameters and the future direction is prospected.     

Review of Methods for Simulating Land Surface Temperature at the Pixel Scale Based on Ground Measurements over Heterogeneous Surface

Remotely sensed Land Surface Temperature (LST) is a key parameter for studying the global climate changes and the exchanges of water and energy. Acquiring LST accurately is important to diagnose the change of environment on earth. Quantifying the uncertainty of remotely sensed LST is the first step of its application. However, due to the difficulties in obtaining the ground truth of LST at the pixel scale, it is difficult to validate the remotely sensed LST. Here, methods for simulating the LST at the pixel scale based on ground measurements over heterogeneous area were reviewed. From the way to construct the ground scene, these methods were classified into three types, including the Modified Geometric Projection model (MGP), realistic structural three-dimensional model, and other model. The advantages and disadvantages of these models were examined and compared. Finally, some issues in simulating LST at the pixel scale over heterogeneous area needed to be solved and on-going directions in the future were summarized.     

基于真实结构的地表热辐射方向性计算机模拟研究进展

地表温度是地质学、水文学和陆面过程研究中的重要参数.由于地表的三维结构和异质性,大部分不同类型陆地表面均存在不同程度热辐射方向性现象.总结了基于真实结构的地表热辐射方向性计算机模型研究进展,归纳了真实结构模型中蒙特卡罗光线追踪法和辐射度方法的理论基础,阐明了两种方法的区别和联系,并从理论和物理意义上分别推导和阐释了其与几何光学模型及辐射传输模型的关系,指出了真实结构模型在算法效率、非同温系统蒙特卡罗模拟、参数获取、模型反演和应用等方面存在的主要问题,并展望了其在未来的发展趋势.     

陆面上总体输送系数研究进展

从陆面上总体输送系数的研究历程、计算方法和时空变化特征以及与地面各要素之间的依赖关系等几个方面,对该领域的研究工作进行了回顾和总结。在此基础上,探讨了该领域研究中存在的几点科学问题：①需要解决非均匀下垫面地表参数的计算和观测以及发展适用于非均匀下垫面的相似性理论等难题;②对我国湿润地区地表总体输送系数的研究需要加强;③能否对非均匀复杂下垫面陆气相互作用过程进行全面的认识,地表参数由“点”到“面”的推广是关键也是难题。最后对利用卫星遥感结合地面观测资料估算非均匀下垫面地表特征参数和能量通量的可行方法进行了讨论与展望。     

科尔沁沙地典型区域地表环境变化与气候变化的响应关系

以科尔沁沙地阿古拉苏木为典型代表区域, 应用1987-2006年20 a间12幅遥感影像及相应气候数据, 分析了地表环境变化与气候变化间的响应关系, 提出了表征响应敏感程度、影响程度大小排序的气候因子影响指数(CFII). 结果表明: 近20 a研究区地表环境变化表现为不断恶化的趋势. 各类地表环境变化与气候因子变化间有着良好的响应关系, 各类气候因子变化以不同方式和过程不同程度地影响着地表环境的变化. 响应敏感度最大, 即对地表环境变化影响最大的是相对湿度, 其次为降水量和蒸发量. 水分条件是制约干旱半干旱地区地表环境变化的主导因素.     

用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法——以江山-绍兴断裂金衢段为例

提出了一种用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法.方法以已知断裂带中心线为准,向两侧一定范围作等间距划分,统计各等分带内的平均地表温度和平均距离,通过绘制平均地表温度与平均距离之间的相关性曲线来描述地表温度场与断裂构造之间的关系.在江山-绍兴断裂金衙段的实际应用中,方法以Landsat 7 ETM+热红外遥感影像为数据源,描述了研究区地表温度场与深大断裂带之间的关系.认为地表温度场与北东走向的江山-绍兴断裂带、常山-漓渚断裂带和球川-萧山断裂带的相关性明显,区域特征稳定.在各断裂带影响范围内,距离断裂带越近,地表温度越高;北西走向的淳安-温州断裂带和东西走向的衙州一天台断裂带均处于地表温度梯度变化带,断裂带两侧可能分属不同的地表温度场.     

用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法——以江山 绍兴断裂金衢段为例

提出了一种用于地表温度场与断裂构造关系分析的分段均值法。方法以已知断裂带中心线为准,向两侧一定范围作等间距划分,统计各等分带内的平均地表温度和平均距离,通过绘制平均地表温度与平均距离之间的相关性曲线来描述地表温度场与断裂构造之间的关系。在江山绍兴断裂金衢段的实际应用中,方法以Landsat 7 ETM+热红外遥感影像为数据源,描述了研究区地表温度场与深大断裂带之间的关系。认为地表温度场与北东走向的江山绍兴断裂带、常山漓渚断裂带和球川萧山断裂带的相关性明显,区域特征稳定。在各断裂带影响范围内,距离断裂带越近,地表温度越高;北西走向的淳安温州断裂带和东西走向的衢州天台断裂带均处于地表温度梯度变化带,断裂带两侧可能分属不同的地表温度场。     

Review on the Impacts of Public Rail Transport on Urban Land Use Change:A Citespace-based Quantitative Analysis*

The public rail transport system in cities can promote physical urban transition, resulting in land use and land cover change, changing the public daily behaviors and consequently bringing huge economic benefits to its imminent areas. In this study, based on statistical analysis and visualization tools, by using Citespace and Google Earth, we explored approximately 455 papers from Web of Science and 321 papers from CNKI to obtain current research trends in the assessment of the impacts of public rail transport on land use change. The literature classification, organization and comments on such current studies and hot research topics are valuable for future research. Three conclusions were then drawn: First of all, similar topics have been done by both domestic and oversea scholars, but from slightly different perspective and at different scales. Secondly, public rail transport often causes the increase of housing price for both residential and commercial blocks; the influence on population density is more significant in the outskirts than that in downtown areas, but the influence often emerges with an unfixed time lag. Thirdly, RS, GIS and GPS (3S) technologies are promising tools for the research of the impacts of public rail transport on land use change in the era of "big data". Based on the conclusions, four suggestions were proposed: Firstly, future research in this field will be more comprehensive and humanistic studies. Secondly, overseas development models could not be fully applied in China, and thus corresponding improvement with China's situation are required. Thirdly, theoretically speaking, bicycle sharing can expand the service range of public rail transport. Fourthly, reasonable allocation of buffers is important for obtaining fine statistical area of land change affected by public rail transport.     

陇东黄土高原土壤储水量与蒸发和气候研究

利用长期土壤湿度和气候观测资料，分析了陇东黄土高原陆面蒸发和土壤储水量的年际变化及其与气候因素的关系。在近20年来，陇东黄土高陆面蒸发和土壤储水量的年际变化主要表现为逐年减少的趋势，个别季节表现为增加的趋势；年际变化的速率具有季节和空间差异性。陆面蒸发和土壤储水量随着温度的升高而减少，随着降水的增加而增加。但是陆面蒸发和土壤储水量与温度的关系不密切，与降水的关系密切。变暖不是陇东黄土高陆面蒸发和土壤储水量逐年减少的气候因素，降水的逐年减少才是陇东黄土高原陆面蒸发和土壤储水量逐年减少的气候因素。陇东黄土高原的土壤干旱化与地表蒸发关系不大，降水的逐年减少可能是土壤干旱化的根本原因。     

基于时间序列建模的城市热岛时间尺度成分分离方法与应用

城市热岛效应是全球与区域气候变化研究中的焦点问题。基于2001—2012年较长时间序列的北京市MODIS地表温度产品及相关NDVI和反射率产品,给出地表温度时间序列构建方法。基于站点气象观测资料进行的精度验证表明地表温度时间序列构建方法可行,并最终给出城市热岛强度的量化方案。研究选取统计学中X-11-ARIMA时间序列建模方法,分离并分析城市热岛强度时间序列的结构性成分。分析发现,以平均城乡温差为指标的北京城市热岛强度季节性特征明显,与城乡土地利用状况、季节性地表覆盖、地物热特性以及气候因子等联系密切。趋势—循环特征与城市扩张速度及入选城市区域面积相关。以已发生城市热岛区域城乡平均温差为指标的北京城市热岛强度趋势—循环特性在12年间表现平稳。时间序列建模分析提取出不规则变动成分,为定量研究偶然因素对城市热岛的影响提供了可能。