近20 a色林错湖冰物候变化特征及其影响因素

湖冰作为湖泊-大气界面能量和物质交换的结果,其物候变化对揭示区域气候变化和湖泊响应过程具有重要意义.本研究基于2000-2020年色林错边界矢量数据、Terra MODIS和Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像并结合气象数据及湖泊资料,利用RS和GIS手段综合分析了色林错湖冰物候变化特征及其影响因素.结果 表...     

基于光学与被动微波遥感的青藏高原地区土壤水分反演

青藏高原地区高精度的土壤水分反演对高原能水循环、全球大气循环研究有着极大的影响.因此,获取青藏高原土壤水分时空布信息是一个迫切需要解决的问题.温度植被干旱指数（TVDI）,是基于光学与热红外遥感通道数据反演土壤水分的重要方法,但在研究区域较大、地表覆盖格局差异显著时,TVDI模型反演精度会受到地表温度（Ts）等因素的影响.被动微波AMSR-E数据精确记录了像元内的土壤水分信息,但空间分辨率低.本文利用同时期的MODIS与被动微波数据,发展了针对青藏高原地区高精度土壤水分反演算法.首先,在TVDI模型中,利用修正型土壤调整植被指数（MSAVI）代替归一化植被指数（NDVI）,以改进NDVI易饱和的缺点;其次,利用ASTER GDEM数据,对地形高程和纬度差异引起的地表温度变化进行了校正;然后,通过神经网络训练建立基于TVDI、被动微波以及辅助气象数据的土壤水分反演模型,并应用该模型反演了青藏高原地区三个观测网（CAMP/Tibet、玛曲和那曲）的土壤水分;最后,利用实测土壤水分数据对反演结果进行验证,结果表明该模型的精度均方根误差（RMSE）数值可达到0.031~0.041 m³·m^-3.本文还应用该算法反演了青藏高原连续的土壤水分的空间分布,并比较了土壤水分的变化趋势与实测降水变化趋势,结果表明二者变化量的正负关系一致.

     

基于简化参数方法的蒙古干旱区土壤湿度被动微波遥感

卫星被动微波遥感土壤湿度,是准确分析大空间尺度上陆表水分变化信息的有效手段.美国航天局(NASA)发布的基于AMSR-E观测亮温资料的全球土壤湿度反演产品,在蒙古干旱区的实际精度并不令人满意.本文基于对地表微波辐射传输中地表粗糙度和植被层影响的简化处理方法,采用AMSR-E的6.9 GHz,10.7 GHz和18.7 GHz之V极化亮温资料,应用多频率反演算法,并以国际能量和水循环协同观测计划(The Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project)即CEOP实验在蒙古国东部荒漠地区的地面实验资料作为先验知识,获取被动微波遥感模型的优化参数,以期获得蒙古干旱区精度更高的土壤湿度遥感估算结果.分析表明,本文方法反演的白天和夜间土壤湿度结果与地面验证值之间的均方根误差(RMSE)接近0.030 cm³/cm³, 证明所用方法在不需要其他辅助资料或参数帮助下,可较精确地反演干旱区表层土壤湿度信息,能够全天候、动态监测大空间尺度的土壤湿度变化,可为干旱区气候变化研究及陆面过程模拟和数据同化研究提供高精度的表层土壤湿度初始场资料.     

基于实测与模拟的青海湖冰厚时空变化特征

湖冰厚度是湖泊在封冻期的重要物理参数,明晰其时空变化特征对于认识气候变暖背景下的湖冰响应规律具有重要的理论价值和现实意义.基于ERA5 Climate Reanalysis气温数据集、MODIS MOD09GQ数据产品和2019年湖冰钻孔测厚数据及雷达测厚数据,重建20002019年青海湖冰厚时间序列并分析其时空变化特...     

青藏高原雪冰电导率与降水碱度以及大气粉尘载荷变化的关系

对青藏高原小冬克玛底冰川和古里雅冰帽上的数个雪坑和浅冰芯的观测，得 出其碱度（ＯＨ－）剖面、雪坑和冰芯的液态电导率（ＥＣ）变化与ＯＨ－之间呈良好线性相关 （ｒ≥０．８）。分析表明，无论在季节、年际或百年际时间尺度上，ＥＣ与ＯＨ－间的相关性以 及ＥＣ与可溶离子总量（ＴＤＳ）间的相关程度是大致相当的。ＥＣ的波动主要取决于粉尘来 源的碱性盐类（尤其Ｃａ２＋）的变化。因此，ＥＣ参量运用到深冰芯研究中，可反映历史时期 大气粉尘载荷的变化，对反演沙漠演化、大气环流有重要意义。古里雅冰芯记录表明， 大气粉尘的中、长期变化可能取决于气候参量的组合特征：“冷－干”气候阶段粉尘量 上升，ＥＣ和ＯＨ－值高；“暖－湿”阶段粉尘量下降，ＥＣ和ＯＨ－值低。２０世纪初以来，随 着藏北高原气候呈现暖湿化趋势，大气粉尘载荷明显下降。因此，ＥＣ可作为显示大气尘 埃载荷变化的宏观标尺，是气候波动的“指示器”。     

青藏高原希夏邦马峰地区雪冰有机质的气候与环境意义

从青藏高原希夏邦马峰达索普冰川海拔 6 4 0 0～ 70 0 0m(相当于对流层的中上部 )雪冰中检测出源于自然生物的有机化合物有C15 ～C3 3 正构烷烃、C6～C18的一元正脂肪酸、C2 4～C3 1的正脂族 2 酮及酯 ,但未能发现在对流层下部存在的稳定性较低的化合物 ,显示了对流层中上部与对流层下部在有机组成上不同的一面 .检出了源于石油残余物的姥鲛烷、植烷、C19～C2 9的长链三环萜、C2 4四环萜、C2 7～C3 5 的αβ型藿烷、C2 7～C2 9甾烷以及叠加于生物源上的正构烷烃 ,表明这一偏远的、处于对流层中上部的希夏邦马峰地区已受到人类活动有机质的污染 .污染源不在中国境内 ,而主要与世界上产油量最高的中东地区有关 ,并记录了海湾战争的影响 .一些有机指标与δ18O有很好的对应关系 ,可明显地划分出夏半年 (季风盛行 )和冬半年 (西风盛行 ) ,对本区乃至青藏高原大气环流有指示意义 .夏季风盛行时 ,正构烷烃nC17>nC2 9,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 2 /nC2 1-,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值降低 .而西风盛行时 ,正构烷烃nC2 9>nC17,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值升高 .     

青藏高原及其东南前陆地壳运动的GPS监测

作为世界上最高最大最活动的青藏高原,以其独特的自然地理条件吸引了广大学者和科研人员的关注,在此地区开展的各项研究工作.本文主要介绍了利用GPS监测青藏高原及邻区所得到的速度矢量场.观测结果表明：高原南北向收缩、高原物质东流、高原东部地区地壳物质相对喜马拉雅汇聚区作大规模的顺时针旋转等高原动力学特征.并就其产生原因进行了初步分析.     

青藏高原雨季的客观监测方法及其近60年的变化趋势

本文通过对青藏高原降水季节演变特征的分析,选取日降水量和降水频率两个特征量来定义青藏高原各站点及全区的雨季,揭示了1961—2019年青藏高原雨季开始时间、结束时间、雨季长度和总雨量等的气候和变化特征.分析发现,青藏高原雨季的开始自东向西推进,而结束西早东晚,雨季持续时间自东向西缩短,雨季雨量东多西少.就青藏高原整体而言,雨季开始的平均日期在5月4日,结束的平均日期在10月15日,雨季平均持续163天,雨季雨量平均为413.2 mm.近60年,青藏高原雨季发生了显著变化,表现为开始时间提前、结束时间推迟、雨季延长、雨量增多.青藏高原各站点雨季的变化具有一定的区域性差异,主要表现为：高原雨季的开始整体提前,但是,高原东部边缘雨季开始提前的变化幅度相对较小;高原雨季的结束时间在南部和北部提前而在中部和东部推后;高原大部地区雨季雨量增多,但南部边缘等部分地区雨季雨量有所减少.

     

基于EOS/MODIS数据的青海湖遥感监测

在二十世纪八十年代,NASA 开始设计地球观测系统(EOS),MODIS 数据是地球观测系统中很具特色的数据,在 TERRA 和 AQUA 卫星上均搭载有 MODIS 传感器．利用 MODIS 的较高的空间分辨率和光谱分辨率进行地球资源的监测 及预测、预报未来变化的研究是近几年热点的研究问题．本文介绍利用 EOS/MODIS 遥感数据进行湖泊水域计算机自动 识别及面积计算、湖水面温度反演、湖冰信息自动提取、湖泊封冻和解冻监测原理和方法,并以青海湖为例介绍了实际应 用情况．     

断裂带介质物性变化及其主动与被动监测方法

<正>绝大部分破坏性地震都发生在活动断裂带上,地震的孕育、发生、震后恢复都伴随着地震断裂带上应力和介质物性的变化。监测这种变化对于理解地震发生的机理和规律具有重要意义。在断裂带所有物性中,因地震波的深穿透和技术发展的成熟度,地震波速和衰减是反     

近40年青藏高原湖泊面积变化遥感分析

以MSS、TM和ETM遥感影像作为主要信息源,综合利用RS、GIS技术,提取青藏高原1970s、1990s、2000s及2010s 4个时段的湖泊面积信息,分别从区域位置、面积规模、海拔高度3方面分析其近40年来的变化趋势及变化特征,同时结合1972-2011年间青藏高原气候变化情况,初步探讨了影响青藏高原湖泊面积变化的主要原因.研究结果表明:(1)青藏高原面积大于10 km²的湖泊有417个,这些湖泊大多是面积为10~100 km²的小型湖泊,空间上集中分布在高原西部地区,海拔上集中在4500~5000 m范围内;(2)近40年青藏高原湖泊面积的变化趋势及差异性特征在整体上表现为湖泊呈加速扩张的趋势,其中2000s-2010s时段是湖泊扩张最显著的时期;在区域位置上,北部地区的湖泊变化最为剧烈;在面积规模上,小型湖泊扩张最为显著;在海拔高度上,低海拔地区湖泊扩张剧烈;(3)近40年青藏高原气候暖湿化程度明显,气候变化对湖泊面积变化影响显著;在气象要素中,降水量的变化是青藏高原湖泊面积变化的主要驱动因子.     

关于利用重力卫星对青藏高原水储量年际变化和季节性变化进行监测并用微波数据产品进行验证的研究

本文利用GRACE重力卫星和被动微波传感器TMI,AMSR-E的数据产品对青藏高原的水储量的月平均变化进行了研究.首先介绍了对青藏高原进行水储量变化研究的意义,指出了目前研究手段的不足.然后利用GRACE重力卫星的数据计算了青藏高原的月平均水储量变化,并对计算的结果用微波数据进行解释.结果表明：利用重力数据计算的青藏高原的月平均水储量的时间分布,可以很好的用微波数据产品进行定性的解释.最后还对计算的结果进行了简单的误差分析.     

近40a西藏羊卓雍错湖泊面积变化遥感分析

羊卓雍错(以下简称羊湖)作为西藏高原三大圣湖之一和藏南重要的高原特色风景旅游景区,其具体面积众说纷纭.本文利用遥感和地理信息空间分析方法对1972-2010年羊湖面积变化进行了系统研究,并结合流域气象站资料对其原因进行初步分析.结果表明,1972-2010年湖泊平均面积为643.98 km2.1972-2010年羊湖面积呈波动式减少趋势,其中,1970s平均面积为658.78 km2,之后至1999年面积显著减少;1980s面积为636.55 km2;1990s为635.06 km2;1999-2004年面积有所增加;2004-2010年持续缩小,减幅为8.59 km2/a.湖泊空间变化特点是除了空母错和珍错两个小湖面积变化较小之外,羊湖整体面积呈现萎缩态势,其中东部嘎马林曲入口附近退缩程度最大,达1.62 km.流域气象站资料分析表明,湖泊面积和降水的变化波动存在显著耦合关系,降水变化是羊湖面积变化的主要原因;其次,流域蒸发量的明显增加,特别是2004年来连续较高的蒸发量是导致近期面积显著减少的重要原因,气温的升高进一步加剧了这一过程.羊湖的面积变化基本反映了西藏高原南部半干早季风气候区以降水补给为主的高原内陆湖泊对气候变化的响应.     

湖泊水质遥感的几个关键问题

我国目前约有面积大于1km2的湖泊有3000个,绝大部分属高叶绿素和高悬浮物浓度水体,属于典型的Ⅱ类水体,物质组成多样,水体的光学辐射传输复杂,且有大范围的光学浅水.我国的湖泊水质/水色遥感虽然取得了一定进展,但借鉴海洋水色遥感的相关理论和经验,还需要解决以下四个关键问题:1)兼顾海洋沿海水质遥感,发展专用的静止卫星湖泊水质遥感器;2)在当前多光谱遥感资料基础上研发高光谱湖泊水质因子提取的遥感定量化模型,提高反演精度;3)深化湖底底质对湖泊水质/水质遥感影响研究,发展湖底水质遥感反射率精确计算模型;4)发展适用于湖泊水体区域性Ⅱ类水体大气校正方法,并集成反演、遥感产品制作、分发等技术,构建湖泊水体水质/水色业务化运行体系.     

湖泊水色遥感研究进展

从卫星传感器、大气校正、光学特性测量、生物光学模型及水体辐射传输、水质参数反演方法等方面,系统分析了湖泊水色遥感的发展现状.湖泊水体物质组份的复杂性以及卫星传感器与实际需求的矛盾决定了湖泊水色遥感的难度.目前湖泊水色遥感在一些关键问题上仍没有实质性进步,离水色遥感监测的业务化尚有一段距离.令人欣慰的是,卫星传感器以及水色遥感反演算法的不断发展和进步,让我们看到了胜利的曙光.     

III. Measuring surface soil moisture using passive microwave remote sensing

Soil moisture is one of the few directly observable hydrological variables that has an important role in water and energy budgets necessary for climate studies. At the present time there is no practical approach to measuring and monitoring soil moisture at the frequency and scale necessary for these large scale analyses. Current and developing satellite systems have not addressed this important question. A solution utilizing passive microwave remote sensing is presented here and an optimum system, soil moisture estimation algorithms and a microwave simulation model are described.     

湖泊水情遥感研究进展

湖泊作为最直接的淡水资源之一,在人类的生产、生活各方面都占据至关重要的地位.受到全球气候变化与人类活动的影响,湖泊正在发生急剧变化,因而有必要对其进行快速、准确的时空变化监测,从而为水资源管理与保护、未来气候变化预警提供依据.遥感技术的产生与发展为大范围、实时动态的湖泊变化监测提供了难得的契机,它克服了人类对湖泊实地考察的局限性.本文对现有国内外湖泊水情遥感监测技术与方法进行了综合梳理,主要综述了国内外在湖泊水域范围提取、湖泊水位提取、湖泊水量估算、流域水文过程等方面的遥感研究进展情况,重点总结了该领域近年来提出的新方法和新技术.最后,结合当前遥感技术的发展,对未来遥感在湖泊动态变化监测中的应用潜力和趋势进行了简要论述,并对多源遥感数据融合与云计算平台的结合在地表水体连续变化监测中的应用进行了展望.     

The application of microwave remote sensing technology in rock mechanics

Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｒｏｃｋ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓＮａｉ－ＧｕａｎｇＧＥＮＧ（耿乃光）；Ｚｈｅｎｇ－ＦａｎｇＦＡＮ（樊正芳）；Ｑｕａｎ－ＱｕａｎＪＩ（籍全权）；Ｃｈｅｎｇ－...     

Effects of permafrost degradation on thermokarst lake hydrochemistry in the Qinghai-Tibet Plateau,China

Thermokarst lakes play a key role in the hydrological and biogeochemical cycles of permafrost regions. Current knowledge regarding the changes caused by permafrost degradation to the hydrochemistry of lakes in the Qinghai-Tibet Plateau (QTP) is limited. To address this gap, a systematic investigation of thermokarst lake water, suprapermafrost water, ground ice, and precipitation was conducted in the hinterland of the QTP. The thermokarst lake water in the QTP was identified to be of the Na-HCO₃-Cl type. The mean concentrations of HCO₃⁻ and Na⁺ were 281.8 mg L⁻¹ (146.0–546.2 mg L⁻¹) and 73.3 mg L⁻¹ (9.2–345.8 mg L⁻¹), respectively. The concentrations of Li⁺, NH₄⁺, K⁺, F⁻, NO₂⁻, and NO₃⁻ were relatively low. Freeze-out fractionation concentrated the dissolved solids within the lake water during winter, which was deeply deepened on lake depth and lake ice thickness. Owing to solute enrichment, the ground ice was characterized by high salinity. Conversely, repeated replenishment via precipitation led to lower solute concentrations in the ground ice near the permafrost table compared to that within the permafrost. Although lower solute concentration existed in precipitation, the soil leaching and saline ground ice melting processes enhanced the solute load in suprapermafrost water, which is considered an important water and solute resource in thermokarst lakes. The influencing mechanism of permafrost degradation on thermokarst lake hydrochemistry is presumably linked to: (1) the liberation of soluble materials sequestered in ground ice; (2) the increase of solutes in suprapermafrost water and soil pore water; and (3) the changes in lake morphometry. These results have major implications on the understanding of the effects of ground ice melting on ecosystem functions, biogeochemical processes, and energy balance in a rapidly changing climate.