山东省地表温度变化与地震活动关系探讨

使用遥感数据探讨山东省地表温度变化与地震活动的关系。选取2000—2016年MODIS地表温度数据,计算山东省地表温度变异系数(CV)并绘图,与活动断裂、地震震中等图层进行空间分析。结果表明,活动断裂与震中附近地表温度的变异系数明显升高,空间标准差降低,说明地震活动较强区域地表温度变化幅度与普遍性均高于其他地区,地表温度变化与地震活动存在一定相关关系。胶东半岛地区的地表温度变化高于鲁西鲁中地区,可能预示着未来该地区地震活动性增强。     

中国大陆地表温度年变基准场研究

非构造活动或非地震因素对地表热辐射场（地表温度）的影响,对于利用卫星热红外遥感探索地震前兆抑或断层活动有着重要的现实意义.地表温度中,典型非构造活动或非地震因素成份有：由太阳辐射引起的稳定年周期成份和与地形、纬度及能量平衡等因素有关的长期稳定成份,合称年变基准场.本文根据2000～2008年的MODIS/Terra地表温度产品,利用小波分析提取了中国大陆地表温度的年变基准场.在此基础上,结合热传导方程和数学物理方法,获得了年变基准场的（半）定量化表达式.进一步, 利用地表温度的长期稳定成份,获得了温度与海拔、纬度变化之间的定量关系：海拔每增加100 m,温度降低0.51±0.01 K; 纬度每增加1°,温度降低0.77±0.08 K.总之,年变基准场可为利用热红外辐射提取地壳活动信息提供一种参考背景, 温度与海拔、纬度变化之间的定量关系则可用来校正地形起伏和纬度变化对地表温度的影响.     

依兰-伊通断裂带地表温度变化分析

GPS结果显示,2011年3月11日日本MW9.0大地震引起了我国东北地区的拉张活动增强,其中,依兰——伊通断裂带最显著．这个变化在温度场中是否也有所响应是一个值得探讨的问题,也是一个利用地表温度进行现今构造活动探索的机会．本文利用2000——2011年的中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表温度产品对东北地区地表温度进行了分析,以去除稳定年周期变化的年变残差作为研究对象, 通过空间和时间分析,排除地形、纬度、气象等干扰因素的影响,寻找与构造活动相关的热信息．结果表明, 2001年初和2010年初依兰——伊通断裂北段曾经出现了显著的降温现象,且降温过程持续约两个月．通过气象资料分析,初步认为上述现象并非由气象因素引起．这与GPS远场同震位移结果所显示的依兰——伊通断裂带在日本地震后出现相对比较明显的张性应变相吻合. 初步认为上述降温现象与依兰——伊通断裂的拉张增强有关．      

基于SCLSTM模型的MODIS地表温度产品重建方法

MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪)LST(Land Surface Temperature,地表温度)产品在大气物质和能量交换、气候变化研究及地震前兆热异常探测等方面具有重要价值。然而,由于云的遮挡导致MODIS LST数据产品中存在大量空值,限制了其广泛应用。为此,文中提出了一种基于混合模型的地表温度重建方法——SCLSTM(即SSA-CLSTM)。与传统方法相比,该方法无需建立复杂的回归关系模型。此外,由于CNN(Convolutional Neural Network,卷积神经网络)能够充分提取一维时间序列数据的局部特征,而LSTM(Long Short-Term Me mory,长短期记忆)能够充分学习数据的长时间序列特征,因此将CNN和LSTM结合能够更加充分地学习数据的潜在特征。首先,使用SSA(Singular Spectrum Analysis,奇异谱分析)模型提取出地表温度时间序列中的趋势值用于填补缺值像元,实现地表温度的初步重建。然后,再利用SCLSTM(即1DCNN-3层堆叠...     

一个针对被动微波AMSR-E数据反演地表温度的物理统计算法

用MODIS的地表温度产品和AMSR-E不同通道之间的亮度温度回归分析表明用89GHzV 做地表温度反演主通道的精度最高. 用AIEM模型模拟表明, 土壤粗糙度和土壤水分变化引起土壤辐射率变化可以通过不同极化波段的差值得到有效的消除, 从而克服了被动微波反演地表温度中辐射率不稳定的困难. 通过回归系数分析表明, 不同的地表覆盖类型的辐射机制是不同的. 要精确地反演地表温度, 至少对地表分成三种覆盖类型, 即水覆盖的地表、雪覆盖的地表以及非雪和水覆盖的地表. 以MODIS地表温度产品作为评价标准, 物理统计方法的平均精度在2~3℃.     

利用ENVISAT/AATSR资料反演黄土高原陇东地区地表温度

由于ENVISAT/AATSR资料不同角度热辐射亮度值之间存在较高的相关性从而导致较大误差的产生,本文尝试避开这种误差源,只选取天底观测数据对黄土高原陇东地区整层大气水汽含量及地表温度进行反演.与MODIS整层大气水汽含量产品对比验证表明,本文结果与MODIS产品有一定差异,但是可以直接用于大气透过率的估算.结合野外观测数据对地表温度反演结果的检验表明,最大绝对误差为4.0 ℃,平均相对误差为5.0％,因此,该算法在黄土高原陇东地区应用比较成功.     

利用Terra和Aqua卫星地表温度探索汶川地震同震热响应

如何从卫星热红外遥感影像中提取出可靠的、能够验证的、与构造活动有关的热信息,是利用热红外信息研究构造现今活动亟待完善的问题之一.从信息提取的角度看,地震前后所对应的物理变化最为强烈,同震热响应可能是利用热信息探索现今构造活动潜在的突破点.本文以MODIS/Terra和MODIS/Aqua两颗卫星的地表温度为基础,探索汶川地震同震热响应.首先,去除了由地形等静态因素和太阳年周期组成的稳定背景;其次,去除大气环流的影响,获得由本地因素产生的原地温度场.最后,在原地温度场中,发现了汶川地震的同震温度响应.经过检验,上述温度响应的空间展布形态与发震断层的活动方式产生的力学效应吻合.从应力变化与温度响应的关系看,本文相当于借助热信息获得了汶川地震同震拉张或卸载区的空间展布情况.     

地表温度映震异常与植被覆盖度间的相关性

基于乌兰浩特地震台监测区域的遥感影像，使用最大似然分类算法对影像进行6种地表物的分类，采用辐射传输方程算法进行地表温度的定量反演，根据影像提取的植被覆盖度，总结研究区域地表温度异常、植被覆盖度与地震间的相关性。     

青藏高原地表温度的比较分析

利用青藏高原改则、甘孜、拉萨和那曲气象站的地面水银温度计观测的地面0 cm温度和地面向上、大气向下长波辐射观测资料,计算和比较分析了地面水银表温度与地表辐射温度的差异.分析表明,由于地面水银温度计接触式测温方法的局限性,使得气象台站观测场地的地面水银表温度存在较大的误差：在裸露地表,夏季白天的正偏差可达4℃以上,夜间的负偏差在-2℃左右;在稠密植被地表,白天正偏差最高可达16℃以上,夜间的负偏差可达-3℃.由于偏差的不均衡性和离散性,即使对地面水银表温度作简单平均或积分平均处理,其代表性仍然很差.在对地表温度准确性要求较高的定量化研究与应用中,应避免直接采用地面水银表温度资料,即使由于资料缺乏而以其代之,也应对其采取适当的订正补偿等处理措施.随着科学研究对地表温度准确性的更高要求,推广使用地表辐射测温的观测方法是必要的.     

应用静止卫星热红外遥感亮温资料反演地表温度的方法研究

双通道多时相反演方法在提取地表温度场时可把地表温度与地表发射率分离计算,是利用静止卫星热红外遥感资料研究地表温度场变化的一种有效方法。该方法计算简单,易于实现海量资料处理,基本满足红外遥感资料在地震预报中的应用要求。     

基于卫星遥感资料的海洋表层流场反演与估算

为解决实际海流资料探测困难,难以大范围有效获取的问题,利用2000～2008年卫星高度计资料和QuikSCAT卫星遥感风场资料,开展了全球海表地转流和Ekman流的反演估算;针对不同纬度地区(赤道和赤道以外地区)地转效应和海洋运动差异,引入不同的运动学模型和反演估算方案,反演得到0.5°×0.5°的逐周全球表层流产品.对比分析表明,卫星资料反演估算的海洋表层流场能较为客观、准确地表现实际海表流场的基本特征,进而为海洋热量和海洋物质输送等研究提供了可用的海流数据信息.     

卫星遥感数据评估黄土高原陆面干湿程度研究

卫星遥感数据具有估算时空尺度上地表参量的优势,在陆地环境状况评估和监测等方面有很大的应用潜力.本文利用美国地球观测系统卫星搭载中等分辨率成像光谱仪（EOS/MODIS）在黄土高原2002-2010年期间获取的每16天归一化植被指数（NDVI）和每日地表温度（LST）数据,分析了黄土高原地区LST-NDVI空间的基本特征.结果发现：当研究区域足够大且遥感数据时间序列足够长时,LST-NDVI空间中（NDVI,LST）散点并非呈三角形或梯形分布.为了能够利用EOS/MODIS的NDVI和LST数据正确地评估陆面的干湿状况,本文给出了利用数据集合法确定LST-NDVI空间中干边和湿边的数值,即在LST-NDVI空间中,利用NDVI等值区间内LST最大值和最小值的集合代表干边和湿边的数值,并进一步证明了在LST-NDVI空间中干边和湿边数值并非呈线性关系.在分析LST-NDVI空间特征的基础上,通过构建地表温度-植被干旱指数（TVDI）,探讨其在评估黄土高原地区陆面的干湿状况的应用潜力.结果表明：由TVDI距平表征的陆面的干湿程度与局地降水距平有很好的关联性,二者在时空分布上有较好的对应关系.在我国陇东黄土高原塬区,TDVI数值与地面观测的表层土壤湿度有很好的相关性,相关系数在0.67以上,并通过显著性为1%的检验.由此说明：如果合理选取干边和湿边的数值,TDVI可应用于区域陆面干湿程度的客观评估.     

遥感技术在防震减灾领域中的应用

为了有效地组织救灾和震后重建,快速地获取地震造成的破坏程度、破坏范围成为至关重要的一环。遥感技术本身所具有的宏观性、时效性、经济高效性使其被广泛应用于防震减灾事业中。本文简单介绍了遥感技术的原理、特点及其在防震减灾领域中的应用历史及现状。在借鉴已有成果的基础上较系统地阐述了遥感技术在地震防灾方面的应用及展望。     

5.12汶川震区植被遥感动态监测与分析

依照遥感应用数据选择原则,选取了5.12汶川地震前后三年周期内同季节的Landsat-TM遥感图像,进行了遥感植被监测应用的波段选择分析和NDVI提取方法的详细介绍,并分别用NDVI植被指数、监督分类等方法对震区地震前后的植被信息进行了提取、统计和对照分析.结果表明,从2007年9月到2008年7月,灾区植被的总体分布有所减少,减少量为5.3％;从2008年7月到2009年6月,植被的总体分布有所增加,2009已经接近2007年水平,达到震前覆盖率的98.3％.     

Spatial distribution and inducement of collapsed buildings in Yushu earthquake based on remote sensing analysis

At 7:49 a.m. on April 14th, 2010, an earthquake of 7.1 on the Richter scale occurred in Yushu County, Yushu Tibetan Autonomous Prefecture in Qinghai Province. There was great loss of property and life.     

地表热红外辐射的小波分析及其在现今构造活动研究中的意义

地表热红外辐射的影响因素较多,不仅受到构造活动的影响,还受到大气、太阳以及植被等多种因素的干扰.如何排除这些因素的干扰,是热红外遥感用于研究断层活动或者地震活动的难点之一.从频率域看,地表热红外辐射主要存在3种频段：(1)高频, 周期小于1年的天气变化;(2)中频,以1年周期为主的太阳、植被与季节变化; (3)低频,大于1年周期的大气变化的长周期成份,地壳缓慢的运动引起的热辐射变化亦属于长周期变化.本文运用小波理论将地表热红外辐射分解为上述3个频率成份,并结合气象资料和地震活动进行综合分析.结果表明,低频成份的热异常更接近于断层活动所引起的热信息,能为断层或地震活动提供一定的指示信息.低频成份的高温异常区(条带)跟构造特征、地震活动密切相关.     

The diurnal and seasonal characteristics of urban heat island variation in Beijing city and surrounding areas and impact factors based on remote sensing satellite data

Based on the land surface temperature (LST), the land cover classification map,vegetation coverage, and surface evapotranspiration derived from EOS-MODIS satellite data, and by the use of GIS spatial analytic technique and multivariate statistical analysis method, the urban heat island (UHI) spatial distribution of the diurnal and seasonal variabilities and its driving forces are studied in Beijing city and surrounding areas in 2001. The relationships among UHI distribution and landcover categories, topographic factor, vegetation greenness, and surface evapotranspiration are analyzed. The results indicate that: (i) The significant UHI occur in Beijing city areas in the four seasons due to high heat capacity and multi-reflection of compression building, as well as with special topographic features of its three sides surrounded by mountains,especially in the summer. The UHI spatial distribution is corresponding with the urban geometry structure profile. The LST difference is approximately 4-6℃ between Beijing city and suburb areas, comparatively is 8- 10℃ between Beijing city area and outer suburb area in northwestern regions. (ii) The UHI distribution and intensity in daytime are different from nighttime in Beijing city area, the nighttime UHI is obvious. However, in the daytime, the significant UHI mainly appears in the summer, the autumn takes second place, and the UHI in the winter and the spring seem not obvious. The surface evapotranspiration in suburb areas is larger than that in urban areas in the summer, and high latent heat exchange is evident, which leads to LST difference between city area and suburb area. (iii) The reflection of surface landcover categories is sensitive to the UHI, the correlation between vegetation greenness and UHI shows obviously negative.The scatterplot shows that there is the negative correlation between NDVI and LST (R2 = 0.6481).The results demonstrate that the vegetation greenness is an important factor for reducing the UHI,and large-scale construction of greenbelts can considerably reduce the UHI effect.     

An approach to using snow areal depletion curves inferred from MODIS and its application to land surface modelling in Alaska

Snowcover areal depletion curves inferred from the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) are validated and then applied in NASA's catchment‐based land surface model (CLSM) for numerical simulations of hydrometeorological processes in the Kuparuk River basin (KRB) of Alaska. The results demonstrate that the MODIS snowcover fraction f derived from a simple relationship in terms of the normalized difference snow index compares well with Landsat values over the range 20 ≤ f ≤ 100%. For f < 20%, however, MODIS 500 m subpixel data underestimate the amount of snow by up to 13% compared with Landsat at spatial resolutions of 30 m binned to equivalent 500 m pixels. After a bias correction, MODIS snow areal depletion curves during the spring transition period of 2002 for the KRB exhibit similar features to those derived from surface‐based observations. These results are applied in the CLSM subgrid‐scale snow parameterization that includes a deep and a shallow snowcover fraction. Simulations of the evolution of the snowpack and of freshwater discharge rates for the KRB over a period of 11 years are then analysed with the inclusion of this feature. It is shown that persistent snowdrifts on the arctic landscape, associated with a secondary plateau in the snow areal depletion curves, are hydrologically important. An automated method is developed to generate the shallow and deep snowcover fractions from MODIS snow areal depletion curves. This provides the means to apply the CLSM subgrid‐scale snow parameterization in all watersheds subject to seasonal snowcovers. Improved simulations and predictions of the global surface energy and water budgets are expected with the incorporation of the MODIS snow data into the CLSM. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

中国地震台网数字化后与美国地震台网面波震级对比分析

使用中国地震台网全面完成数字化之后(2008—2012年)的观测资料,对中国地震台网和美国地震台网测定的面波震级从震级大小、震中距、震源深度和震中方位进行对比分析。从对比结果看:数字化之后,中国地震台网测定的MS及MS7同美国地震台网测定的MSZ之间存在一定系统偏差;震源深度对震级偏差基本没有影响;震中距对震级偏差有一定影响,具体表现为随着震中距的增加,中国地震随之偏大,尤其以震中距大于105°的地震明显;4象限分布对偏差有一定影响,具体表现为MS为第Ⅳ象限出现偏差异常,MS7为第Ⅲ象限出现偏差异常。     

大同及邻区地震网格化相关分析及预测意义

利用华北地区1970～2009年的ML3.0以上地震资料,用相关分析方法,研究了大同及邻区的中小地震空间分布模式及其在该区中强地震前的异常情况.在确定空间范围、时间窗和时间滑动步长后,将地震的空间分布进行网格化再转化为序列;对一个时段内及其稍长时段内的地震空间分布进行序列化,计算两个序列的相关系数并分析相关系数在中强地震前的变化.结果表明,在以1989年大同-阳高5.9级地震震中为中心,取经向和纬向均为1.6°的矩形区域,时段长为3600天,稍长时段取3700天,滑动步长取100天的情况下,1980～2009年的相关系数的时间序列值基本在0.94 ～ 1.00之间波动,但在1989年山西大同-阳高5.9级、1991年山西大同5.8级与1999年山西浑源5.6级地震前2年均出现过相关系数小于0.94的异常现象,表明地震的空间分布出现明显变化.分析相关系数异常对于中强地震的前兆意义,得到以下3点认识:①大同及周边地区的中强地震前,可将中小地震空间分布模式发生的显著变化,作为2年尺度的震兆异常,为该区中期地震预测提供时间的参考;②考虑到研究区的限定范围为震中周边0.8°以内,地震时空分布的相关分析结果对于地震地点的预测也是有意义的;③相关分析可以为识别此类地震空间分布模式的异常变化提供帮助.