高温胁迫对猕猴桃叶片叶绿素荧光特性的影响

为探讨高温对猕猴桃叶片光合机构的影响,建立基于叶绿素荧光反应的高温热害识别指标,利用叶绿素快速荧光诱导动力学分析技术,研究不同温度胁迫下猕猴桃叶片8类叶绿素荧光的变化特征。结果表明：单位面积捕获的光能、单位面积有活性的反应中心数量、300 μs处相对可变荧光强度差值在30℃≤T≤54℃时均受温度胁迫影响,属光系统Ⅱ敏感位点参数,其中单位面积捕获的光能、单位面积有活性的反应中心数量随温度升高呈直线下降趋势,300 μs处相对可变荧光强度差值随温度升高呈指数上升趋势;初始荧光、最大荧光、最大光化学效率、单位面积的热耗散、单位面积用于电子传递的能量在较低温度胁迫下稳定少变,在较高温度胁迫下变化加剧,属光系统Ⅱ次敏感位点参数;多数叶绿素荧光参数在39℃和45℃存在两个突变临界点;叶绿素各荧光参数特征显示,猕猴桃叶片在30℃≤T < 39℃出现轻度温度胁迫,39℃≤T < 45℃出现中度温度胁迫,T≥45℃出现重度温度胁迫。     

小麦生长及叶片磷含量与高光谱反射率的关系

以小麦品种扬麦13、扬麦16为实验材料,在田间设置了3个氮素水平处理,研究了不同处理拔节期到灌浆期叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量(SPAD)、氮磷含量与冠层高光谱反射率的关系。结果显示,LAI随着施氮量的增加而增大,并在整个生育期内先增大后减小。LAI与二阶导数SD1691、SD506和一阶导数FD407、FD440的相关系数分别为0.600、0.569、0.506、0.477,在α=0.05标准上达到显著水平,可为冠层高光谱反射率监测LAI提供依据;在氮素水平不断提高的情况下,SPAD与LAI有相同的趋势,随施氮量增加而增大。对叶片含磷量与光谱反射率做相关分析可以得出,抽穗期是小麦磷元素光谱诊断的敏感时期,敏感波段为730~900 nm。基于小麦冠层高光谱与营养诊断研究的相关性为后期相关模型构建提供了基础。     

基于归一化高光谱位置变量的干叶片生化组分分析

利用实测干叶片生化组分和高光谱反射率数据，提出了基于面积归一化的高光谱位置变量一阶导数极值法提取生化组分的新思路。结果表明：该方法能较好地提取叶片全氮、纤维素、木质素和淀粉含量，尤其是对纤维素、木质素和淀粉含量的反演精度有了提高。研究还表明：该方法在提取全氮、纤维素、木质素含量时，能有效剔除土壤影响，但是在提取淀粉含量时，效果不够理想。     

红外高光谱观测值反演云参数

最小局部比辐射率变化MLEV算法根据在红外长波10～15 μm 区, 云的吸收、发射和散射具有相对有限的局部谱变化的特征, 利用对云敏感的长波红外辐射观测值来同时反演单层云的云顶高度和有效云比辐射率谱。先给定一些假想的云高初始猜测, 最佳的云高和比辐射率谱解使得用这些不同云高计算得到的比辐射率谱的局部变化最小, 该算法适用于高光谱(光谱分辨率从0.25～1 cm-1) 的大气红外探测器。通过用两种不同方案的内部比较及与激光雷达观测和MODIS业务云高产品的对比验证, 说明对卫星红外高光谱观测资料采用MLEV算法同时反演单层云的云顶高度和云有效比辐射率谱是非常有效的, 尤其是对中高云。     

高光谱遥感仪器的光谱参数和信噪比需求

卫星短波红外CO₂遥感获得大气低层CO₂浓度信息,已成为目前国际热点研究领域。结合气候变化及碳源、汇观测需求,利用高精度大气辐射传输模式研究了高光谱分辨率、高精度CO₂探测目标的可实现性。针对高光谱CO₂探测器光栅分光、阵列探测器特点,分析了光谱分辨率、光谱采样率等关键技术指标对CO₂探测的可能影响;基于辐射敏感度因子分析了不同探测精度要求下的信噪比需求。结果表明:高光谱CO₂探测器首先应具有足够高的光谱分辨率,以便从太阳反射连续谱段中分辨出CO₂吸收线;为保证CO₂光谱的准确性,光谱仪所用探测器面元应该保证光谱采样率大于2;尽管探测边界层内CO₂浓度1%变化所要求的信噪比难以达到,但探测整层大气CO₂浓度1%的变化所需要的信噪比是可以实现的。     

基于植被指数的马铃薯叶片氮素含量估算模型

作物氮素状况的有效监测是作物精确施肥和管理调控的信息基础。文章利用AISA-Eagle机载高光谱成像系统获取遥感图像,在对图像进行精确的几何、辐射校正基础上,探索由马铃薯冠层光谱数据组成的植被指数与叶片氮素含量之间的相关关系,建立相应的估算模型,并进行全氮含量填图。实验结果表明：植被指数TCARI/OSAVI与叶片氮素含量的相关性最好,决定系数为0.8404,达极显著相关。将最优的估算模型（y=-24.429x+10.08）应用到整个高光谱遥感图像,得到的全氮含量图的值域和分布与实际测量和地面调查结果基本一致。     

基于高光谱数据的气象卫星成像仪红外通道模拟仿真

采用基于光谱匹配的计算方法开展红外通道模拟仿真,该方法利用高光谱大气探测仪的实际观测数据来模拟气象卫星成像仪红外通道观测目标亮温.利用高光谱大气探测仪(IASI)的实际观测数据,进行了2010年2月14日12:57(UTC)、2010年2月15日00:57(UTC)、2010年5月2日12:57(UTC)MTSAT-1R卫星成像仪(JAMI)红外通道的模拟仿真.结果显示:JAMI 4个红外通道的模拟亮温与观测亮温偏差平均值的绝对值都小于1K,模拟亮温与观测亮温的相关系数都大于0.93,表明这种基于高光谱数据的方法可用于气象卫星成像仪红外通道的模拟仿真.进而利用IASI的观测数据进行了 2010年11月6个时刻FY-2E卫星成像仪(VISSR)红外通道的模拟仿真,并将通道模拟数据与GSICS定标的观测数据以及与业务定标的观测数据相比,结果表明:2010年11月期间,FY-2E卫星成像仪IR2、IR3、IR4通道的GSICS定标比业务定标有明显的改进.     

CINRAD/SA雷达天线的辐射特性分析及其支持双线偏振升级的可行性研究

文中较全面地测量了CINRAD/SA天线的水平和垂直共极化和交叉极化辐射数据,分析了CINRAD/SA天线的主瓣、旁瓣、交叉极化电平等天线辐射特性,并与美国WSR-88D雷达双线偏振改造前后的辐射特性进行了比较,提出了CINRAD/SA双线偏振升级后降低旁瓣电平的几个措施,讨论了同时发射和同时接收双线偏振收发体制下,由天线水平和垂直偏振辐射不均衡产生的ZDR误差和偏振交叉耦合项ICPR值.结果表明:(1) CINRAD/SA雷达天线具有较好的辐射性能,主瓣波束较均匀,旁瓣和交叉极化电平优于设计指标值;(2) CINRAD/SA的天线辐射性能接近于WSR-88D,CINRAD/SA天线经调整后旁瓣电平应可以满足双线偏振升级要求;(3) ZDR误差和ICPR值足够小且在统计误差范围内,能满足CINRAD/SA双线偏振改造对测量精度的要求;(4) 现用天线的辐射性能可支持CINRAD/SA双线偏振升级.文中还讨论了天线馈源支撑杆对辐射特性的影响,建议CINRAD/SA天线的偏振改造仍采用三杆支撑方式,由此产生的水平和垂直偏振与高旁瓣脊间的不匹配,可计入系统误差,通过定标予以消除.     

碳卫星高光谱二氧化碳探测仪基于太阳夫琅禾费吸收线的在轨波长定标

大气二氧化碳（CO₂）探测仪（ACGS, Atmospheric Carbon dioxide Grating Spectrometer）搭载于中国全球二氧化碳观测科学试验卫星（TanSat）,通过探测0.76 μm、1.61 μm、2.06 μm波段的反射太阳光谱,采用最优估计算法反演大气CO₂浓度。满足高光谱分辨率和高精度CO₂浓度反演需求,精确探测光谱波长的变化非常重要。本文以高分辨率太阳参考光谱的夫朗禾费吸收线作为参考基准,利用ACGS对太阳的观测光谱计算了ACGS三个谱段通道中心波长位置在一年内的变化情况。结果显示,三个谱段的波长变化在光谱分辨率10%以内,满足光谱定标精度需求。这种变化可能是由于仪器在轨状态变化引起,特别是在轨运行温度变化引起的。ACGS波长的微小变化需要在产品反演中进行修正。基于独立太阳夫琅禾费吸收线的在轨光谱定标方法不仅可以有效监测ACGS的光谱稳定性,还可以为L2产品的处理的提供参考信息。     

红外高光谱资料模拟大气廓线反演对云的敏感性

用不同云顶高度和不同有效云量时的星载红外高光谱观测值,模拟大气温湿垂直廓线反演对云参数的敏感性。用特征向量统计反演法按照云顶高度和有效云量分类反演了大气温湿廓线,统计了不同云高（200,300,500,700和850hPa）及云高有50hPa误差时温度、水汽混合比反演的均方根误差随有效云量的变化。结果表明,随着有效云量的增大,云顶以下各高度层上的温度、水汽混合比反演误差都明显增大。云高有50hPa误差较准确已知而言,温度和水汽混合比的反演误差增大,但温度反演对云高误差的敏感性比水汽反演要高。     

呼伦贝尔草原生长季叶绿素荧光的特征及其对气象条件变化的响应

在2022年生长季内,基于轨道植被观测仪(型号NZD-G1)对呼伦贝尔草原开展了日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induce chlorophyll Fluorescence,SIF)的原位观测。相较于归一化植被指数,SIF的低频变化分量同样可以表征植物在生长季内的长势变化,而高频变化可以更清楚地监测植物内光合作用的生理过程,且其高频变化与气象条件密切相关。土壤水含量和SIF的关系是非线性的,当降水持续偏多导致土壤偏涝时,牧草的生理代谢减弱,光合作用减缓(SIF值偏低);当前期降水适量导致土壤湿润,且太阳辐射较强时,SIF值可以持续稳定在较高水平,植物光合作用旺盛,长势良好。而在生长季后期,偏凉的秋雨会显著降低植物的光合作用,且后期难以恢复。     

华南秋季干旱的年代际转折及其与热带印度洋热含量的关系

采用1961—2014年逐月全球标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)数据集、ORA-S4海温资料及NCEP/NCAR再分析资料,对华南地区秋季干旱的年代际转折及其与热带印度洋热含量的关系进行了研究。结果表明:华南秋季SPEI主要表现为全区一致变化型,且具有明显的年代际变化特征,在1988年发生了年代际转折,转折后(前)为偏旱(涝)期。进一步分析表明,华南秋季SPEI与同期热带西印度洋海洋热含量变化呈显著的正相关关系,即当秋季热带西印度洋热含量偏低时,华南地区SPEI偏小,易发生干旱。热带西印度洋热含量异常影响华南秋季干旱的可能机制为:秋季热带印度洋热含量变化表现为""型的东西向偶极子分布,即当热带西印度洋热含量偏低时,热带东印度洋热含量将会偏高;而热带东印度洋热含量偏高将会使热带东印度洋—西太平洋海表温度偏高、外逸长波辐射偏小、降水增多,凝结潜热释放增强,产生偏强的东亚Hadley环流,使华南地区存在异常下沉运动,不利于产生降水;热带东印度洋—西太平洋海表温度偏高,还会使西北太平洋副热带高压位置偏西、面积偏大,西北太平洋存在气旋性环流异常,使华南地区受偏北气流异常控制,从而削弱了向华南地区的水汽输送。热带东印度洋—西太平洋海表温度年代际变化是热带西印度洋热含量异常影响华南秋旱年代际变化的重要环节,因此用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行了热带东印度洋—西太平洋海表温度年代际变化的敏感性试验,证实该区海表温度年代际升高对华南秋季年代际干旱具有重要作用。     

GPS反演的大气可降水量变化特征及其与降水的关系研究

利用GPS技术反演得到2009年盐城5站的大气可降水量(PWV)序列,分析了PWV随时间的变化特征及其与实际降水的关系.结果表明:PWV夏季占全年总量43.15％,春、秋季分别为19.21％和26.43％,冬季为11.21％;日变化过程中,最小值出现在07-08时,16-18时达到最大,夏季日变化幅近12 mm,春、秋季为7 mm左右,冬季不足5 mm;应用Morlet小波分析,得到全年PWV呈现15 d、30 d、60 d、准半年等多尺度周期变化,且时域分布不均;夏季降水大多发生在PWV峰值出现后1～2h内,春、秋季降水主要发生在峰值出现后的2～3h内,冬季则为峰值出现3h之后;当春到冬各季的PWV的2h增量分别达到5、6、5、4 mm时,出现降水的概率为60％～70％.     

乌鲁木齐市酸雨变化特征及其与气象因子的关系

利用1992-2018年乌鲁木齐国家基本气象站酸雨监测资料共1316个采集样品,统计分析降水样品中pH值和K值变化特征及其与气象因子的关系。结果表明：近27 a乌鲁木齐市年平均pH值为6.64,酸雨发生频率仅为4.56%,大气降水主要以中性和碱性降水为主,年平均pH值呈微弱的上升趋势,且pH值在1998年发生突变,在四季中从大到小顺序为：夏季>秋季>春季>冬季;采样期间,年平均K值为90.40 μs·cm^-1,且呈下降趋势,2001年发生突变,在四季中由高到低的顺序与pH值相反,即：冬季>春季>秋季>夏季;乌鲁木齐市出现酸雨时地面和高空风向以偏北风为主,pH值与风速呈正相关,K值与降水量呈负相关;由于近年来乌鲁木齐市在采暖季实行"煤改气",大大减少煤炭的用量,使大气所含SO₂等含硫化合物明显减少,其次是近年来市政府加大了对环境污染治理,酸雨出现频率较2007年以前有明显减少。     

江苏臭氧污染特征及其与气象因子的关系

本文利用2013—2017年江苏70个环境监测站资料和13个国家气象观测站常规观测资料,研究江苏臭氧污染特征及其与气象因子的关系。结果表明:江苏臭氧质量浓度和超标率逐年增长,其空间分布特征由东部沿海城市大于西部内陆城市逐渐转为东西部城市差异不明显,南部城市超标率总体高于北部;4—9月臭氧质量浓度处于较高水平,夏季超标占一半以上;日变化呈"单峰单谷"型,15时(北京时间)前后超标率最大,O_(3-8 h)较O_(3-1 h)峰值推后3—4 h;O_3对空气质量不达标的贡献率呈逐年上升趋势;臭氧质量浓度与颗粒物和前体物NO_x日变化呈反相关,且存在"周末效应"。江苏地区臭氧质量浓度总体与气温正相关,相对湿度负相关,气温高于25℃、相对湿度30%～50%区间、风速低于4 m·s~(-1)以下易出现高浓度臭氧;苏南的城市主要在东南风向对应较高的值,而苏北城市多在西南风向对应的较高臭氧质量浓度值。     

南京市空气中花粉特征及其与气象条件关系

根据2003-2004年南京市气象局花粉观测数据,对南京市空气中花粉浓度变化规律进行研究。结果表明,南京市花粉浓度呈双峰型分布,花粉浓度最高的月份分别出现在4-5 月和9-10月,其中以4-5月份花粉浓度最高,浓度最低月份出现在12月至翌年1月。悬铃木花粉为春季最主要的致敏性花粉,其花粉数量占全年花粉总数量的27%,其次为枫杨和藜科;秋季花粉污染主要是葎草和豚草,分别占全年花粉数量的3.03% 和1.00%。研究发现,风速、风向会影响空气中花粉传播距离,温度和降水会影响空气中花粉浓度。     

北京地区一次飑线过程的闪电特征及其与水汽条件的关系

利用北京闪电综合探测网(BLNet)的总闪定位和雷达回波资料,分析了2017年8月8日北京地区飑线过程的闪电活动特征,并利用变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)反演结果,分析了闪电分布与水汽通量散度的关系。结果表明：1)此次飑线过程的闪电以云闪为主,地闪以负地闪为主,后期正地闪占地闪的比例升高。2)闪电辐射源主要分布在对流区,沿对流线向后部层云区倾斜分布,层云区亮带附近并无辐射源。3)辐射源主要集中在5—10 km高度,其峰值主要出现在6—7 km高度,并且随着对流系统发展、合并辐射源峰值所在高度有所升高,但在对流系统合并后高度有所下降。闪电频数均在每次对流单体开始合并后的18 min达到峰值。4)闪电主要集中在水汽通量辐合区,且辐合强度值越大,闪电越集中。     

天津市气候变化及其与城市化发展的关系

根据天津地区气象站近50年的气象数据,采用回归分析、滑动平均、Morlet小波变换和Mann-Kendall检验法研究天津地区气候要素的变化规律;采用趋势拟合与相关分析,研究近30年各气候要素与地区生产总值、城镇人口百分比、城乡居民收入差、全社会固定资产投资额等各项城市化进程指标的关系.结果表明:1)近50年来,天津地区年均气温增幅为0.35℃/(10 a),呈极显著的上升趋势,年降水量减少趋势不明显,但其时间序列周期振动较明显,日照时数呈极显著的下降趋势;2)20世纪80—90年代初期为天津地区气温、日照时数和城郊温差、日照时数差的跃变年份;3)各项城市化进程指标分别与天津地区气温、日照时数有着极显著的正相关、负相关性,表明它们与天津城市热岛、暗岛的发展关系密切.     

沈大高速公路雾气候特征与气象要素分析

利用1958—2007年沈大高速公路沿线6站雾日资料对沈大高速公路雾的气候特征及气象要素进行分析。结果表明：沿海地区雾日偏多,且总体呈上升趋势,内陆地区雾日偏少,且呈下降趋势。内陆地区雾多出现在秋冬季,沿海地区多出现在夏季。雾多在凌晨至日出前后时段生成,日出后逐渐消散,持续时间多为1—3 h。相对湿度、气温、风速和风向对雾的预报有较好指示意义：当相对湿度在90%—100%时,春季气温为-5—15 ℃、夏季为16—24 ℃、秋季为-3~19℃、内陆冬季为-20~2 ℃,沿海冬季为-7~4 ℃范围内,内陆风速为0—3 m&#8226;s-1,沿海风速为0—6 m&#8226;s-1,且沿海地区为偏南风时,雾易发生。     

1961-2009年大同市太阳辐射变化特征及与气象要素的关系

在全球气候变暖背景下,地面接收太阳辐射总量发生改变,探讨自然和人为因素对其影响成为热点。利用线性趋势分析、M-K突变检验和小波分析等方法,分析了1961-2009年大同市地面接收太阳辐射的变化特征,验证地面接收太阳辐射的突变年份和周期变化及未来变化趋势,探讨太阳辐射与相关气象要素的关系。结果表明：近49 a大同市地面接收太阳辐射年平均值为5617.28 MJ/m²,整体呈现明显下降趋势,但2000年后又缓慢上升;大同市地面接收太阳总辐射在1975年发生突变;太阳总辐射的振荡周期为9a,现正处于太阳辐射偏高年份;日照时数逐年递减,地面接收太阳辐射减少,二者呈现显著正相关;降水量在波动中缓慢减少,而地面接收太阳辐射总量减少,二者呈现一定正相关;云量变化逐年减少,但与地面接收太阳辐射相关性不明显,气候的自然因素变化与地面接收太阳辐射的相关性较小。