基于Sentinel-1 SAR数据的锡林浩特市典型草原土壤水分反演

土壤水分是影响植被生长发育的重要因子,为快速、有效了解典型草原植被生长状况及评估草原干旱灾害,以Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)数据和地面实测数据为基础,利用雷达后向散射系数快速监测和反演锡林浩特市典型草原土壤水分并与地面实测数据进行对比。结果表明:SAR后向散射系数与实测土壤含水量存在显著相关关系,相关系数R~2达0.8;在不同地面粗糙度条件下,雷达后向散射系数与实测土壤水分相关系数达0.9。说明利用Sentinel-1 SAR数据能够快速、准确地对研究区进行土壤水分动态监测,这也将可能成为一种新的典型草原干旱监测方法。     

人为扰动对陆面水分能量的影响——以沩水河流域为例

以沩水河流域为例,基于陆面模式CLM4.5,建立了综合考虑作物种植、地下水开采及灌溉等人类活动的流域陆面水文模型。利用所发展模型,针对1981~2012年,取500 m空间分辨率,探讨人为扰动对陆面过程的影响。研究表明:1）地下水侧向流使得中下游地区地下水位有所提高,平原地下水埋深分布在4 m左右,山区埋深可达到几十米;模拟的叶面积指数较静态MODIS叶面积指数偏大1左右,由此使得种植区月蒸腾量提高约10 mm,土壤蒸发和地表产流有所减少;在灌溉作用下,作物叶面积指数略增长,蒸散发稍有提高,而在假设水稻采用漫灌的情况下,水库灌溉补偿了作物生长产生的水消耗,提高了该区域土壤湿度,增加潜热通量;研究区地下水开采存在但其水文效应并不显著。2）土地覆盖变化自1990年有较大变动,1990~2000年以林地为主,2000年后以耕地为主,其中,1990~2000年土地覆盖类型变化不明显,2001~2012年耕地面积呈先减少再增加又减少的趋势,林地面积则先增加再减少又增加,耕地与林地在2012年所占比例基本持平;同一土地类型内,植被类型变化较为明显,导致陆面水文模拟结果差异较大。     

城市热岛效应及对锡林浩特气候变化的影响

利用气候相似性原理和锡林郭勒盟地区气象站站址变迁造成的温度序列变化差异,分析城市热岛效应对城市气温变化的作用,以及对气候变化趋势的影响。选取锡林浩特为代表城市,采用线性趋势分析、相关分析等方法,分析、讨论了城市与郊区气温差异,城市与草原温度历史演变差异,以及城市热岛效应对气候变化的影响等,结果表明:城市热岛效应对城市增温作用明显,使锡林浩特市区年平均气温比周围郊区增高了0.57℃;城市热岛效应对锡林浩特市气候变暖趋势也有一定影响,使锡林浩特相对草原区有0.07℃/10a的增温趋势。     

大尺度降雨异常对地面过程的影响——一类气候反馈机制的初步研究

本文以华北地区春季两个多雨年和两个少雨年为例,研究半干旱地区大范围持续性降雨对地面物理过程的影响。 根据地面边界层热通量和辐射通量的参数化公式以及地面水份倾向方程,计算分析了春季降雨异常增多后地面热状况、热量平衡各分量和水文状况的变化,发现降雨异常增多后,地面土壤温度和地面气温明显降低,土壤湿度和地面蒸发潜热明显增大,地面反照率也有所降低。值得指出的是,地面物理状况的变化相对于降雨异常过程有明显的时间上的后延现象,在空间场上有较好的配合关系。     

基于降雨强度与历时的红层区滑坡降雨阈值分析——以普洱为例

普洱位于云南西南部,境内岩浆岩分布广泛。地质构造不仅复杂,也是典型的红层易滑区。本文利用普洱市2009—2014年降水量和滑坡资料,采用Caine阈值曲线和聚类分析方法,分析了红层区降雨型滑坡特征及确定降雨型滑坡的降雨阈值曲线,以期为红层区降雨型滑坡的预报预警提供理论依据。通过统计分析得出:(1)研究区域滑坡灾害主要集中在哀牢山群、无量山群及澜沧群,并属相应断裂带上。(2) 7—9月滑坡灾害发生最为频繁,占发生总量的77.1%。(3)滑坡灾害可分为短历时强降水型,中等历时弱降水型和长历时弱降水型、非降雨型滑坡,通过统计分析得出全市有40个滑坡事件与降雨无明显相关关系(0.7%)。(4)使用改进后的Caine模型研究了区域滑坡降雨阈值曲线,得到4类曲线:I=85 D~(-0.874)、I=45 D~(-0.811)、I=27 D~(-0.782)、I=12 D~(-0.774)。其最低阈值高于Guzzetti全球阈值,但较Caine全球阈值略低,最高阈值较福建台风型降雨滑坡阈值高。     

锡林浩特站址迁移对气温资料的影响

以多年来观测场周边环境变化较小且未迁过站的阿巴嘎旗为基本参照站,利用差值法,与锡林浩特气温序列资料进行对比分析,结果表明:自2002年锡林浩特气象观测站迁址后气温序列出现不均一性,对气温资料序列的连续性产生了影响。其中冷季和最低气温差值大,暖季和最高气温差值小,说明站址变迁对低温序列资料影响较大。     

雷达估测降雨水平分辨率对径流模拟的影响——以西苕溪流域为例

天气雷达估测降雨是径流模拟和洪水预报的重要信息之一。由于雷达网格降雨存在误差,且误差随着网格水平尺度的增大而减小,因此对于径流模拟,高分辨率的雷达降雨数据并不意味着径流模拟的精度更高。采用FSS(Fractions Skill Score)方法和HEC-HMS模型(Hydrologic Engineering Center's Hydrologic Modeling System)分析江苏省西苕溪流域雷达估测降雨水平分辨率对径流模拟的影响。在2010年和2011年夏季两场降雨实例中,雷达估测降雨在不同降雨阈值情况下,FSS达到目标精度值对应的最小有效水平尺度为2~8 km,分别以2、4、6、8 km水平分辨率的雷达估测降雨和雨量站测雨作为HEC-HMS模型输入进行径流模拟,结果表明:基于不同水平分辨率的雷达估测降雨的径流模拟结果与实测径流资料基本吻合,雷达估测降雨2、4、6、8 km水平分辨率的变化对径流模拟效果的影响不明显。      

夏玉米生长过程曲线重建研究——以鹤壁市为例

增强型植被指数(EVI)时间序列数据(即植被生长曲线)是整个生育期内植被各种生物学特征的综合反映。由于太阳位置、大气、地表和传感器位置与性能等的影响,根据遥感数据计算的EVI值往往比实际值偏低(存在大量噪声),并不能反映植被生长的真实情况,应用前需进行去噪重建工作。针对目前生长曲线重建研究大多是针对MODIS等国外遥感数据的情况,在综合分析重建方法的基础上,利用风云3号卫星的MERSI中分辨率遥感卫星数据构建鹤壁市夏玉米的EVI生长过程曲线。首先,用最大值合成法(MVC)对原始EVI时间序列数据进行初步的去云处理。接着,利用基于时间域的Savitzky-Golay滤波(简称SG滤波)对该EVI序列进行进一步的平滑去噪处理,结果发现,在噪声点EVI数值提高了,但同时在其他不是噪声点的地方EVI的值降低了。针对这种不合理的情况,利用基于SG迭代滤波取上包络线的改进方法进行处理,很好地克服了上述缺陷,在非噪声点EVI数值适当提高,且曲线平滑,达到了生长曲线重建的目的。然后,采用基于频率域的小波变换方法进行实验对比,结果发现,小波变换存在着与经典SG滤波类似的缺陷,而且在曲线末端存在突变情况。经过比较分析发现,针对研究区的实际情况,改进SG迭代滤波是较优的去噪方法。     

土地利用变化对城市积涝的影响研究——以南京市浦口区为例

我国城市化发展加快,更容易产生城市内涝灾害,城市内涝已经成为必须面对和解决的"城市病"。本研究选取快速城镇化过程中的南京市郊区——浦口区,利用遥感技术解译1981—2010年中7个时期的土地利用变化的情况,并且选取2014年9月28日降水过程,使用SCS产流模型与平面二维非恒定流胜维南方程模拟不同时期土地利用情景下浦口区的积水情况,定量分析土地利用变化对城市内涝的影响。结果表明,随着城市化的发展,耕地的减少,居住用地和交通用地等硬化地迅速增加,积水面积呈增大的趋势,即:城市化加大了城市积涝的风险。     

气候变化对贫困地区农户生计影响研究——以宁夏西吉县为例

气候变化已成为全球最为关注的环境问题之一,随着全球气候变化研究的进展,开展气候变化影响的相关研究开始成为学术界最为活跃的研究领域之一。以气候变暖为主要特征的气候变化,会引起降水、温度等气候因子的变化以及极端气候事件频率和强度增加等问题。气候变化必将对生计即人们使用的资源和谋生活动产生不同程度的影响。本文将生计内容引入到气候变化影响的研究中,利用西吉县近五十年的气候数据、100多户问卷调查数据以及相关资料,研究过去及目前气候变化对西吉县农户生计的影响,主要表现为影响了当地农户饮用水、粮食产量、作物种类和面积、外出打工人数、农民收入、粮食价格等,造成当地农民生活困难;并对其适应气候变化提出了一些建议。     

气候变化对典型气象年数据的影响及能耗评估——以中国北方大城市天津为例

本文以中国北方城市天津为例,采用Sandia及Danish两种方法生成典型气象年（TMY）数据,并借助TRNSYS软件模拟得到3个时段（1961-1990年、1971-2000年和1981-2010年）典型办公建筑的逐时负荷,评估气候变化对典型气象年数据及模拟负荷的影响。结果表明：Sandia和Danish生成典型气象年的方法在天津均有较好的适用性,Sandia方法采用6个气象要素生成的典型气象年数据代表性满足要求。受气候变化影响,典型气象年数据变化较大,采暖期（11月-翌年3月）较制冷期（6-9月）的变化更明显;从30年均值差异看,1981-2010年相对于1961-1990年,建筑供热负荷减少5.2%,而制冷负荷增加1.6%。因此,在使用典型气象年数据进行建筑设计能耗评估时需充分考虑气候变化的影响,加快典型气象年数据的生成和更新工作。基于天津现行使用的典型气象年数据模拟得到的办公建筑制冷负荷较1981-2010年偏低6.7%,供热负荷偏高4.7%。表明采用现行典型气象年数据进行建筑能耗评估时,会造成制冷负荷偏低,供热负荷偏高,从而降低人体舒适度及造成供热能源浪费。     

观测场内自然降雨的空间均匀性研究

以分辨率为1m的10m×20m和10m×10m观测网为研究对象,运用自制雨量杯开展自然降雨测试试验,结合克里斯琴森均匀系数、分布均匀系数、降雨偏差系数、降雨极值比系数、单因素方差分析等数学方法对自然降雨的空间均匀性进行了研究,分析了风、降雨量对空间均匀性的影响,并讨论了降雨测量仪器在动态比对试验中仪器的架设间隔问题。结果表明:观测场内自然降雨的空间均匀性良好,且各项均匀性指标具有较好的一致性;风对该观测场内的降雨空间均匀性影响不大,而降雨量的差异对其空间均匀性有一定的影响;在动态比对试验中,降雨测量仪器的架设间隔应小于5m,且部分小型降雨测量仪器(如收集杯)架设间隔取1m可行。     

气候变化对粮食单产的影响分析——以南京为例

本文旨在讨论气候变化背景下的粮食单产问题。首先,分析了气候变化与粮食单产的关系;其次,根据气候变化对粮食单产的影响特点,构建气候变化指数;第三,使用1989—2006年南京局地粮食单产,历年气象资料等数据,运用非线性逻辑型平滑迁移回归（LSTR）模型进行参数估计。得到的结论为：（1）降水强度偏小时,科技投入可以促进粮食单产的提高;（2）当气候变化指数超过某一范围时,气候变化带来的负面影响会迅速抵消科技贡献,使粮食减产。气候变化正在频繁的影响粮食单产,近年表现更加明显。政府需要加大对气候预测的投入力度,保障未来的粮食生产和国家的粮食安全。     

基于GWR模型的典型区域GPM数据降尺度研究——以浙江省为例

为提高研究区域的降尺度效果,基于地理加权回归法(Geographically Weighted Regression, GWR),选取全球降水计划(Global Precipitation Measurement, GPM)3IMERGM产品,以数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)作为控制解释变量,将其分别与解释变量水汽通量散度、气温构建两个降尺度模型、与解释变量归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)构建对照降尺度模型,对浙江省进行降尺度研究。利用研究区域内气象站点的实测数据,对由不同解释变量构建的3个降尺度模型的降尺度结果进行对比分析及精度验证。结果表明：构建的3个降尺度模型中,引入解释变量水汽通量散度构建的降尺度模型的综合效果优于其余两种模型,水汽通量散度较NDVI、气温更适合作为解释变量。构建的降尺度模型有效地提高了GPM数据的空间分辨率(由0.1°提升至1 km),降尺度数据维持了精度且能够更真实反映研究区域内的降水量分布情况。     

陆面过程对气候模式中的水分收支的影响

近些年来,在英国气象局大气环流模式(AGCM)中进行了陆面参数化的研究.例如,引入更逼真的水文学、多层土壤温度和植被冠层对降水的拦截和蒸发.全球固定的陆面参数已被地域性变化量所替代.本文主要讨论它们的推导,给出某些分布场.讨论了两组AGCM试验的结果,表明植被冠层过程和各种陆面参数对模式模拟的各个方面产生影响.这些包括水分循环增强和在赤热的沙漠地带的地表温度日变程明显增大.     

谈降雨对蒸发量的影响

目前气象台站所用的小型蒸发皿,不但器材本身存在的热传导、风速涡流等现象影响记录的准确性,就是光照面积也有较大的局限性,其中降水对蒸发的影响就更为突出了。 为了探讨降水对蒸发量的影响,对我站1986年的蒸发观测资料进行了分段统计分析。即全年选1、4、7月份,分别代表一年中的冬、春、夏三季,     

气候对房屋朝向间距影响——以湖南省邵阳为例

该文根据太阳在天空中的位置,分析计算了邵阳水平面各墙壁的日照时数、直达辐射量、建筑物阴影、各向墙壁日照时间和冬夏盛行风向等。分析表明,邵阳房屋最佳朝向在正南偏东偏西各15°的范围内,不宜朝西、朝北（东北）;起居室、办公室、会议室等宜安排在南向房间内,楼道、厨房、厕所等宜安排在北向房间中。