基于MODIS数据的近地表气温估算

气温是各种植物生理、水文、环境等模型中一个非常重要的近地表气象参数,多年来气温数据均以气象站点资料插值得到。近年来,卫星遥感数据被用于气温估算,且精度不断提高。为研究基于MODIS数据的近地表气温估算方法,以浙江省为研究区域,利用33个站点2011年逐日每10 min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度产品及参数因子,建立了MODIS地表温度和地面观测的气温的线性关系,同时通过考虑归一化植被指数、水汽压、地表反照率、高程4个影响因子,得出了卫星过境时刻MODIS地表温度和气温的多因子估算模型;利用Zaksek等提出的基于能量平衡的遥感模型进行了气温估算,并采用多元回归分析法对该模型重新进行了拟合,得到近地表气温。结果表明:三种方法的决定系数R2分别为0.87、0.94、0.90,均方根误差RMSE分别为3.35℃、2.31℃、2.78℃,多因子估算模型得到的结果最好。同时对其分白天和夜间进行检验,二者的RMSE分别为2.27℃、1.93℃,夜间精度比白天高。对于季节的变化,秋季估算结果最好,春季次之,冬季稍差,夏季最差。     

利用NOAA卫星资料反演最高地表温度

建立了以华北平原日最高地表温度实测值为非独立变量，ＡＶＨＲＲ的第４、３、５通道亮度温度为独立变量的线性回归方程，以及ＡＶＨＲＲ第４通道亮度温度等为独立变量的线性回归方程。经分析认为，后者是估算我国北方地区冬季晴空无冰雪覆盖情况下最高地表温度较合适的回归方程。     

青藏铁路沿线气温和地温的极值推算

利用耿贝尔分布函数对青藏铁路沿线7个气象站的气温和0cm地温进行了极值估计。结果表明：年极端最高气温50年一遇与常年接近,100年一遇比常年偏高0．1～1．5℃。年极端最高地温50年一遇比常年偏高0．0～10．2℃,100年一遇比常年偏高1．5～13．7℃。未来50年,如果年平均气温增加1．0℃,50年一遇的年极端最高气温将比常年偏高-0．1～2．0℃,100年一遇的将比常年偏高0．7～2．8℃。     

青藏高原东北部MODIS地表温度重建及其与气温对比分析

通过遥感获取地表温度(地温,LST)可以弥补气象站LST数据局地性的不足.但受某些因素影响,遥感LST影像存在噪音像元,影响了LST数据的应用.本文提出了一种基于高程-温度回归关系的空间重建算法,对2008年青藏高原MODIS LST影像异常低值像元进行了重建,得到空间完整的LST时间序列.分别将原始LST和重建LST...     

气象卫星遥感反演大气和地表参数的前沿问题

根据地球科学热点问题确定前沿问题观点，对卫星定量遥感理论和反演方法存在的几大难题作了质的分析，并指出解决难点之道；同时提出若干前沿问题，特别是指出进一步发展遥感反演内在相互联系的八大基本点。     

地表气温变化研究的现状和问题

对全球和中国地区平均地表气温变化趋势研究进行了简要评述，对当前研究中需要加强的工作提出了初步建议。     

热红外遥感反演地表温度研究现状

地球表面温度是一个重要的水文、气象参数,它影响着大气、海、陆之间的感热和潜热交换,是诸多研究领域不可或缺的基础资料,精确定量反演陆面温度的成果将推动旱灾预报和作物缺水研究、农作物产量估算、数值天气预报、全球气候变化和全球碳平衡等领域研究的进展。因此,利用卫星遥感资料进行地表温度的反演已成为目前遥感定量研究中的重要任务之一。本文阐述了遥感反演地表温度的原理及各种方法,对各种方法所要解决的关键问题及优缺点做了评述,最后展望了遥感反演地表温度的发展趋势。     

基于极轨卫星的贵州日最低气温遥感推算初探

日最低气温是判断作物是否遭受低温冷害的主要因子,开展日最低气温推算在作物低温冻害保险理赔服务中具有实际应用意义。本研究以贵州省为例,选取了2016年2月10、2023年1月31日（代表冬季）和2017年4月1日（代表春季）贵州省范围内的小时气温、遥感反演的夜间地表温度、地表高程、遥感水汽含量等多源数据,对数据进行预处理和质量控制后,采用相关分析法分析了不同数据与日最低气温的线性相关关系,利用相关性显著的地表温度、经度、纬度、水汽含量和高程数据构建了3个不同日期的日最低气温线性推算模型。经验证数据验证,使用线性显著参数构建的最优多元线性回归模型推算的2016年2月10、2017年4月1日和2023年1月31日的最低气温平均绝对误差（MAE）分别为1.224℃、0.894℃和1.727℃,均方根误差（RMSE）分别为1.518℃、1.201℃和2.132℃。表明采用夜间过境的卫星遥感地表温度对推算当日的日最低气温具有较好的效果,该工作对于低温农业保险应用具有一定的实用前景。     

光谱比辐射率对卫星遥感地表温度影响的研究

应用分裂窗方法反演地表温度的结果表明，地表温度不仅线性地依赖于ＡＶＨＲＲ的４，５通道的亮度温度，而且还线性地依赖于与光谱比辐射有关的项，即（１－ε４）／ε４及（ε４－ε５）／ε４。分析指出：（１）若△ε（ε４－ε５）＝０，当ε４从０．９４～１．００时，地表温度的变化达３．０℃，（２）当△ε≠０时，△ε对反演地表温度比ε４所造成的影响更敏感，更显著：若△ε〉０，△ε对ε４所造成的影响有减弱作用，若△     

A meteorological analysis of ozone episodes using HYSPLIT model and surface data

Ozone episodes (> 100 ppbv) were observed frequently in Jinan, an urban site located between the highly polluted Yangtze Delta and Beijing–Tianjin region in East China. In this study, the ozone episodes observed in 2004 were analysed using the Hybrid Single-particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model and surface meteorological data, as well as Air Pollution Index (API). The meteorological conditions of episode days and non-episode days were compared and examined, and categorization of 6 groups of backward trajectories was performed. The results show that, most episodes were caused by local photochemical production (e.g., induced by sufficient sunshine duration and high temperature) and pollutant accumulation (e.g., induced by little rainfall and low wind speed), and transport of pollutants from the highly polluted regions could significantly influence the air quality at the site, especially from Yangtze Delta region. In addition, three typical ozone episodes were analysed using HYSPLIT model to infer any long-distance transport and surface meteorological data to infer the local ozone production potential. At last, the functions and inadequacies about the usage of HYSPLIT model combined with surface meteorological data for the analysis of photochemical pollution were discussed.     

基于多源遥感数据的辽宁地表温度反演及空间分布研究

以辽宁地表温度为研究对象,采用普适性单通道算法,利用FY-3A/MERSI数据,并结合MODIS 1000 m分辨率数据,反演了2009年和2010年4-9月间10个时次晴空或局部晴空时的地表温度。结果表明：计算验证了模型的反演精度与同期NASA所发布MODIS地表温度产品的精度相当,其结果与相应的56个气象站点的实际观测数据相一致。多源遥感数据的综合应用,可获得较合理的地表温度反演结果;不同土地覆盖类型间地表温度的高低在相同时间内存在显著差异;研究期内,林地、水田、旱地和建设用地的NDVI与地表温度具有负相关性。综合利用遥感、地理信息系统技术,可以表征地表温度与土地利用类型以及地表温度与归一化植被指数(NDVI)之间的关系。     

中小城市地表温度空间分异及其与下垫面关系的遥感影像研究

以Landsat TM 影像为主要数据源,采用单窗算法反演河南省南阳市市区的地表温度。在GIS支持下,研究全区地表温度的空间分异特征,并探讨了地表温度与下垫面特征的关系。结果显示：研究区内高温斑块主要集中在仓储区和商业与公共服务区,该类区域过高的LST对城市环境有明显的负面影响;拦蓄河流所营造的水体是面积较大的低温斑块,对改善城市热环境和中小型城市拦蓄河流措施有一定意义;研究区内LST的空间自相关性在不同方向上有明显差别,东-西方向和东北-西南方向上空间自相关的范围较大,这种格局与区内水体走向有关;地表温度与道路密度指数呈明显正相关。提出中小城市可在仓储用地和交通发达地段周边规划绿地和水体,以抑制热岛呈大面积连片分布。     

1984—2014年北京地区不透水地表的时空变化及其温度效应研究

研究城市地表覆盖与地表温度（LST）的关系对改善城市生态环境具有重要科学意义。在Landsat TM数据支持下,利用线性光谱混合分析模型提取不透水地表信息,结合LST和地表热通量,分析不透水地表覆盖度（ISA）和LST的时空变化特征及其相互关系,探讨不透水地表对LST的影响机理。结果表明:1984—2014年北京不透水地表面积迅速增长,中覆盖度比例下降,高覆盖度比例增加;LST从市中心向郊区递减,高温区向外扩张;LST和ISA呈显著正相关,但不是简单的线性关系;ISA处于0.6~0.9时LST上升速率最快,减少ISA在此范围内的不透水地表集中分布可缓解高温区集中的现象。     

土壤热异常影响地表能量平衡的个例分析和数值模拟

The statistical relationship between soil thermal anomaly and short-term climate change is presented based on a typical case study. Furthermore, possible physical mechanisms behind the relationship are revealed through using an off-line land surface model with a reasonable soil thermal forcing at the bottom of the soil layer.In the first experiment, the given heat flux is 5 W m-2 at the bottom of the soil layer (in depth of 6.3 m)for 3 months, while only a positive ground temperature anomaly of 0.06℃ can be found compared to the control run. The anomaly, however, could reach 0.65℃ if the soil thermal conductivity was one order of magnitude larger. It could be even as large as 0.81℃ assuming the heat flux at bottom is 10 W m-2. Meanwhile, an increase of about 10 W m-2 was detected both for heat flux in soil and sensible heat on land surface, which is not neglectable to the short-term climate change. The results show that considerable response in land surface energy budget could be expected when the soil thermal forcing reaches a certain spatial-tem poral scale. Therefore, land surface models should not ignore the upward heat flux from the bottom of the soil layer. Moreover, integration for a longer period of time and coupled land-atmosphere model are also necessary for the better understanding of this issue.     

CLDAS陆面同化资料和ERA5-Land再分析资料气温产品在江西省的适用性评估

以江西省376个气象自动观测站的逐小时气温数据为基准,采用偏差、相关性和平均绝对误差等评价指标,对比分析2017—2022年CLDAS陆面同化和ERA5 Land再分析气温资料在江西省的适用性。结果表明： 1） ERA5 Land、CLDAS资料均能很好反映大部分站点的气温变化,CLDAS资料与观测资料的相关系数为0.99,相关系数区间分布较为集中;ERA5 Land资料与观测资料的相关系数为0.97,分布较为分散。2） 相较于观测站点多年平均气温,CLDAS资料较为接近,ERA5 Land资料则偏离较大。3） CLDAS资料的平均绝对误差明显低于ERA5 Land资料,二者均存在平原、盆地部分站点平均绝对误差较小而局部高海拔山区站点异常偏大的空间特征,以及秋季最大而冬季最小的季节特征。4） ERA5 Land资料偏差的日变化范围为-0.65—0.39 ℃,整体呈现单谷形分布;CLDAS资料偏差日变化范围为-0.05—0.05 ℃,波动幅度较小,没有明显的变化特征。5） 两种格点资料均能较好反映大部分站点的低温日数变化,但对于高温日数变化,ERA5 Land资料偏差较大,CLDAS资料偏差较小。     

MODIS反照率产品在模拟北京气温中的应用

地表反照率是制约地表能量收支平衡的基本因子,其变化会影响气温和降水等气象要素,进而影响区域乃至全球的气候。文中使用WRF模式,设计两组反照率敏感试验,探讨地表反照率参数对近地面2处气温模拟精度的影响。结果表明:(1)当北京地区地表反照率增大(减小)0.05时,气温相应降低(升高)0.1～0.5 K,气温变化从城区到郊区有一个明显的降幅,感热通量和潜热通量也相应减小(增大),且变幅主要为0～13 W/m2;(2)将控制试验和MODIS反照率敏感试验模拟结果与实况对比分析发现,两种试验的模拟结果偏低,但应用卫星反照率产品后,气温升高约0.2～0.7 K,更接近实际,即应用MODIS反照率产品替换WRF模式中原有反照率能进一步提高气温的模拟精度。