地表非均匀性对区域平均水分通量参数化的影响

次网格尺度地表非均匀性对于网格区平均通量具有重要影响。若将网格区视为均一地表，并不能真实描述地-气通量交换过程，且可造成很大误差。文中从理论上证明，区域平均水分通量的变化率可分解为两部分：第一部分为区域水分通量的算术平均变化率；第二部分为非均匀性所引起的水分通量变化率扰动，它与区域内土壤水分空间分布的变差系数有关。数值试验表明，地表土壤水分的水平空间变差系数集中反映了区域内土壤水分分布的非均匀程度，不同土壤对同样的非均匀程度其敏感性是不同的。变差系数愈大，非均匀性愈强，在相同的土壤水分平均值下，不同土壤类型对地表非均匀程度的敏感性并不相同。例如沙土和粘土受非均匀性的影响就可相差数十倍。     

利用天宫一号高光谱红外谱段估算青藏高原地表通量与蒸散量

利用天宫一号高光谱红外谱段,结合准同步的Aqua MODIS (MYD021KM) 资料,在对地表特征参数估算的基础上,利用地表能量平衡系统模式计算藏北高原地区的地表通量与蒸散量.结果表明基于天宫一号高分辨率高光谱红外谱段的地表通量与蒸散量估算结果和地表实际状况吻合,具有很大的应用潜力.     

非均匀植被地表全极化散射的高分辨率雷达图像的模拟

用自然地表非球形散射体全极化一阶散射的Mueller矩阵解，在选定高空间分辨率条件下，计算具三维空间结构与非均匀分布的植被地表的全极化后向散射。用射线跟踪法，按射程计算将散射投影在平面图像对应单元的像素点上，得到自然地表的雷达图像模拟。改变非均匀地表的组成，如树木数目与高度、下垫地表、隐藏目标等，产生各种条件下自然地表景象产生的雷达图像模拟。作为一个对比，模拟图像与机载SAR图像在散射量级以及P，L，C波段多通道散射的物理解释上作了比较。     

用于地表能量交换的动态地表特征模式

对于全球性气候变化的研究,应用现有的气候预测模式,很难解释、预测其生成、发展、演变规律及其内部机制.研究气候变化的手段主要是通过气候数值模拟.到目前为止,气候数值预测模式已经有几十种之多,但都存在着意义上的不确定性.问题主要在于模型运行方向上的非客观性静态的初始边界场与动态的地-气过程之间的矛盾.随着模型的运行超过某一时间尺度后,这种初始场已不能影响模型的运行方向,由于现有气候模式的局限性,因而必须借助新的技术手段建立新的模型.该文发展了一个用于地表能量交换研究的动态地表特征模式,包括地表特征数据的建立,地表反照率、温度和粗糙度的反演和计算.     

非均匀地表蒸散遥感研究综述

本文评述了目前常用的遥感估算地表蒸散方法,包括地表能量平衡模型、Penman-Monteith类模型、温度—植被指数特征空间方法、Priestley-Taylor类模型和其他方法。然而使用这些方法估算地表蒸散时会面临严重的尺度效应,而产生尺度效应的根本原因之一是地表异质性,在分析了非均匀下垫面对水热通量遥感反演造成的影响后,介绍了面积加权、校正因子补偿与温度降尺度3种尺度误差纠正方法;并从地面观测实验的角度简述了非均匀下垫面水热通量真实性检验的研究;最后探讨了将来建立更具时空代表性的非均匀下垫面地表蒸散遥感估算模型可能会面临的一些挑战。     

基于能量的地表反照率遥感反演方法研究

从能量传输方程入手，推导出地表入射辐射通量密度的简便计算公式； 根据反照率定义，提出基于能量的地表反照率反演新方法。用鄱阳湖地区TM遥感数据试验，其误差为4.91%。该方法不但简便易行，所需野外数据较少，物理意义明确，而且省去了窄波段反照率的计算过程，是一种遥感反演区域反照率的好方法。     

青藏高原那曲地区MODIS 地表温度估算

地表温度是区域和全球尺度陆面过程研究中的一个关键参数,利用遥感卫星资料反演得到的地表温度数据在气象、水文和生态领域研究中有重要作用.本文基于改进后的针对MODIS 数据的分裂窗口算法,对MODIS L1B 卫星数据进行实用而简便的云检测处理,并根据青藏高原陆地、水体和冰雪等常见下垫面状况的遥感影像分类结果,反演得到了2007-01-03 、04-18 、06-12 和10-02 四日的无云下垫面地表温度.最后,将Sobrino 结果在青藏高原那曲地区与MODIS 日地表温度产品及CAMP/Tibet 观测站地表温度数据进行了对比验证分析.结果表明,该方法得到的地表温度结果与MODIS 数据产品具有较好的一致性,并且地表温度结果与地面观测数据(去除可疑点后)的平均误差仅为1.435 K .     

HJ-1卫星数据估算地表能量平衡

利用遥感数据估算和监测地表能量平衡的研究和应用一直以来都是学术探索的前沿和焦点,目前针对国际主流卫星数据(如MODIS,Landsat TM等)的算法研究有很多,且在不同的尺度上发展了一系列遥感技术和应用方法。本文以环境一号卫星(HJ-1)数据为主要数据源,研究和分析了地表能量平衡遥感估算方法。在下行短波和长波辐射,以及地表净辐射估算的基础上,重点研究了地表显热和潜热通量(蒸散)的估算方法,针对辐射温度代替空气动力学温度所引起的误差校正,对比分析了基于KB-1系数的热力学粗糙度长度,以及附加阻抗两种方法。使用2010年HJ-1B数据反演得到海河流域地表能量平衡各分量瞬时值,利用3个地面站点的测量数据对反演结果进行验证和误差分析。结果表明下行短波辐射的反演误差是地表净辐射反演误差的主要来源,地表温度的反演精度以及地表粗糙度的模拟精度是影响显热通量反演精度的主要因素。利用两种方法估算的显热通量趋势基本一致,但KB-1系数法的反演结果一般低于附加阻抗法。在下垫面较为复杂的区域,模型结果误差较大,需要更加精细的模型以刻画地表非均匀性的影响。     

青藏高原地表冻融循环与植被返青期的变化趋势及其气候响应特征

青藏高原特殊的地理环境使其对全球气候变化十分敏感,所以研究其地表冻融循环和植被返青期的时空动态对于回顾和预测青藏高原对全球气候变化的响应具有重要意义。本文通过利用双指标地表冻融状态识别算法和被动微波亮温数据(SMMR、SSMI和SSMIS)来获取青藏高原长时间序列(1982年—2013年)逐日地表冻融状态,通过对GIMMS全球植被指数数据产品进行NDVI的滤波重建和返青期提取来获取青藏高原植被长时间序列(年份)的返青期;并且分析了地表冻融循环和植被返青期的变化趋势、相互关系及对青藏高原气候变化的响应特征。总体来看,在空间上,青藏高原的地表冻结集中发生在10月30日至次年4月2日,平均地表融化首日集中在5月12—27日,平均植被返青期集中在5月19—29日。植被返青期平均发生在地表融化首日后的3.94±5.58日,两者具有显著的相关关系(R=0.51,P=0.003)。青藏高原的地表融化首日和植被返青期在1982年—2013年间经历了推迟、提前再推迟的3个过程,融化时间和返青期在1982年—1987年分别以1.93±1.81 d/a和0.28±1.01 d/a的速度推迟;在1987年—2006年分别以0.67±0.20 d/a和0.13±0.16 d/a的速度提前;在2006年—2013年分别以0.97±0.84 d/a和1.04±0.52 d/a的速度推迟。中国气象局布设在青藏高原的CMA气象站的温度数据表明,高原的春季地表0 cm土壤温度呈持续上升的趋势,而植被返青期和地表融化首日并未持续提前,这可能是由几十年来高原不同地区降水等其他环境因素变化的差异造成。同时在气温持续升高期间,植被返青期的返青温度阈值也不断具有上升的趋势(R=0.72,P0.001),这可能与植被适应气候变化的自身调节能力有关。     

基于遥感技术的区域地表蒸散研究进展

遥感技术的发展为大面积的区域地表蒸散(evapotranspiration,ET)反演和估算提供了一种新的手段,国内外学者围绕该领域在理论和技术方法上开展了大量研究。能量平衡原理是遥感估算地表ET的理论基础,由此发展出多种遥感ET模型与算法。在分析几种常见ET模型算法的基本原理及优缺点的基础上,阐述了不同方法的适应性及相关研究进展情况,提出了目前遥感ET研究所存在的问题,展望了遥感ET的发展趋势。     

从ASTER和Landsat／TM卫星数据反演日本千叶地区地表反射率和气溶胶光学厚度分布

在卫星遥感大气研究中，已有的精确反演海洋表面反射率和其上空气溶胶光学厚度分布的算法，由于陆地地表像元反射率的不均一性，使得这些方法在应用于陆地表面反射率的反演中具有一定的局限性。而利用三步校正法可以去除地表邻近像元的影响，从而消除这种局限性。文中介绍了三步校正的算法，并对日本千叶地区ASTER卫星数据进行了大气和地表邻近像元的影响校正，精确地反演了该地区的地表反射率，通过地表反射率和气溶胶光学厚度之间的关系计算得到了气溶胶光学厚度的分布。同时证明了在洁净天反演的地表反射率可以应用于反演同一季节中非洁净天的气溶胶光学厚度分布，这样不但减小了气溶胶模式选择的影响，而且实现了在缺少太阳辐射计数据情况下获得气溶胶光学厚度分布的目的。     

NOAA/AVHRR的分裂窗算法在地表温度反演中的应用

以吉林西部为研究区域,建立以NOAA／AVHRR卫星资料进行地表温度反演的参数化模型。利用2000年7月5日的AVHRR资料,在4种常见地表温度反演分裂窗算法的对比分析基础上,选用Coil和Caselles提出的分裂窗算法,获得研究区地表温度,为地表蒸发量遥感计算提供必要的地球物理参数。     

应用NOAA/AVHRR数据测算局地水稻种植面积方法研究

本文采用在模糊监督分类中增加迭代过程的方法－－模糊监督分类一迭代法,在分解混合像元的基础上,利用ＡＶＨＲＲ数据求算水稻种植面积。根据稻田与旱地存在温度差异的特点,在分析ＡＶＨＲＲ数据统计特征的基础上,增加了第３和４两通道参加模糊监督分类,从而增加了分类橡元值矢量维数,增强了对水稻的鉴别能力。反采用的迭代法是收敛具有效的,经本方法输出的水稻种植面积百分含量图与实际水稻分布十分吻合,测算出的面积值与Ｔ     

利用多源遥感数据反演城市地表温度

目前利用单通道热红外遥感数据反演地表温度的方法有大气校正法、单窗算法和普适性单通道算法,使用这3种算法反演地表温度时的一个关键问题就是需要获取大气参数。目前大气参数的获取主要根据近地表(地表2m左右的高度)的大气水分含量或湿度和平均气温的观测值来估计,这种方法只能获得个别点上的数据,而无法获取面上像元尺度的大气参数。本文利用多源遥感数据的优势,首先利用MODIS近红外数据,在像元尺度上获取温度反演中所需大气参数——大气水分含量,再利用同时相的Landsat ETM 影像,采用Jim啨nez-Mu oz和Sobrino的普适性单通道算法反演地表温度。研究结果表明,多源遥感数据的综合应用是城市地表温度反演的有效途径与方法,可获得较合理的地表温度反演结果。     

中国小比例尺卫星影象地图的设计与制作

利用数字化的NOAA AVHRR数据进行小比例尺、准同步宏观制图是一种低成本和快速的制图方法。笔者应用本文方法制作了第一幅小比例尺的、完整的中国假彩色卫星影象地图。它包含了全部的南中国海,这是使用其他的遥感数据(如陆地卫星或SPOT卫星)难以做到的。该图采用了热红外、近红外和可见光的红波段所构成的假彩色合成方案,提供了丰富的色彩和影象信息。本图制作时实施的数据处理内容包括:地图投影变换、影象反差增强和锐化、彩色平衡调整、去云处理和海陆分离处理、利用植被指数原理的影象时相修正和数字镶嵌操作等。根据影象地图的载负量和视觉效果,图上精心选取并设计了地理要素、地图符号和注记。该图是应用遥感新技术开发的地图新产品,被十七届国际摄影测量与遥感会议选为展示成果,并被该会评为获奖成果。     

基于多时相Landsat TM/ETM的阿尼玛卿山冰川变化监测

采用遥感及地理信息系统技术,利用多时相Landsat TM/ETM影像和数字高程模型(SRTMDEM),结合中国冰川目录,获得阿尼玛卿山地区不同年份的冰川范围,进行冰川变化监测。综合分析该冰川的变化情况,计算冰川进退变化速率,并对其中4个变化较大的冰川进行详细的分析统计。结果表明:从1991年至2009年,阿尼玛卿山地区既有退缩冰川也有前进冰川,其中冰川退缩面积为15.30km2,前进面积为4.46km2。总体面积持续退缩,其中退缩最大的冰川长度缩短了900m,其它冰川也存在不同程度的变化。     

Monitoring the source of trans-national dust storms in north east Asia

Abstract

The vast expanse of the Gobi desert across the Mongolian plateau experiences frequent dust storms. In this isolated region remote sensing techniques can provide an effective measurement of dust storms. Brightness temperature channels 4, 5 of AVHRR/NOAA satellite data, emissive bands of MODIS/TERRA satellite data and meteorological station measurement data were used and tested for dust and sandstorm mapping in the desert area of Mongolia and northern China. The differences between thermal bands in combination with geographic information system (GIS) layers were used for mapping in this study. The results show that dust and sand storm maps can be achieved from emissive bands for monitoring of dust and sandstorms. Most active dust storm sources can occur in truly remote areas where there is little or no human activity, although many sources are associated with areas where human impacts are well documented. Thus, on a regional scale dust mobilisation appears to be dominated by natural sources.     

咸海面积萎缩对区域地表温度的影响

水体对区域气候调节起着极其重要的作用,近几十年间咸海的水位剧烈下降和湖泊面积不断萎缩,势必会对咸海地区的气候产生重要影响,分析咸海地区地表温度的变化对于研究水体与其周边地区地表温度的关系具有重要意义。利用咸海地区中分辨率成像光谱仪（moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS）地表温度产品MOD11A2,基于空间分析法研究咸海面积变化对区域地表温度的影响和作用。结果表明:（1）相比于咸海表面温度,研究区内分别有93%和69%的研究区域日间和夜间地表温度均有上升的变化趋势;（2）咸海对区域地表温度直接影响范围大致在沿湖边界30 km的范围内;（3）随着咸海面积的快速萎缩,各土地覆盖类型区域与咸海的地表温差均呈现上升的变化趋势,咸海的区域温度调节功能逐渐减弱。     

基于NOAA/AVHRR的中亚地区荒漠化动态变化监测

本文通过对影像特征的荒漠化解译,监测荒漠化土地面积和荒漠化程度,分析探讨1989年至2009年中亚地区荒漠化的变化趋势。结果表明本文所采用的监测方法,具有一定可靠性和实用性,能够对中亚地区进行快速地荒漠化的宏观实时监测。     

青藏高原地区大气加权平均温度模型的构建

加权平均温度(Tm)是将天顶湿延迟转换为大气可降水量的关键参数,针对青藏高原地区海拔高、地形起伏大、水汽高度分布复杂的特点,本文利用2010—2014年GGOS Atmosphere Tm格网数据和地表高程数据建立Tm垂直递减率函数,进而建立一种顾及Tm垂直递减率变化的适合青藏高原地区的新模型(QTm模型).此外,利用...