基于TM卫星影像获取北京市水体密度指数与植被覆盖指数的方法

以北京市为研究区域,分析了该区域的TM(Thematic Mapper;专题制图仪)卫星影像特征,探讨了水域、农田、林地、草地、城市用地以及云和云影在TM的7个波段上的光谱可分性,提出了NDCI(Normalized Difference Cloud Index;归一化云指数),分析建立了基于NDCI、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index;归一化植被指数)、NDBI(Normalized Difference Built-up Index;归一化建筑指数)、MNDWI(Modified Normalized Difference Water Index;改进型归一化水体指数)和坡度数据的简单决策树模型,对研究区的几类主要地物、云和云影的信息进行了提取,并对结果进行了精度评价.在GIS支持下计算了水域、林地、草地和农田的面积,计算了北京市2005年第3季度的水体密度指数和植被覆盖指数.结果表明:该方法的总体提取效果较好,在分类过程中阈值的选取简单、有效,分类结果能够满足计算水体密度指数和植被覆盖指数的要求,从而将遥感技术运用到生态质量气象评价中去,并取得了较为满意的结果.     

基于遥感的广西生态质量气象评价方法研究

以EOS/MODIS及TM/ETM卫星资料为主要数据源,对广西生态质量气象评价指标中的植被覆盖指数、水体密度指数、土地退化指数及灾害指数4个指标信息的提取进行了方法研究,并结合地面气象观测资料,以2008年第一季度为例以地市级为评价单元进行了广西生态质量气象评价,其结论对广西生态省建设工程及北部湾经济区的发展具有客观、科学的指导意义.     

稻飞虱发生发展气象指数估算模型

稻飞虱是危害中国水稻的主要害虫之一,其迁飞和滋生蔓延与气象条件关系十分密切,分析气象条件对稻飞虱的影响,有利于及时采取相应的防治措施。该文从稻飞虱气候生态及生物学特点入手,研究不同气象要素对稻飞虱迁入和滋生繁衍的影响规律,并对气象要素进行无量纲量化归一处理,构建稻飞虱迁入气象指数估算模型和稻飞虱滋生繁衍气象指数模型,进而构建稻飞虱发生发展气象指数模型和气象指数累积模型,在此基础上可进行气象条件对稻飞虱发生发展的条件的监测预报。     

基于MODIS数据的水体识别指数方法的比较研究

从典型地物光谱曲线分析入手,MODIS数据的第7、2、1波段对植被、陆地、水体区分明显。本文对长三角太湖流域地区,采用MODIS数据以五种常水体识别进行水体信息提取,然后分别从目视解译效果、水体区分度的计算和提取的水体面积三方面来对这五种指数方法进行比较和评价。结果表明,在应用MODIS数据进行水体识别时,比值植被指数（RVI,Ratio Vegetation Index）和混和水体指数（CIWI,Combined Index of Normalized Difference Water Index）模型的目视解译效果较好,且CIWI指数具有水陆区分度较大和水体面积提取精度较高的优点。     

基于RSEI指数的丹霞山生态质量评价

基于2017—2021的Landsat8/OLI影像，综合湿度、干度、热度、绿度4个指标，通过空间主成分分析方法(PCA)构建RSEI综合指数指标，借助遥感质量从空间和时间角度分析丹霞山近5年生态质量变化。结果表明：(1)RSEI指数可以从绿度、湿度、干度和热度4个生态角度综合表达丹霞山的生态质量，绿度和湿度对生态质量起积极作用，其中绿度对RSEI的贡献度最大，表明植被是丹霞山生态系统最重要的影响因素；(2)近5年丹霞山RSEI指数均在0.68以上，其中2021年较2017上升了20.6%,表明丹霞山的生态质量整体水平较高，且生态质量呈上升趋势；(3)2021年生态质量为良级以上的面积占了丹霞山绝大部分面积，生态质量为优级的面积较2017年增幅达到65.94%,表明近5年丹霞生态质量提升明显。     

基于前期降水指数的气象干旱指标及其应用

从气象干旱定义出发,考虑干旱累积效应,借鉴前期降水指数（API）和标准化降水指数（SPI）,建立基于标准化前期降水指数（SAPI）的逐日气象干旱指标,并利用1961-2010年全国632个台站的气象资料分析SAPI的适用性特征。结果表明：逐日SAPI曲线呈典型“锯齿型”特征,在降水持续偏少时段平稳下降,克服了基于“等权累加”建立的综合气象干旱指数由于前期降水移出计算窗口而导致的“不合理旱情加剧”问题,能够精细刻画干旱发生、发展和结束过程。SAPI敏感性分析表明,加剧一个干旱等级需要的无雨日数在降水越少的季节（地区）越多, 减缓一个干旱等级需要的日降水量在降水越少的季节（地区）越少。各等级旱日频率总体上与理论频率一致。降水量较少的季节（地区）,轻旱、中旱及总旱频率略高于降水量较多的季节（地区）,而重旱、特旱频率时空特征相反。1961-2010年全国平均各等级旱日频率均呈下降趋势,其中特旱较为明显,但具有复杂的时空特征：9-11月各等级旱日频率显著增加,其余月份以减少为主;各等级旱日频率总体上呈“西减东增”趋势。     

基于卫星数据的北京市生态质量气象评价方法研究

针对目前生态质量气象评价在气象业务开展中存在的问题,采用“3S”技术,结合地面气象观测资料,开展了以卫星数据为主的北京地区的生态质量气象评价方法研究,重点对植被覆盖指数与土地退化指数进行了方法研究,并以北京2006年第二季度为例开展了以区县为评价单元的生态质量气象评价,评价结果与实际较为一致。研究结果表明：基于卫星数据的生态质量评价指标信息提取及评价方法具有实践意义。     

不同时间尺度下气象旱涝强度评估指数

基于逐日气象干旱指数,构建了可以反映某一时段内气象旱涝强度的标准化阶段气象旱涝强度指数 (staged meteorological drought intensity index, I_SD) 和阶段气象旱涝时间分布状态的标准化阶段气象旱涝空间分布差异指数 (staged meteorological drought discrepancy index, I_SDD)。以构建昆明月尺度的I_SD和I_SDD为例说明了阶段气象旱涝指数的构建方法,通过对不同时段降水距平百分率、I_SD, I_SDD和标准降水指数 (standardized precipitation index, I_SP) 的对比分析,结合降水及逐日气象干旱指数 (multi-scale standardized precipitation index, I_MSP) 的演变,验证了I_SD和I_SDD的有效性。对于任一站点的不同时间尺度,两个指数可以在日尺度到年尺度乃至更大的时间尺度上进行计算,通过Boltzmann函数来构建I_SD和I_SDD的方法具有很好的拓展应用性,其他气象干旱指数也可以采用该方法来构建阶段干旱指数。     

青藏高原东坡一座生态优异四季舒适的城市——雅安市生物气象指标和生态质量气象评价

本文基于较详尽的资料,计算了雅安市的酷热指数(HI),寒冷指数(CI),人体舒适度气象指数(BCMI)等小气候对人体影响的生物气象指标。进行了雅安市小气候对人体影响的生物气象指标评价,利用月平均BCMI等级数据,将雅安市的生态旅游气候资源和国内部分著名旅游城市进行了比较。并利用2007年资料,在四川省背景中进行了雅安市生态质量气象评价。结果表明:(1)雅安市全年属于“大部分人感觉舒适”的气候区。(2)雅安市一年内“旅游舒适期”和“旅游最舒适期”分别高达210~270d和120~180d,“旅游最舒适期”主要在夏季。(3)与国内部分重要旅游城市比较,在全国范围内雅安市属于具有最优气候地区之一。(4)雅安市的生态质量是四川省最好的,在全国也属于最好地区之一。     

干旱指数在山西逐日监测中的适用性研究

综合气象干旱指数(CI)和标准化降水指数(SPI)在逐日监测中往往会出现干旱突然加重的现象,这是由于某时段内每日降水量对当前干旱的发展贡献是等权重的。本文基于线性递减非等权重的方法对CI进行了修正,同时对加权降水量(WAP)进行了标准化(Standard WAP Index,SWI)。以山西为例,通过对比CI修正前后,即CI和CI_new(CI修正后),与SPI和SWI在不连续加重现象(UED)的总体分布、典型事例干旱演变特征以及与土壤湿度相关性等方面的差异,分析了4种干旱指数对山西逐日干旱演变的监测能力。结果表明:1)CI_new出现UED的次数较CI有了明显下降,SWI出现UED的次数也比SPI有了大幅的减少,且SWI在这4种指数中是出现UED次数最少的指数;2)CI_new和SWI较CI和SPI与同期土壤湿度的相关性均有所提高,表明修正后的CI_new和SWI更加符合土壤湿度的变化,更能反映土壤干旱的演变规律。针对干旱发展过程中不连续加重的现象,通过非等权重方法有效地减少了该现象的发生。     

东北地区玉米热量指数的预测模型研究

利用1961~2000年逐月气温资料计算了东北地区分省和全区玉米的热量指数。通过对热量指数和大气环流资料的统计分析,建立了6个预测玉米热量指数的模型,各模型都能较好地预测东北地区各省及全区的玉米生长发育期间的热量状况。检验结果可以看出,所有模型的准确率较高,且稳定性较好,6个模型预测玉米热量指数的平均相对误差都在7%以下,说明了各模型都具有较好的预测能力。其中辽宁省的相对误差最小,平均在2%以下,预测效果最好,黑龙江省的平均误差最大,也都在4.5%~7%。     

气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

Adaptation of agriculture to warming in Northeast China

Northeast China comprises Heilongjiang, Jilin and Liaoning Provinces, with a total area of 790,000 km² and a population of about 107 million. Northeast China, located at relatively high latitudes, (from about 39 to 53°N), is one of the coolest regions in China with long and cold winters, a short growth season and frequent cold extreme events, which are adverse to agricultural production. However, since the 1980s, Northeast China has experienced significant warming with annual mean temperature rising by 1.0–2.5°C. The increase of accumulated temperature, the extension of the growth period and the recession of summer cool disasters all contributed to improved conditions for crop growth and led to a northward movement of the agricultural climate zone. In addition, the adaptation to warming including the adjustment of crop composition and structure as well as the adoption of advanced technologies greatly facilitated agricultural development. As a result, total grain production in the region increased rapidly. This paper describes in detail climate change, adaptation measures and final agricultural outcomes, alongside with economic and political factors and the role of different political actors in Northeast China.     

基于热量指数的东北春玉米冷害指标

构建春玉米冷害指标是冷害研究的基础,对我国春玉米安全生产和品种布局具有重要参考意义。以我国东北三省春玉米为研究对象,以具有明确生物学意义的热量指数为春玉米冷害指示因子,利用气象资料、春玉米生育期资料和冷害灾情资料,计算春玉米不同生育阶段平均热量指数,建立春玉米冷害样本序列,基于K-S分布拟合检验和95%置信区间上限阈值的方法,厘定春玉米冷害指标阈值,构建我国东北春玉米不同生育阶段冷害指标,并采用独立的春玉米冷害灾情样本验证指标的合理性。研究结果表明:东北三省春玉米冷害指标在生殖生长和营养生长与生殖生长并进期热量指数的阈值较高,营养生长期略低;指标验证结果与历史灾情记录完全吻合的比率为80.0%,完全吻合和相差1级的比率为100%,且各灾害程度验证得到的准确率均高于75%。     

两次秋季北上台风引发东北地区暴雨的水汽特征

利用ERA5 0.25°×0.25°高分辨率再分析资料、实况融合降水资料、台风最佳路径数据集、HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model)后向轨迹追踪模型等资料,对2019年13号台风"玲玲"和2012年15号台风"布拉万"引发东北地区暴雨的水汽特征进行分析。研究表明:两次台风最大湿层厚度达200 hPa附近,700 hPa以下比湿大于10 g·kg^-1,高比湿主要集中在850 hPa以下的低层,台风的水汽分布具有明显的非对称结构特征。整层积分水汽通量散度与暴雨落区有一定的对应关系,尤其和降水强度对应。东北地区周边海域的水汽对东北暴雨的水汽供应很关键,源在日本群岛东部的西北太平洋的东南水汽通道是最重要的水汽通道。西南太平洋或阿拉伯海,包括欧拉方法研究发现的孟加拉湾较远距离的水汽输送存在,但是并非是东北台风暴雨的主要贡献者。     

A Study on Water Vapor Transport and Budget of Heavy Rain in Northeast China

The characteristics of moisture transport and budget of widespread heavy rain and local heavy rain events in Northeast China are studied using the NCEP--NCAR reanalysis 6-hourly and daily data and daily precipitation data of 200 stations in Northeast China from 1961--2005. The results demonstrate that during periods with widespread heavy rain in Northeast China, the Asian monsoon is very active and the monsoonal northward moisture transport is strengthened significantly. The widespread heavy rainfall obtains enhanced water vapor supply from large regions where the water vapor mainly originates from the Asian monsoon areas, which include the East Asian subtropical monsoon area, the South China Sea, and the southeast and southwest tropical monsoon regions. There are several branches of monsoonal moisture current converging on East China and its coastal areas, where they are strengthened and then continue northward into Northeast China. Thus, the enhanced northward monsoonal moisture transport is the key to the widespread heavy rain in Northeast China. In contrast, local heavy rainfall in Northeast China derives water vapor from limited areas, transported by the westerlies. Local evaporation also plays an important role in the water vapor supply and local recycling process of moisture. In short, the widespread heavy rains of Northeast China are mainly caused by water vapor advection brought by the Asian monsoon, whereas local heavy rainfall is mainly caused by the convergence of the westerly wind field.     

雨养玉米农田水热交换的环境控制机理研究

基于连续3年的涡相关观测数据分析了雨养玉米农田水热交换的环境控制机理.结果表明:热量(辐射与温度)与水分(土壤含水量与大气水汽压亏缺)因子是控制农田水热交换的关键因子,但随着研究时间尺度变化,其作用强度显著不同.当研究时间尺度由小时—日—月—季—年逐渐增大时,热量因子对玉米农田水热交换的影响逐渐减弱,而水分因子的影响却逐渐增强.因而,模拟玉米农田水热交换,以小时时间分辨率模拟时,能量输入应以辐射为主;以月为时间分辨率时,能量输入应以温度为主,可以提高模拟精度.另外,不同水文年型控制雨养农田水热交换的主要因子也有显著差异.湿润年,土壤水分充足,决定蒸发强度的可用能量是限制水分交换的关键因子;偏干年,农田水热交换受制于水分与能量的双重制约.因此,在估算半干旱地区水热交换时,同时还应关注不同水文年型的迥异环境控制机理,以提高不同时间尺度模型模拟精度.     

东北春玉米生长发育气象条件的适应性分析

统计分析１９８１－１９９０年东北地区３０个试站的气象资料，物候资料和春玉米产量资料。建立光，热，水等资源条件与产量变化之间的统计关系，从而确定出各地种植春玉米的适应性指数及等级。     

东北地区冬季气温对海温异常响应的研究

利用HadISST OI海温和中国东北地区92站逐日气温资料,使用广义平衡反馈分析方法(GEFA)结合EOF分析方法(GEFA-EOF)研究了近50a中国东北地区冬季气温对海表温度异常(SSTA)的响应.结果表明:对于热带和北半球中纬度5个海盆来说,东北地区冬季气温异常与同期热带大西洋和北大西洋海温异常有密切关系,与其他海盆关系不显著;热带大西洋的"正—负—正"三极型模态(TA3)以及北大西洋纬向上"正—负—正"三极型模态(NA3)分别对东北地区冬季气温的异常偏低和偏高有显著的强迫作用,且对北部地区的强迫作用大于南部地区.热带大西洋和北大西洋对东北地区冬季气温异常影响的可能途径为:热带大西洋TA3模态通过在北半球激发的"正—负—正"的遥相关波列,致使东亚大槽移至贝加尔湖地区,有利于极地冷空气南下至东北地区,导致该地区的冷冬;北大西洋的"正—负—正"三极型模态(NA3)直接响应使得东亚大槽减弱消失,极地冷空气南下受阻,导致该地区冬季气温异常偏高.     

Characteristics of an Explosive Cyclone over Northeast China Revealed by Satellite Water Vapor Imagery

In this paper, an explosive cyclone(EC) that occurred over Northeast China in the spring of 2016 is studied by using 6.7 μm FY satellite water vapor(WV) imagery and NCEP(1°×1°) reanalysis data. Moreover, the evolutions of the upper-level jet stream(ULJ), the vertical motions, and the potential vorticity(PV) are analyzed in detail. Results show that different shapes of the WV image dark zones could reflect different stages of the EC. At the pre-explosion stage, a small dark zone and an S-shaped b...