多源遥感数据协同的我国草原积雪范围全天候实时监测

草原积雪信息的获取对于确定草原雪灾的影响范围与灾情等级等具有重要意义。基于光学遥感与微波遥感应用于草原积雪监测的各自优缺点,提出了将光学MODIS数据与被动微波AMSR-E数据有效协同进行我国草原积雪实时监测的业务流程,阐述了相关算法和实现步骤;进而结合农业部要求,对我国雪灾最严重的省区之一——内蒙古草原2007年12月1日至2008年1月20日期间的雪灾状况进行了全天候实时监测,取得了实际监测效果,成功地获取了总计达到51天的连续监测数据,揭示出了监测时段期内蒙古草原积雪发生的时空状况。所提出多源遥感数据在我国草原积雪监测中协同应用算法及其技术路线实现了对草原积雪的全天候实时监测,可应用于我国草原积雪监测的业务化运行,可提升我国雪灾减灾应急基于先进遥感手段的应用水平和监测精度,积极服务于国家雪灾应急减灾的迫切现实需求。     

中国北方草原区积雪遥感监测——2007.10～2008.3期间

着眼于我国草原防灾减灾以及国家开展重特大雪灾应急响应工作的极迫切现实需求,基于NASA MODIS数据,以天为监测(响应)时间单元,以旬为监测集成时段,对2008年春节大雪灾期间我国草原积雪状况实现了系统的遥感监测,获取了2007年10月至2008年3月期间中国北方9省区草原积雪发生范围及其面积等数据信息,揭示了监测期间我国草原积雪发生的时空特征。青藏高原与内蒙古为我国持续降雪的核心区域,其他地区降雪情况随时间出现一定的波动;除东北地区外,积雪面积均在1月下旬达到最大值;各省区草原积雪面积占草原总面积的比例随时间的变化总体持续增加。     

基于MODIS与AMSR-E数据的中国6大牧区草原积雪遥感监测研究

内蒙古、新疆、西藏、青海、甘肃和四川的草原区这6大牧区是中国重要的畜牧业生产基地,也是雪灾频发的区域,及时、准确地获取6大牧区雪情时空特征对于防灾减灾,指导畜牧业生产有着重要的现实意义。光学遥感与微波遥感各具优缺点,综合运用MODIS和AMSR-E数据构建草原积雪遥感监测模型,以日为监测单元,以旬为多日合成时段,对中国6大牧区在2008年10月上旬至2009年3月下旬间的草原积雪覆盖范围进行监测,并对监测结果进行检验,以此说明MODIS与AMSR-E数据在雪灾监测方面协同监测的可行性,为其他雪盖遥感监测研究提供参考。     

青海南部冬季积雪和雪灾变化的特征及其预评估

利用1961-2003年青海南部牧区气象台站观测的气温、降水、积雪资料,用气候诊断方法分析了该地区积雪等气候要素的年代际演变特征以及雪灾变化的成因。结果表明:20世纪60-90年代冬季,青南牧区中雪和大雪出现的站次以及雪灾出现的站次有逐步增多的趋势,降雪量和地表平均积雪量每10 a分别增加1.454 mm、9.861cm,单站积雪量在4 100 m左右的高度上增加比较明显,冬季降雪和积雪增加的趋势和新疆完全一致。典型多(少)雪年500 hPa高度距平场高原西部与中国东部地区为“- ”(“ -”)型。未来10 a冬季积雪增多的趋势仍将维持,雪灾发生的几率仍然偏大。     

青海南部牧区前冬积雪变化及其预测的关系模型研究

利用1961-2008年青海南部牧区地面气象观测资料、74个环流特征量和北半球500 hPa高度场网格点资料,整理了地表积雪序列和雪灾年表,并对积雪的变化趋势和雪灾发生的机理进行了研究。结果表明,1961-2008年青南牧区共有16 a发生积雪灾害,占总年数的33.33%。在4 450 m以下,累计积雪量随海拔高度的升高而增加,在4 451 m以上,累计积雪量随海拔高度的升高而减小。典型多积雪年新地岛地区的冷空气偏强、高原低值系统活动偏多,新地岛的冷空气容易沿偏西北路径侵入青南高原与高空槽前的暖湿空气汇合,形成云雨的物理条件充分,降雪多、积雪厚。典型少积雪年环流形势与上述基本相反。10-12月北美区极涡面积偏大和欧亚经向环流偏强、10月欧亚经向环流偏强、11月大西洋欧洲环流型E型日数偏多、12月大西洋副高北界位置偏北均有利于前冬青藏高原高度场的偏低和青南牧区累计积雪量的偏多。这些环流因子在相反的配置下,容易导致青南牧区累计积雪量的偏少。前冬模拟预报方程对典型多积雪年和1993年以来的积雪变化趋势全部预测成功。     

新疆典型流域积雪遥感信息系统数据库的建立

天山山区冬季积雪深厚,稳定积雪期较长,利用积雪遥感图象可以动态监测大面积的积雪变化,有效地调查大范围的积雪资源状况,积雪遥感监测和积雪遥感制图涉及多方面的资料,积雪数据库是积雪遥感监测系统必不可少的一部分。本文就新疆典型流域积雪遥感信息系统数据库的建立,数据库之间的数据格式转换,接口,可视化界面等进行讨论。     

中尼公路雪害及防灾对策

本文在大量野外实地调查基础上，通过对中尼公路沿线吹雪、积雪和雪崩成因背景的分析，揭示了中尼公路雪灾的分布规律和形成机制，并提出各类雪灾的防治对策。对康山桥特大雪崩灾害进行了深入研究，提出了可供实施的整治方案及进一步工作的建议，对中尼公路整治必建工程具有重要的指导意义。     

宁夏区域性强沙尘暴卫星遥感监测系统

应用GMS-5或YF-2静止气象卫星云图资料，依据不同目标物(如水体、地表、沙漠、地面积雪、中高云、低云、扬沙、沙尘暴)在红外通道、可见光通道、水汽通道的平均灰度及光谱响应曲线的差异，利用多参数条件下的分类合成处理与评估技术，确定了宁夏及周边地区沙尘区(扬沙和沙尘暴)在静止卫星云图各通道中灰度阈值，建立了集信息综合分析和动态监测为一体的沙尘暴客观评估和实时监测系统。     

西藏高原不同时段雪灾的空间分布及大气环流特征

利用西藏高原38个气象站自建站以来至2008年的10月至翌年4月逐日积雪资料,依据积雪深度和积雪持续日数两项要素组合的雪灾等级指标,分析了前冬、隆冬和春季3个时段西藏高原不同等级雪灾空间分布。结果表明：主要有3个雪灾发生高频中心区,即以聂拉木为中心的喜马拉雅山脉中段区、以嘉黎为中心的那曲地区中东部区及以错那为中心的喜马拉雅山脉东段区;在时段上雪灾主要出现在前冬和隆冬,春季最少,但在前冬和隆冬雪灾频率分布有较大的空间差异;喜马拉雅山脉中段区、阿里地区、那曲站以中灾和重灾为主。利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场数据,对区域性雪灾异常年和无雪灾年进行了合成分析,结果表明:前冬和隆冬北半球500 hPa中高纬环流非常相似,自大西洋东海岸向东至西太平有显著的“+-+-”波列,而春季中高纬从欧洲西部为“-+-+-+”波列;3个时段欧洲大陆长波槽脊异常加强,经向环流发展;前冬和隆冬欧亚大陆高度距平场为西高东低,春季正好相反;雪灾年与无雪灾年极涡、乌拉尔山高压脊、贝加尔湖高压脊和北美大槽的强度、位置有较大的差异,而东亚大槽只是春季有所差别外其他时段不明显。     

西藏那曲牧区雪灾损失的多因子灰色关联分析

通过那曲地区牧区雪灾的定性分析,应用灰色系统理论的关联分析方法,以1985年、1995年两次雪灾的平均损失率为参考数列;以气温、降水、稳定的积雪日数、草地退化比例、草场实际载畜量、草地超载比例,冬储草量作为比较数列,对那曲地区雪灾损失进行多因素关联分析。研究结果客观、定量地揭示了雪灾损失与各影响因素之间的相互关系,为那曲地区雪灾的抗灾防灾提供了科学的依据。     

Sub-regional snow cover distribution across the southern Appalachian Mountains

Abstract

Snowfall in the Southern Appalachian Mountain region of the eastern US is characterized by much spatiotemporal variability. Annual snowfall totals vary by up to 75 cm, and variations in snowfall intensity can lead to large differences in the local snowfall distribution. Research has shown that the synoptic pattern associated with the snowfall strongly influences the regional-scale distribution of snow cover. However, topographic variability results in locally complex snow cover patterns that are not well understood or documented. In this study, we characterize the snow covered area (SCA) and fractional snow cover associated with different synoptic patterns in 14 individual sub-regions. We analyze 63 snow events using Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer standard snow cover products to ascertain both qualitative and quantitative differences in snow cover across sub-regions. Among sub-regions, there is significant variation in the snow cover pattern from individual synoptic classes. Furthermore, the percent SCA follows the regional snowfall climatology, and sub-regions with the highest elevations and northerly latitudes exhibit the greatest variability. Results of the sub-regional analysis provide valuable guidance to forecasters by contributing a deeper understanding of local snow cover patterns and their relationship to synoptic-scale circulation features.     

锡林郭勒积雪日数时空分布规律研究

利用1971-2015年锡林郭勒地区15个气象观测站近45 a的逐日积雪日数资料,采用滑动T检验、Mann-Kendall检验、小波分析和EOF方法对研究区的积雪日数时空变化特征进行分析。结果表明：研究期内积雪日数在1996年发生了一次由多到少的突变,且日数变化存在7 a的主周期和11 a、22 a的副周期。积雪月际变化呈单峰型的分布特征,多雪期主要集中在12~2月,少雪期分布在10月份和4月份;研究区空间分布差异性显著,总体呈东多西少、南多北少的分布格局,区内大部地区属于稳定积雪区。对积雪日数及其影响因子进行聚类分析,将研究区划分为4种类型,分别为降雪量偏少-积雪日数偏高区、降雪量-积雪日数一致偏高区、降雪量-积雪日数中值区、降雪量-积雪日数一致偏少区。该区有3种异常分布型：第一模态为全区一致偏多（少）型;第二模态为北多（少）南少（多）型;第三模态为中西部多（少）,东南部少（多）型。     

Monitoring the grazing resources of the Badia region, Jordan, using remote sensing

In this paper we discuss how low spatial resolution (1 km) ERS ATSR-2 and NOAA AVHRR satellite data were used to map and monitor changes in the grazing vegetation of the Badia region of Jordan. This area is typical of many arid zone grazing areas, comprising sparse vegetation and highly reflective soils. These two factors were found to severely limit the usefulness of satellite-derived vegetation indices that are frequently used to map and monitor vegetation in more temperate areas. Furthermore, the relationship between vegetation indices and percentage vegetation cover was found to be site-specific, thus reducing their application for large-scale vegetation monitoring. As an alternative, a hybrid geometric optical/empirically based model was developed for the area. This was based on the illumination geometry and reflectance values from the red and near-infrared scattergram of the satellite images. The output of the model was a series of maps indicating percentage vegetation cover for different dates and these were used to construct maps showing areas of vegetation change. Strong correlations (r²=0.837) were found between estimates of percentage vegetation cover derived from the model, and measurements made at a series of 16 field sites in the area. The use of geometric optical models based on satellite imagery improves the ability to map areas of grazing vegetation in arid areas such as the Badia and provides a good alternative to the use of vegetation indices.     

基于HJ-1B数据的雪盖提取方法研究——以军塘湖流域为例

 HJ-1A、1B卫星具有较高的时间和空间分辨率,适合小流域尺度的积雪动态监测研究。本文基于HJ-1B数据,选取军塘湖流域,针对同时具有HJ-1B/CCD、IRS数据和只有HJ-1B/CCD数据两种情况展开雪盖提取方法研究。对于第一种情况,因研究区南端有大面积森林覆盖,会影响雪像元识别,选用[WTBX]NDSI[WTBZ]和[WTBX][STBX]S3[WTBZ][STBZ]两种雪盖指数,并利用[WTBX]NDVI[WTBZ]或TM影像反演的林区辅助判识积雪。结果表明:当有植被信息辅助分类时,两种雪盖指数均能较好提取出森林覆盖区的积雪,且提取结果基本一致,精度较高。对于第二种情况,因无法计算雪盖指数,采用光谱与纹理信息结合的SVM法提取雪盖,提取的面积和精度与上述方法相比略低,但很接近,说明在缺少[WTBX]IRS[WTBZ]数据的情况下,仅利用CCD仍可提取出较为准确的雪盖,满足实际应用需求。     

基于GF-1的青藏高原东南部积雪分布及MODIS积雪产品适用性研究

青藏高原东南部海拔高,地形复杂,云量大,准确掌握该地区的积雪分布特征对于积雪灾害防治非常重要。论文以2013—2019年冬季积雪积累期云量符合要求的35景高分一号(GF-1)影像为基础,将全色影像和多光谱影像融合为2 m分辨率影像,通过目视解译获取了研究区积雪的空间分布特征,结合改进后的30 m分辨率SRTM DEM,探讨了地形对积雪分布的影响。结果表明：积雪像元在研究区范围内占比为33.1%。积雪的垂直分布特征明显：积雪在高程带4000~5000 m(高海拔)处分布较集中,积雪面积占比为18.1%;在高程带0~2000 m、2000~3000 m和6000~7000 m处积雪面积占比均不到0.1%。积雪在北坡、东北坡的分布比例较高,均为15%以上;在南坡、西坡、西南坡、东南坡分布比例较低,均为10%左右。将基于GF-1影像获取的积雪分布分别与同日获取的根据MODIS V6积雪产品计算的积雪比例(MODIS FSC)和积雪分布的对比表明,64.4%的MODIS FSC像元绝对误差不超过10%,MODIS积雪分布产品对含雪像元的漏分率和误分率平均为33.8%和32.7%,说明MODIS积雪产品在研究区的精度还具有较高的不确定性,其对低覆盖积雪反演的精度较差。这表明利用MODIS积雪产品研究青藏高原东南部积雪的时空变化特征时还需要对其积雪反演算法进行改进,同时亟需加强地面观测和基于多源遥感数据的积雪研究。研究结果可为青藏高原东南部雪冰灾害防治提供支撑。     

用EOS/MODIS资料反演积雪深度参量

利用EOS/MODIS可见光、近红外及短红外多通道资料以及新疆地区积雪深度气象台站实测资料等,在考虑积雪性质包括积雪粒子相态、积雪年龄等的差异以及积雪区的下垫面条件包括地表粗糙度、土地覆盖类型等的不同的情况下进行积雪分类,在此基础上,建立EOS/MODIS积雪深度反演模型,实现深度在30 cm以内的积雪深度反演的主要原理、思路及方法,并对模型的反演结果进行了验证。结果表明,利用该模型对30 cm以内的积雪进行深度反演计算,其精度能达到80%以上。     

陕北吴起县退耕还林（草）成效的遥感监测分析

利用GIS综合解译分析NOAA/AVHRR、TM和DEM数据,揭示吴起县退耕还林（草）生态建设工程所取得的实效。1998—2003年NOAA/AVHRR遥感监测表明,吴起县域版图在遥感影像上凸现,这就是该县通过实施退耕还林（草）工程留在大地上的绿色印记,表明吴起县植被状况正在逐年改善,而且植被恢复情况明显好于周围区域。退耕前后的LANDSAT TM影像解译结果对比分析说明,吴起县近年来退耕还林（草）的成绩是显著的,生态环境有了明显的改善。与1997年相比,到2004年该县有81.31%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖度增加显著,由1997年的37.06%提高到2004年的83.63%;高坡度耕地绝大部分实现退耕,大于25°的坡耕地89.36%实现了退耕;低植被覆盖度的土地面积在大幅度减少,植被覆盖度小于10%的面积减少了90.91%。土壤侵蚀强度总体上降低,但土壤侵蚀状况仍然严重,需要继续加强治理。     

祁连山区季节性积雪资源的气候分析*

本文采用1986年10月至1988年9月NOAA—9、10两颗卫星的AVHRR资料标准化后反演的积雪参量,对照祈连山区26个气象站1951—1988年逐日雪深、雪密度和积雪日数的资科,修正卫星反演的平均值。得到高分辨率多年平均雪深和雪盖频率的空间分布。从而估算出各流域平均雪储量,并与降雪量和春季融雪径流作对此分析。