黄土高原不同气候区裸地水、热特征对比

为了更好地理解陆地表面水、热通量的空间差异,利用2009年和2010年1月黄土高原陆面过程观测试验（LOPEX）的陆面过程资料,对比分析了不同气候区主要地表水、热通量特征。结果表明：半干旱区的定西在近地层气象要素、土壤湿度、动量通量、地表能量及CO2通量等主要陆面特征物理量与半湿润区的平凉、庆阳差异明显;气候背景相接近的平凉、庆阳的主要陆面特征量比较接近。虽然地形、地势、海拔、下垫面影响因子也是影响陆面特征的重要因素,但是气候背景差异愈明显,陆面特征差异也愈大,即一个地区的气候背景是陆面过程特征的主要决定因子,对陆面特征产生综合影响,而地形、地貌只对一个或几个陆面物理量有影响。     

近50年安徽省气候舒适度变化特征及区划研究

利用安徽省70个台站1961-2010年逐日平均气温、风速和相对湿度,根据气候舒适度评价模型,计算得到安徽省气候舒适度时空分布特征,在此基础上通过GIS空间插值对气候舒适度进行综合区划和评价。结果表明：安徽省气候舒适度有明显的季节变化和区域分布特征,季节上每年4-10月气候总体舒适,而11月-次年3月气候相对不舒适;空...     

西北干旱区夏季大气边界层逆温强度和高度的频率密度研究

利用敦煌干旱区陆气相互作用外场加强观测试验数据,分析了夏季干旱区边界层高度、逆温层逆温强度以及频率密度的特征.结果表明,虚位温垂直变化的极值可以确定对流边界层(CBL)、稳定边界层(SBL)和残留层顶(RLT)的高度.夏季敦煌干旱区CBL、SBL和RLT的高度平均为2.09 km、594 m和3.53 km,三者逆温层强度(△θv,zi)平均为0.084～0.088 K·(10 m)-1.CBL高度基本遵从均匀分布,SBL和RLT高度分别遵从显著的伽玛分布和极值分布,三者的△θv,zi均遵从显著的伽玛分布.CBL高度与△θv,zi的联合频率密度在0.05≤△θv,zi≤0.1 K·(10 m)-1的线状区域中最大,SBL高度与△θv,z.的联合频率密度在SBL高度＜1 km、△θv,zi=0.1 K·(10 m)-1和0.025 K· (10 m)-1附近的两区域中较大,RLT高度与△θv,zi的联合频率密度则在RLT高度等于3.5 km附近且△θv,zi=0.11或△θv,zi=0.06～0.08 K· (10 m)-1的区域中较大.     

土壤水热耦合模型研究进展

土壤水热耦合模型的研究是20世纪50年代在等温水分运动模型的基础上发展起来的,与大气环流、水资源利用、农业及遥感技术的应用密切相关,具有广泛的应用价值,已经成为陆面过程研究中的重点。本文介绍了目前流行的几种土壤水热耦合模型及其特点,分析了这些模型在一些特定区域的检验效果及作用趋势,并讨论了土壤水热耦合模型存在的问题及未来发展方向。     

基于GIS的祁连山东端冰雹灾害风险评估与区划

地形订正是保证冰雹灾害风险区划结果准确的关键环节。利用1978—2020年安徽省81个国家级气象观测站冰雹观测资料以及地理信息、国内生产总值、历史灾情等数据,采用相关分析、回归分析等统计方法,识别冰雹灾害致灾因子,并计算其致灾强度,建立冰雹频次的地形修正方法,综合冰雹致灾强度和频次开展致灾危险性评估。基于自然灾害风险形成理论,综合致灾危险性和承灾体易损性,借助GIS技术完成冰雹灾害经济风险区划,并对结果的合理性进行了验证。结果表明：(1)最大冰雹直径和降雹持续时间与冰雹灾损指数显著相关,确定二者为冰雹灾害致灾因子;地形修正后的冰雹频次空间分布特征与实际发生情况一致,且能更精细地反映出高海拔山区的冰雹频次空间差异程度;(2)冰雹多发区、高和较高危险区均位于安徽省冰雹主要路径上的淮河以北地区、江淮之间东部地区以及大别山区和皖南山区两大山区;(3)冰雹灾害经济风险总体上自南向北逐渐增大。通过灾情验证,安徽省冰雹灾害经济风险指数与直接经济损失多年平均值的相关系数通过α=0.01显著性水平检验,区划结果与实际情况基本吻合。

     

一种基于地表能量平衡的遥感干旱监测新方法及其在甘肃河东地区干旱监测中的应用初探

目前遥感干旱监测方法的精度普遍不高,探求新的遥感干旱监测方法有助于干旱监测预警技术的提升与发展.波文比是感热通量与潜热通量之比,能综合反映地表水热特征,可尝试将其引入到遥感干旱监测领域加以利用.应用甘肃河东地区的EOS-MODIS卫星资料和同步地面气象资料,基于地表能量平衡原理构建了波文比干旱监测模型,对比分析了波文比（β）指数、温度植被指数（TVX）与土壤水分的相关性,并以典型晴空影像（2014年10月5日）为例初步建立了β的干旱分级标准,对研究区进行了旱情评估.结果表明：β与土壤相对湿度呈现出高度负相关,相比于当下广泛应用的TVX,β与0～20 cm平均土壤相对湿度具有更好的相关性,监测精度得到了显著提高.用β干旱分级标准评估的研究区干湿状况与前期降水空间分布吻合得相当好,评估表明2014年10月5日研究区基本为适宜（无旱）,与2014年9月的降水距平百分率特征一致.基于地表能量平衡的波文比（β）指数在干旱监测中效果突出,具有很好的应用前景.     

煤层气欠平衡水平井的井眼清洁监测方法

为改善植物胶资源日益枯竭对含煤地层等复杂地层冲洗液应用带来的不利影响,对瓜尔胶进行复配−交联改性研究。以黄原胶为复配增效剂,有机硼为交联改性剂,并辅以交联控制剂、无机处理剂,研发一种新型植物胶冲洗液(GXB),并对其进行一系列的性能评价。评价结果表明,GXB性能优良,能够满足含煤地层等复杂地层的钻进需求。采用红外光谱分析、黏度分析、核磁共振分析相结合的方法对其复配−交联改性机理进行分析。结果表明：(1)复配增效过程存在2种作用机制：首先瓜尔胶中无半乳糖分布的区域可与黄原胶分子产生氢键或范德华力嵌合形成三维网状结构以增黏;同时在瓜尔胶作用下黄原胶易发生自缔合以提升体系结构黏度。(2)有机硼中的硼酸根离子主要通过络合半乳糖上的羟基以发生交联反应,体系黏度得到进一步提升,其过程可分为起始期、过渡期、上升期、稳定期4个阶段,各阶段交联反应的快慢主要受有机配位体释放硼酸根离子的速度影响。研究成果为解决含煤地层垮塌难题提供新的解决方案,同时对植物胶冲洗液的改性研究具有一定的参考价值。

     

黄土高原自然植被下垫面陆面过程参数研究

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站的观测资料,分析了黄土高原自然植被下垫面陆面过程相关物理参数.研究了总体输送系数的不同季节平均日变化和频率分布特征,考察了地表粗糙度的变化趋势以及降水的影响.降水正常年份的总体粗糙度为0.009 m,偏干年份总体粗糙度为0.006 m,月平均粗糙度变化与正常年份相比较为平缓,降水通过增加植被覆盖和生长高度,使地表粗糙度增大.对总体输送系数与粗糙度以及总体理查森数的关系分别进行了讨论,在中性层结下黄土高原地区动力输送作用占主导地位,发现动量总体输送系数和奈曼流动沙丘下垫面很接近,而感热输送系数与戈壁下垫面接近.分析了反照率和太阳高度角以及土壤湿度的关系,并拟合得到以这两个物理量为因子的参数化公式.总体上,黄土高原自然植被下垫面的反照率比敦煌荒漠小,而大于长白山松林下垫面,这与3个地区植被覆盖和土壤质地的不同有关.通过对参数化公式模拟效果的检验,发现低太阳高度角下的反照率对土壤湿度和太阳高度角以外的其他因素敏感,而对应高太阳高度角的反照率受土壤湿度和太阳高度角的控制较强.最后,计算了土壤热传导率和热扩散率等土壤热力参数,相同湿度的热传导率比敦煌荒漠要大,并拟合得到热传导率以土壤湿度为自变量的参数化公式.     

西北地区典型地物光谱数据库建设

使用FieldSpecProFR2500便携式光谱仪,在甘肃典型区域,测定了一些特色农作物和典型植被的反射光谱。利用计算机编程技术,建立了西北地区典型地物光谱数据库。文章主要介绍了光谱数据的采集,数据库系统的建立过程以及数据库的应用和存在的一些问题。     

中国卫星遥感地表水资源监测能力分析与展望

在中国自然资源部水资源调查与确权登记的职能需求之下,面向中国“十四五”及二零三五年远景卫星发展规划,亟需厘清水资源属性卫星遥感监测国内外发展现状,并进一步剖析中国卫星地表水资源监测能力。本文在对国内外多种类型卫星（包括光学、激光、雷达、重力、GNSS-R等）水资源监测能力及属性反演前沿技术（以地表固液态水的范围、水位、体积变化等为主）进行总结分析的基础上,针对中国地表水资源卫星遥感监测的现状和不足,从观测体系、技术体系、产品体系和服务体系4个方面提出未来卫星遥感地表水资源监测规划设计建议。