机载光学全谱段遥感林火监测

森林火灾是一种危害极大的自然灾害,是森林扰动的主要类型之一,直接影响森林生态系统结构、碳循环甚至全球气候的变化。近年来,航空平台和传感器的技术进步有效地提升了机载遥感系统探测和监测森林火灾的能力,推动了机载遥感在森林可燃物调查及载量评估、火险测报预测、火场态势及火情监测、灾害损失评估以及火烧迹地生态修复治理等方面的应用。本文首先介绍了中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统CAF-LiTCHy（Chinese Academy of Forestry’s LiDAR,Thermal,CCD and Hyperspectral airborne observation system）,描述了激光雷达扫描仪、热红外相机、CCD相机和高光谱传感器等传感器的参数;然后,阐明了集成方案和观测数据的处理方法;最后,以四川省西昌市“3.30森林火灾”作为该系统火后灾情遥感调查和灾情评估应用示例,综合多传感器数据特征,进行森林火烧程度评价,分析该系统采集的正射影像、冠层高度模型、高光谱影像、热红外影像在森林火灾监测评价中的潜力。研究结果表明CAF-LiTCHy机载遥感观测系统能有效获取森林火灾的灾情信息、火场及火环境参数,可为预防、预报预警、扑救指挥、灾害评估和生态修复提供支持。     

基于气象要素内插的地基GPS/PWV 方法研究与精度分析

测站气压和温度的准确获取对GPS水汽反演的精度至关重要,但是我国各地在建立GPS连续运行观测站时的发展状态差别较大,有相当部分的GPS气象站网并未配备气压和温度传感器,无法有效准确采集测站气压及温度相关数据,对实时获取测站上方水汽有较大影响.本文基于一种增加高度改正的反距离加权法,和分布在全国的全球卫星导航系统(GNSS)气象站网数据,对该方法进行了实验验证．实验结果表明,通过此方法得到的气压和温度参数精度满足水汽解算需要．同时将本文方法与全球气温和气压经验模型(GPT2)进行对比,证明了本文得到的温压参数精度要优于GPT2模型.      

汾河流域城乡聚落体系发展潜能测度及空间模式探究

以11 188个自然聚落斑块为研究对象,基于场强模型,定量测度汾河流域城乡聚落体系发展潜能,借助GIS技术和地理探测器模型,分析其空间格局特征及驱动因素,进而探讨流域城乡融合发展空间模式。结果表明：① 城乡聚落斑块发展潜能差异显著,且空间分布极不均衡;纵向上中游流域高于下游流域高于上游流域,横向上河谷盆地区高于周边缓丘区高于两侧山丘区。② 聚落斑块发展潜能具有正向空间自相关性,高值斑块聚类显著;具有空间异质性特征且方向性明显,汾河主河道方向联动效应最强,空间联系最紧密;存在局域热点区,并呈现“主核–廊道–次核”的空间结构形态。③ 自然基础、社会经济发展水平和区位条件共同影响着城乡聚落体系发展潜质及空间结构形态;融合发展采取非均衡增长路径,市、县、镇、村全局考虑,构建“强化核心点–培育发展轴–扶持特色区–带动全流域”的逐层推进式空间发展模式。     

农机投入对农业GTFP影响及门槛效应的区域差异分析

按照粮食的产销情况,将全国划分为3类粮食功能区域,利用固定效应模型和门槛效应模型分析了农机投入对农业绿色全要素生产率（GTFP）的影响及门槛效应的区域差异。结果表明：农机投入对农业GTFP的影响程度存在区域异质性,农机投入对粮食主销区农业GTFP提升的促进作用最大,粮食产销平衡区次之,粮食主产区最小;农机投入对农业GTFP的影响路径亦存在区域差异,粮食主产区和产销平衡区的农机投入通过促进农业技术效率和农业技术进步进而推动农业GTFP提升,粮食主销区的农机投入通过促进农业技术进步推动农业GTFP提升;农机投入对粮食主产区农业GTFP的影响存在双门槛效应,对粮食主销区和产销平衡区农业GTFP的影响存在单门槛效应。     

生物土壤结皮铁代谢微生物组成及其功能基因对演替的响应

采用微生物宏基因组学微阵列GeoChip 5.0技术,选择腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同年代人工固沙植被区的生物土壤结皮（BSC）为对象,分析BSC演替过程中参与铁代谢的功能微生物组成及其功能基因变化特征,研究微生物铁代谢对BSC演替的响应及调控。结果表明：真菌参与铁吸收和转运过程,古菌参与铁转运和贮存过程,细菌则在铁代谢吸收、转运和贮存过程中均起主要调控作用。门水平上,BSC铁代谢功能微生物组成变化对演替的响应不敏感,BSC铁代谢微生物主要为变形菌门（Proteobacteria）。BSC铁代谢功能基因多样性的显著提高和三类铁代谢过程基因信号强度达到最高水平需要经过61 a的演替。调控BSC铁吸收过程的主要功能基因为亚铁氧化酶编码基因iro;调控原核生物铁转运过程的主要功能基因,为羟基苯甲酰丝氨酸铁外膜转运体编码基因cirA和Fe（Ⅱ）转运蛋白编码基因feoB,真菌铁转运过程主要依靠含铁细胞转运体和铁氧化酶高亲和力的作用;调控铁贮存过程的主要功能基因为固定相类核蛋白编码基因dps。在BSC演替阶段末期,上述铁代谢功能基因强度的显著增加促进了微生物的铁代谢潜能。干旱、半干旱荒漠生态系统植被恢复过程中微生物铁代谢潜能的恢复需要较长时间。     

2007-2016年四川省土壤干旱时空动态分析

四川作为农业大省,旱灾是导致农业减产最主要的因素。通过遥感和GIS手段进行四川省土壤干旱程度的时空分析,提高干旱的空间可视化程度,加强干旱监测的时效性尤为重要。本研究基于四川省2007—2016年逐季度的MODIS数据和1961—2011年40个气象站的月降水资料,采用温度植被干旱指数(TVDI)计算得到四川省干旱等级分布情况,辅以标准化降雨指数(SPI)进行相关性分析,并通过线性回归、反距离权重空间插值、GIS空间分析模型重建等方法,分析近十年来四川省地区以季度为时间尺度的土壤干旱时空变化特征,制作各时相土壤干旱分布图展示其微变化。结果表明:(1)在月时间尺度上,SPI-1与TVDI呈中等至强负相关关系,即TVDI值越小,SPI值越大,干旱程度越轻;验证结果表明TVDI都能够较好地对四川省的干旱空间分布状况进行反映。(2)四川省各区域、各季节干旱分布不均:空间上,干旱频发的区域集中在四川盆地及攀西南部区域。时间上,在春季,四川盆地区域的土壤干旱程度大致呈现加剧—持续—减缓的趋势;夏季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—加剧;秋季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—持续减缓;冬季,全川干旱程度变化不明显。本文的研究结果对四川省开展农业防灾减灾,引导农业灌溉具有指导意义。     

热带西太平洋海洋上层热含量的分布特征及其年际变化的分析

选用海面至20℃等温线所处深度水层的平均温度来表征研究海域海洋上层热含量。利用这一特征值，分析1986—1990年期间热带西太平洋边缘海域海洋上层热含量在秋季的分布特征和年际变化。结果表明：（1）热含量呈南高北低分布，在7．5－22．1°N范围内。以130°E断面为代表，热含量的平均递减率为0．179（℃／纬度）；（2）热含量的分布主要取决于环流系统，其等值线因受黑潮和棉兰老海流的影响而由纬向分布转向经向分布。某些区域因受暖涡及冷涡的影响而呈封闭状分布；（3）热含量的年际变化与E1Nino事件存在着很好的相关性，在E1Nino事件发生期间，热含量变得很低，高热含量（大于26．5℃）海区的分布范围明显缩小。     

热带西太平洋海－气热量交换研究

本文根据TOGA研究计划第1、2、3、8共4个航次考察结果,对热带西太平洋海-气热量交换进行了分析.结果表明,1986-1987年埃尔尼诺事件发生前,热带西太平洋海-气热量交换非常强烈,埃尔尼诺事件发生后,海-气热量交换反而减弱;在台风环流内,海-气热量交换也非常强烈.热带西太平洋对大气加热场的变化与海表面温度的变化并不一致;1986-1987年埃尔尼诺事件发生时,不但中太平洋水温异常增暖,同时西太平洋西部洋域表层水也在增暖;热带太平洋信风的加强对热带西太平洋暖池的建立和热带太平洋西风的爆发导致1986-1987年埃尔尼诺事件的发生似乎是至关重要的,西风爆发首先出现在中太平洋热带海域,然后逐渐往西扩展;西太平洋热带海域主要以潜热的方式把热量输送给大气.潜热加热效应在低纬度热带海洋上的极大值均与热带天气系统的活动有紧密联系.大气主要是从热带西太平洋洋域获得热量.     

东海黑潮热输送及其与黄淮平原区汛期降水的关系

根据日本气象厅1956—1990年PN（G）断面观测资料分析东海黑潮热输送的变异特征，并探讨其冬季热输送与黄淮平原区汛期（6－8月）降水的关系。结果表明，黑潮通过PN（G）断面多年平均的热输送达15．74×1014W，其中冬季热输送的年际和长期变化特别明显；冬季热输送年际变化的周期主要为对．23.4a、3.5a、和2.6a，长期变化总趋势是70年代末以前各年热输送距平均为负值，对年代末接近多年平均值，进入80年代各年距平值不仅为正且逐年增大；东海黑潮冬季热输送与黄淮平原区汛期降水具有相近的长期变化趋势，两者间存在较好的负相关关系。