A method to obtain soil-moisture estimates over bare agricultural fields in arid areas by using multi-angle RADARSAT-2 data

Soil moisture is an important parameter for agriculture, meteorological, and hydrological studies. This paper focuses on soil-moisture estimation methodology based on the multi-angle high-and low-incidence-angle mode RADARSAT-2 data obtained over bare agricultural fields in an arid area. Backscattering of the high-and low-incidence angles is simulated by using AIEM(advanced integral equation model), with the surface-roughness estimation model built based on the simulated data. Combining the surface-roughness estimation model with the backscattering model of the low-incidence-angle mode, a soil-moisture estimation method is put forward. First, the natural logarithm(ln) of soil moisture was obtained and then the soil moisture calculated. Soil moisture of the study area in Dunhuang, Gansu Province, was obtained based on this method; a good agreement was observed between the estimated and measured soil moisture. The coefficient of determination was 0.85, and the estimation precision reached 4.02% in root mean square error(RMSE). The results illustrate the high potential of the approach developed and RADARSAT-2 data to monitor soil moisture.     

基于组网观测的那曲土壤湿度不同时间尺度的变化特征

利用第三次青藏高原大气科学试验的土壤湿度观测数据,分析了那曲多空间尺度组网观测的28个站2、5、10、20和30 cm 5个不同深度土壤湿度的季节变化和日变化特征,并对比讨论了土壤湿度站点间的差异。分析表明,各层土壤湿度均存在显著的季节变化。冬春季节,20 cm以上土壤湿度随深度变浅而减小。夏秋季节土壤湿度随深度增加而减小,并分别在7月上、中旬和9月出现两个峰值。10月以后进入土壤湿度衰减期。土壤温度和土壤湿度存在协同变化关系。在一定的温度范围内,土壤发生冻结-融化过程,引起土壤湿度变化。在太阳辐射加热下,土壤表层水分蒸发,进而影响土壤温度。不同观测站间土壤湿度差异较大,夏秋季离散性大于冬春季。不同季节土壤湿度的日变化存在差异。春季10 cm以上土壤湿度日变化明显,08-10时（北京时）达到最低,19-20时达到最高。夏季土壤湿度日变化较为平缓。秋季2 cm深度土壤湿度日变化明显。线性拟合结果表明,1、4、10月土壤湿度和土壤温度为正相关关系。但是在夏季,土壤湿度与土壤温度为负相关。站点间土壤湿度变化的离散性表明,多测站才能全面体现青藏高原某区域的陆面状态。文中结果为青藏高原地区土壤湿度卫星参数验证和数值模式参数化提供了多角度的观测依据。      

An Abrupt Change in Tropospheric Temperature Gradient and Moisture Transport Over East Asia in the Late 1990s

ABSTRACT

Previous studies have shown that the recent summer climate (precipitation in particular) over East Asia is varying significantly. Here we extend the study to April, May, and June (AMJ) or the seasonal transition period associated with the onset of the summer monsoon. It is found that the average 1000–400?hPa AMJ tropospheric temperature (TT) experienced a sudden change at the end of the twentieth century. The change has a dipolar modal structure, with one pole over countries in Central Asia (Pakistan, Afghanistan, Uzbekistan, Kazakhstan, Kyrgyzstan, and Tajikistan.) and the other over the Tibetan Plateau. The difference in the TT between the centres of the two poles (?TT), which characterizes the zonal gradient of the TT over Asia, has seen a significant reduction since 1999. The causal relations of ?TT with the local circulation, outgoing longwave radiation (OLR), surface shortwave flux (SSWF), precipitation, etc. have been investigated using a newly developed rigorous causality analysis, which unambiguously reveals a one-way causality from ?TT to each of OLR, SSWF, and precipitation.     

中国土壤湿度的时空变化特征

基于中国155个农业气象观测站1981-2010年逐旬土壤湿度资料,分析了全国和12个气候区域0~50 cm逐层的土壤湿度时空分布规律,采用趋势分析和Cramér-von Mises（CVM）方法探究了土壤湿度的变化趋势及突变性。结果表明：西南、江淮、东北、江南、江汉、黄淮和华南地区各层土壤湿度均高于全国平均值,内蒙古地区最低;随着深度增加,西南地区土壤湿度增加最明显,仅青藏高原地区土壤湿度减小。不同区域0~50 cm各层土壤湿度年变化和季节变化差异明显,并具有阶段性特征,大部地区深层土壤湿度高于浅层;总体上,新疆、华南、华北、青藏高原、东北、黄淮地区1981-2010年土壤湿度减小趋势显著,其中新疆地区减小最为明显。除江淮地区外,各区域土壤湿度均存在较为明显的年际差异,突变时段主要集中在20世纪80年代后期至90年代初期、90年代后期两个时间段。     

基于GNSS-IR双系统组合的土壤湿度多星线性回归反演模型

提出一种GPS/BDS双系统组合的土壤湿度多星线性回归反演模型,并以GNSS接收机实测数据为例,对比分析不同GPS和BDS卫星组合反演土壤湿度的效果。实验表明：1)GPS和BDS双系统组合相对于单系统在短观测时间内可以提高有效卫星数,通过多元线性回归原理可实现双系统多卫星的有效融合,提高土壤湿度反演的精度;2)当GPS和BDS组合卫星数达到6颗以上时,反演效果趋于稳定,反演结果与土壤湿度的相关系数均优于0.90,RMSE相对于单星至少提高25.8%。     

半荒漠风沙区土地沙漠化生物整治技术的研究

试验证明,土地沙漠化生物整治技术能在半荒漠风沙区取得显著的作用和效果。在柠条、毛条、花棒、杨柴、沙木蓼等灌木树种的适生立地上营造防风固沙林,林后3~4年,灌木就可郁闭成林,流动沙丘完全被控制变为固定沙丘;林下植被结构得以改善,优良品种增多,如能合理开发其饲料等用途,还具有十分可观的经济效益。     

禹城沙地水分动态规律及其影响因子

通过对禹城沙河地沙土土壤水分动态监测,分析其土壤水分剖面变化,得出本沙地土壤水分动态变化规律:依据降水、植被、地下水和土壤将土壤水分垂直剖面划分为表层0-10m或0-20cm干沙层,20-40cm土壤水分变化剧烈层,40-80cm土壤水分活跃层,80-120cm以下土壤水分深部稳定层;沙地土壤水分随季节变化划分为,春季水分变化较微──弱失水阶段,夏季水分剧烈变化──降水补给阶段,秋季水分变化缓慢——失水阶段,冬季水分变化较微弱──调整阶段。     

中国邻海海-气热量、水汽通量计算和分析

使用长年代、高质量海洋气象观测资料,选用适合研究海域的计算参数,按2°×2°网格计算了中国邻海（黄、渤、东、南海及140°E以西西北太平洋）辐射平衡和海-气热量、水汽通量,讨论了它们的年、月分布和时空变化,并以海面热量净收支为主要指标进行了海洋气候区划。     

胜利海上油田分队计量研究

通过γ射线穿透油、气、水混合物后的透射和散射计数,经理论模拟计算,实现对原油含水率在线计量分析,测量含水率范围为３％－１００％,精度在２％以内。在实际应用过程中,运行稳定,易于操作,特别是修正了由于原油中含气地含水率测量带来的误差,技术和性能指标均已契过以往各种含水测量仪,通过应用,实现了海洋石油开发公司采油一、二分公司和油气集输大队的分队计量,使生产管理水平整体上了一个新台阶。     

江西省万安水库对氮、磷营养盐的滞留效应

以江西省万安水库为研究对象,于2007-2009年丰、枯水期对水库进行了人库、出库水样采集,研究了万安水库对氮、磷营养盐的滞留效应.结果表明,万安水库对氮、磷营养盐存在显著滞留作用.DIN浓度和输送通量整体均表现为入库>出库,受径流量季节变化的影响.不同时期DIN的滞留情况整体表现为枯水期<丰水期;TP浓度和输送通量整...