干旱区草原地上植被生物量估算——以乌图美仁大草原芦苇植被为例

草原是干旱区生态系统中重要的可再生资源。本文基于草本植被的结构特征,利用ASAR和TM数据,结合MIMICS模型,提出了一种估算干旱区草原地上植被生物量的方法。该方法将光学遥感数据容易反演的叶面积指数（LAI）作为反演生物量模型的参数之一,并利用LAI成功估算了单位面积内的草本植被密度。将地上生物量作为输入变量代入改进的MIMICS模型,利用查找表方法,计算出地上植被生物量。然后,将该方法应用于乌图美仁草原的地上植被生物量的反演。结果表明,该方法能够成功地反演干旱区草原草本植被地上生物量,精度达到R²=0.8562,RMSD=0.6263。最后,分析了该方法估算植被生物量的误差来源。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2006年8月1日-2007年7月31日近地层80 m铁塔逐时温度、辐射和5 minPM10浓度、黑碳(BC)质量浓度、散射系数等数据,结合地面常规气象数据筛选出四季沙尘过程,剔除云的影响,以每次沙尘过程的晴空为大气背景值,分析沙尘气溶胶对低层大气的加热效应.结果表明,沙漠腹地沙尘过程对低层大气日平均温度有显著的增温效应,扬沙在冬、春季最剧烈,日平均温度分别高出晴空3.4和3.8℃,沙尘暴其次,浮尘最小.沙尘过程显著地增大了大气逆辐射量,沙尘暴日平均为晴空的1.24倍,扬沙为晴空的1.21倍.沙尘影响低层大气温度梯度分布,显著缩短了大气的逆温时间,减弱了逆温强度.沙尘过程对低层大气增温的原因,春季是大粒子浓度的显著增大,冬季是吸收性粒子的增多,而夏、秋季则为小粒子浓度的增大和散射系数的增大.低层大气温度梯度在扬沙天气随PM10的增加而减小,主要由低层10m以下大气温度变化引起;浮尘天气主要与小粒子浓度关系密切,其影响高度最大,春、夏季可以达全层80 m,秋、冬季也可超过32 m;沙尘暴一致性较差,除秋季外,均由2 m以内温度变化所致.     

湖冰厚度遥感反演进展与展望

湖冰是对气候变化十分敏感的冰冻圈水文变量,起到调节区域气候和湖泊生态系统的作用,并作为一种自然资源服务于冰上生产生活。湖冰覆盖和湖冰厚度是研究湖冰过程的关键变量,目前大多数湖冰研究集中在湖冰覆盖领域,湖冰厚度领域由于缺乏实测资料和专门的遥感观测平台还存在诸多空白,大量缺资料地区湖冰厚度仍处于未知状态,亟待方法和数据上的突破与创新。本文综述了近20年国内外湖冰厚度遥感反演领域的进展,介绍了各类反演方法的原理机理及主要优缺点,其中被动微波遥感方法具有良好的时间分辨率但空间分辨率较粗,难以覆盖中小型湖泊;基于SAR影像的主动微波方法空间分辨率较高但物理机制复杂,可靠性有待进一步验证;基于测高雷达的主动微波方法观测时段较长,物理机制明确,易于拓展到无实测资料湖泊,但空间覆盖相对有限;热红外遥感方法时空分辨率较好,但容易受云和湖冰表面积雪的影响,反演精度和可靠性有待提升。在此基础上,本文分析湖冰厚度遥感反演领域面临的主要挑战和发展方向包括：（1）厘清湖冰表面积雪相关的物理过程;（2）实现大范围实测冰厚和遥感资料的集成;（3）实现多源遥感冰厚反演方法的交叉融合。     

太湖水体后向散射特性模拟

为研究太湖水体后向散射系数的光学特性,利用太湖实测数据和半分析方法与光学闭合(Optical Closure)原理,对太湖水体的后向散射系数进行模拟,在此基础上对其光学特性和影响因子进行分析.研究结果表明:由于悬浮物浓度的差异,使得太湖水体后向散射系数具有明显的差异性,后向散射主要由无机悬浮物引起,浮游藻类对后向散射系数的贡献较小;由于悬浮物来源不同,使得悬浮物粒径分布、形状以及组成成分不同,导致太湖水体单位后向散射系数存在一定变化;以550 nm作为参考波段对太湖后向散射系数进行参数化,得出该波段后向散射系数与悬浮物浓度具有很好的线性关系,其指数在1.32~2.8之间变化,平均值为2.09.     

杭州市区大气气溶胶散射特性观测分析

利用2011年杭州国家基准气候观测站浊度仪和常规气象观测资料,研究了杭州市区城市工作和生活环境中气溶胶散射系数的变化特征。结果表明,2011年杭州大气气溶胶散射系数平均值为396.8±191.3 Mm-1。秋、冬季散射系数高于春、夏季。大气环流形势、气象条件变化以及内外源的影响是造成散射系数季节性差异的重要因素。在边界层演变、交通排放和人为活动的共同作用下,散射系数呈单峰型的日变化特征,峰值出现在08:00(北京时,下同),谷值在14:00。工作日散射系数显著高于周末。拟合散射系数逐时频率分布表明,杭州最具代表性大气状态下大气气溶胶散射系数为238.9Mm-1。散射系数随着霾等级的增加而升高,霾期间散射系数的升高可能是造成能见度下降的直接原因。由于观测站特殊的地理位置,导致散射系数在不同风向区间差别不大,但是地面风对气溶胶散射系数具有明显的扩散和输送作用。     

积分浊度计在沙尘暴监测网试验中应用分析

中国气象局在沙尘暴监测网各站点安装了积分浊度计，这是国内首次利用积分浊度计进行大面积气溶胶光学性质的监测。文章选取北京观象台2003年9月2日至11月18日散射系数数据以及部分PMIO质量浓度数据，结合气象资料分析了观测期间散射系数的变化特征，散射系数与PMIO质量浓度以及能见度的关系，得出观测期间散射系数的平均值(标准偏差)为306．2Mm^-1(292．78Mm^-1)；风速对散射系数有重要影响；散射系数与PMIO质量浓度有较好的相关性(r=0．761)，与能见度存在负相关关系(r=-0．716)。     

天津市区秋冬季大气气溶胶散射系数的变化特征

通过对天津市区2006年9月至2007年2月期间散射系数进行统计分析,得出天津市区秋冬季气溶胶散射系数特征：散射系数小时平均值变化范围在100～10000 Mm~（-1）,日变化呈典型双峰形,峰值出现在早6时和晚22时,散射系数分别为508.5和431.4 Mm。冬季散射系数要高于秋季。雾日、霾日和晴天时的平均散射系数分别为588.8,403.7和172.5Mm,雾日的散射系数最大,晴天的散射系数最小。细粒子PM_（2.5）浓度日变化与散射系数日变化曲线非常接近,两者呈正相关,相关系数达到0.78。出现大风扬沙天气时散射系数变化剧烈,PM_（10）浓度出现高值,而散射系数却降低,扬沙天气导致空气中的大粒子浓度增加,当PM_（10）质量浓度表现为高值时,散射系数并没有表现为高值。     

太阳天顶角对太湖恰在水面下辐照度比影响的定量分析

恰在水面下辐照度比变化与吸收系数、散射系数和太阳天顶角存在着密切的关系,而太阳天顶角对太湖恰在水面下辐照度比的定量影响程度尚不明确.为此,本文基于2010年5月太湖27个样点的水体光学参数和理论数值模拟,对太湖水体的情况进行研究.理论数值模拟结果表明:当太阳天顶角分别在0°～25°和70°～89°区间内变化时,对恰在水面下辐照度比增幅影响较小,增幅相差不到10%;而当太阳天顶角在30°～70°之间时,对辐照度比增幅影响很大,增幅为13.13%～52.19%.同时,利用实测数据对理论结果进行线性相关验证表明,此数值研究整体上符合太湖的实际情况.因此,对水体光学特性以及光对水生生态系统驱动作用研究的时候,应充分考虑太阳天顶角的影响.     

沙漠与城市气溶胶散射系数变化比较

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站和中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所承担的乌鲁木齐大气成分观测站2010年1月1日至12月31日的单波段积分浊度计的观测资料,分析了沙漠（塔中）和城市（乌鲁木齐）两种不同下垫面地区的气溶胶散射系数的变化特征。（1）散射系数小时平均值：塔中地区变化范围在39.6～8 442.8 Mm^-1,平均值318.4 Mm^-1;乌鲁木齐变化范围在28.9～6 590.0 Mm^-1,平均值451.5 Mm^-1;乌鲁木齐小时平均值在1 000 Mm^-1以上的高值区间大于塔中地区。（2）散射系数日变化：塔中呈现单峰变化,其中最大值387.0 Mm^-1出现于凌晨02：00,最小值276.4 Mm^-1出现于午后的17：00;乌鲁木齐呈现三锋变化,3个峰值分别出现于09：00、14：00、22：00,与塔中地区存在明显差异。（3）散射系数月均值变化：塔中的月平均值最大是4月,为500.2 Mm^-1,最小是2月,为145.9 Mm^-1;乌鲁木齐月均值最大在2月,为1 086.3 Mm^-1,最小值在7月,为101.1 Mm^-1,两地区月均值变化整体呈现相反的现象。（4）散射系数季节变化：塔中地区春季>夏季>秋季>冬季;乌鲁木齐冬季>秋季>春季>夏季。     

基于Sentinel-1A的全球有效波高的反演研究

本文利用神经网络的技术手段,针对Sentinel-1A二级波模式数据提出一种用于海浪有效波高(Hs)反演的模型——N_N模型。该模型在基于ERS2 SAR波模数据开发的双参数模型的基础上,加入经度、纬度、方位向截断波长(λ_c)、图像偏斜(skewness,skew)、图像峰度(kurtosis,kurt)、卫星平台距目标物的距离与卫星飞行速度之比(β)等其他参数信息,根据不同输入参数的组合,建立了14个模型用于Hs反演,旨在分析各参数对有效波高反演的影响。通过分析表明,14个N_N模型相关系数都在0.8以上。随着λ_c、β参数的加入,N_N模型性能均大幅上升,且λ_c参数对模型性能的改善作用更加明显,相关系数提升0.06左右,均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)下降0.12m左右。另外,skew与kurt的加入也使N_N模型性能有所改善,RMSE下降0.03m左右,相关系数提升0.01左右。其中,N_N<...