用卫星高光谱数据提取德兴铜矿区植被污染信息

在深入分析研究德兴铜矿矿区植被光谱特征的基础上,利用美国EO-1卫星Hyperion高光谱数据,通过反演表征植物生理状态的光谱特征参数(红边位置和最大吸收深度)变异,提取与污染相关的信息,获取了矿山植被污染生态效应概况,为矿山污染的诊断和监测提供新技术和知识支撑。     

半干旱区植被覆盖度对边界层气候热力影响的数值模拟

在陆－气相互作用的中小尺度系统研究中,水平非均匀下垫面的强迫作用是主要的物理过程。本文利用能量闭合二维陆面过程与大气边界层耦合模式,研究了我国西北半干旱地区（３８°Ｎ,１０５°Ｅ）夏季下垫面物理特征的变化对区域边界层气候的影响。结果表明：土壤湿度、植被覆盖度对局地环流和区域边界层气候的形成起着决定性的作用。模拟结果揭示了在半干旱地区大面积植树造林、提高植被覆盖度,可涵养土壤水分,改善局地生态环境,是人工持续改造干旱、半干旱荒漠地区局地气候的重要途径。     

SAR与光学遥感影像的玉米秸秆覆盖度估算

秸秆是农田生态系统的重要组成部分。秸秆覆盖度（CRC）的遥感估算可以大范围、快速地获取地面秸秆覆盖信息,对保护性耕作的推广具有十分重要的意义。基于Sentinel-1 SAR影像和Sentinel-2光学影像分别构建了雷达指数与光学遥感指数,结合吉林省梨树县春秋两期实地采样数据,探究遥感指数与玉米秸秆覆盖度的相关性。为进一步提升玉米秸秆覆盖度的估算精度,结合雷达指数与光学遥感指数,采用最优子集回归的方法建立玉米秸秆覆盖度的估算模型,完成研究区的玉米秸秆覆盖度估算制图。结果表明：土壤质地分区建模可有效解决土壤异质性问题,提升反演精度。各遥感指数在秋季高覆盖时期的表现均优于春季低覆盖时期。STI和NDTI指数在光学遥感指数中表现最好,R²分别为0.701和0.697,而在雷达指数中,基于余弦矫正法的γVH0指数与实测CRC的相关性最高,R²为0.564。结合雷达指数与光学遥感指数能够有效地提高秸秆覆盖度估算精度,在最优子集回归法下基于结合指数构建的回归模型最优,R²为0.799,RMSE为13.67%,达到了较高的精度。研究结果为秸秆覆盖度估算的精度提升提供了一种新思路。     

塔克拉玛干沙漠人工绿地与自然沙地能量收支差异研究

利用2013年塔克拉玛干沙漠腹地自然沙地与人工绿地的地表太阳辐射和能量通量观测数据,分析不同下垫面太阳辐射分量和能量收支参数间的差异。结果表明：1）沙地与绿地,辐射各分量日变化特征显着,DR、UR夏季为峰值,冬季-春季-夏季为上升趋势,夏季-秋季-冬季为下降趋势。沙地与绿地ULR的差值为-30-20W?m-2。土壤湿度变化是导致人工绿地与自然沙地地表反照率差异的主要原因之一,在塔克拉玛干沙漠的人工绿地滴灌,增加了土壤含水率,传递到表层具有滞后效应,影响了地表反照率的月变化。2）净辐射,在夜间以G0耗能形式为主,而白天以H耗能形式为主。在塔克拉沙漠大环境影响下,人工绿地的能量分配格局与自然沙地基本相同,但是在植被的生长季与茂盛季节,LE的通量的耗能份额会有所递增,耗能比增加了1.5%。3）人工绿地EBR夜间的波动幅度大于自然沙地,白天自然沙地EBR上升速率要大于人工绿地冬季,自然沙地和人工绿地不闭合率都超过50%,其他季节,人工绿地的不闭合率优于自然沙地。     

遥感影像时—空融合的“点”—“线”—“面”质量评价

遥感影像时—空融合可集成多源数据高空间分辨率和高时间分辨率互补优势,生成时间连续的高空间分辨率影像,在遥感影像的动态监测与时序分析等方面具有重要应用价值.然而,现有多数研究往往基于单一数据产品对时—空融合算法进行评价,而在实际生产应用中,需要验证算法在多种遥感产品数据的融合表现;此外,目前研究大多基于“单点时刻”进行评...     

人工增雨催化区跟踪方法与效果评估指标研究

如何利用新一代天气雷达作业前后回波的变化分析人工增雨效果,对提高人工影响天气的科学性有非常重要的意义。文章基于新一代天气雷达三维拼图和最大相关系数的雷达回波跟踪方法（TREC）,在考虑多个作业影响时间和催化剂扩散背景下,实现对高炮和飞机播云作业中催化区的连续跟踪,并计算区域内的最大反射率、垂直积分液态含水量等回波参数。利用2个降水过程,选择多个跟踪区域进行连续跟踪,详细分析了回波跟踪的合理性。选择北京的一次高炮增雨作业与一次模拟飞机作业,对其催化区进行跟踪。结果表明：利用TREC算法,能够合理跟踪回波在空间的垂直位置与水平位置,较好地跟踪单点、多点作业时催化区域移动,实时跟踪飞机播云催化区的回波变化,从而为人工增雨的效果评估提供了一个有意义的参考。     

植被动力学模式中物候方案的研究进展

植物物候是指植物生长过程中呈现出的季节性现象,一般与植物所处的气候与环境变化密切相关。植被动力学模式研究的物候主要表现为叶面积指数变化,直接影响陆气间的碳通量与水热交换,同时影响物种间的竞争,从而间接地影响生态系统的结构组成。按照建模方法的差别,目前模式中使用的物候方案可分为使用卫星观测资料的物候方案、基于物候——气候关系的统计模型和基于叶碳平衡(周转)的动力学模型三大类。将植物物候分为物候期的触发和物候期叶片的发育过程两部分,分别对国际上广泛使用的八种全球植被动力学模式进行分类描述,对比其优缺点。最后探讨了植被动力学模式中物候方案的进一步发展方向。     

1981—2013华北平原气候时空变化及其对植被覆盖度的影响

植被覆盖度是反映生态环境稳定性的重要指标,昆仑山地区生态脆弱,植被覆盖度变化的驱动因素研究较少。文章旨在分析昆仑山地区植被覆盖度时空变化及驱动因素和区域生态评价。

本文基于归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）,探究了2000—2020年昆仑山植被覆盖度的时空变化规律。使用地理探测器（GeoDetector, GD）和随机森林 （Random Forest, RF）模型,识别了昆仑山地区NDVI变化的主导因子,使用RF和长短期记忆网络（Long Short−Term Memory Network, LSTM）开展了多因子NDVI的回归拟合。使用遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）评估了昆仑山环境质量变化状况。

2000—2020年昆仑山地区NDVI在时间上呈波动增加趋势,空间上呈“西高东低、北高南低”的分布格局。RF重要性最高的因子为高程（DEM）、降水（Pre）、到城镇距离（Town）和国内生产总值（Gross Domestic Product, GDP）,GD解释力最高的因子为蒸散发（ET）、DEM、GDP和温度（Temp）。RF比LSTM更适用于昆仑山地区NDVI的回归拟合。RSEI数值上升的区域面积为80.52%,但整体波动较大,波动较大区域面积为78.86%。

DEM、GDP、Pre和ET是影响该区域植被覆盖度的主要因素,区域生态环境质量有明显改善,生态保护措施成效显著。保护昆仑山生态脆弱区的生态稳定对区域生态政策的实施具有重要意义。

     

植物固土护坡效应的研究现状及发展趋势

为评价青藏公路沿线多年冻土区高寒草甸和人工种植植物固土护坡力学贡献,本研究选取位于青藏公路沿线北麓河地区一处热融滑塌灾害作为研究区。以原生草甸(主要植物种为嵩草(Carex myosuroides Vill.)和藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim.))和人工种植垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、星星草(Puccinellia tenuiflora(Griseb.)Scribn. & Merr.)、冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.)、早熟禾(Poa annua L.)、碱茅(Puccinellia distans(L.)Parl.)和中华羊茅(Festuca sinensis Keng ex S.L.Lu)等6种生长期为1 a草本为研究对象,通过开展室内原状根-土复合体剪切试验,探讨了草本根系增强热融滑塌型边坡体抗剪强度作用贡献,并采用静力平衡法对该热融滑塌型边坡稳定性进行了评价。主要得到如下结果：通过室内洗根试验得到根-土复合体试样平均含根量由高至低依次为原生草甸(33.33 mg·cm^-3)、垂穗披碱草(16.95 mg·cm^-3)、早熟禾(13.12 mg·cm^-3)、中华羊茅(5.80 mg·cm^-3)、冰草(3.89 mg·cm^-3)、星星草(3.15 mg·cm^-3)、碱茅(2.86 mg·cm^-3);平均株高由高至低依次为垂穗披碱草(10.93 cm)、原生草甸(9.64 cm)、冰草(6.88 cm)、早熟禾(5.22 cm)、中华羊茅(3.90 cm)、碱茅(3.86 cm)、星星草(2.90 cm);区内原生草甸和6种人工种植草本根-土复合体抗剪强度均显著高于不含根系素土,其中原生草甸和人工种植垂穗披碱草根系增强土体抗剪强度作用增幅相对较大,分别为42.17%和30.96%;由静力平衡法计算得到含根系边坡安全系数均高于不含根系素土边坡,边坡安全系数由大至小依次为原生草甸(1.47)、垂穗披碱草(1.39)、早熟禾(1.38)、冰草(1.37)、碱茅(1.36)、星星草(1.32)、中华羊茅(1.32)、素土(0.96)。该研究结果对于有效防治青藏公路沿线北麓河地区热融滑塌灾害,同时为进一步有效防治青藏公路沿线热融滑塌灾害引发的水土流失、草地退化等灾害提供理论依据和实际指导。

     

黄土高原表土花粉与植被覆盖度定量模型的建立及应用

黄土高原是一个气候变化敏感区,亦是一个生态环境脆弱区,更是我国人口-资源-环境矛盾最为集中的区域之一.因此,构建适合于黄土高原表土花粉与植被覆盖度定量模型对了解过去植被覆盖度的演变以及人与环境之间的关系具有重要意义.本工作基于黄土高原443个表土花粉数据和2000～2015年的归一化植被指数(NDVI),采用逐步回归法(Stepwise)、增长回归树法(BRT)、局部加权加权平均法(LWWA)、加权平均偏最小二乘法(WA-PLS)和最佳类比法(MAT),结合植被覆盖度(FVC)和年均降水量(MAP)、年均气温(Tann)、1月月均温(T1)、7月月均温(T7)、有效湿度(MAP/ET0)这5个气象要素数据,构建表土花粉与植被覆盖度定量模型;通过普通检验、留一交叉检验(LOO)、自助法检验(Bootstrap)和检验空间自相关性的h-block检验方法对定量模型进行检验,进而筛选出最优模型;最后,利用31个全新世地层花粉数据重建黄土高原过去植被覆盖度,探讨其变化特征.结果表明:1)FVC、MAP、T1、T7和MAP/ET0是黄土高原环境变化的5个重要因子,其中,FVC的第一排序轴特征值/第二排序轴特征值(λ1/λ2)最大(0.47),单一解释变量最高(8.75),其与花粉组合的相关性最强(0.66),可用于构建表土花粉与植被覆盖度定量模型;2)采用Stepwise、BRT、LWWA、WA-PLS和MAT这5种方法分别建立表土花粉-植被覆盖度定量模型,根据观测值与预测值的决定系数(R2)、最大偏差(Max.bias)和预测均方根误差(REMSP)评估构建的模型,结果显示BRT模型表现更优,可用于黄土高原过去植被覆盖度的定量重建;3)全新世FVC重建结果显示,早、中全新世黄土高原FVC较高,其中7.0cal.kaB.P.时达到峰值(平均值为0.68);但自4.0 cal.kaB.P.开始,植被覆盖度下降,特别是3.0～2.0 cal.ka B.P.下降明显,平均值低于0.30.通过与研究区内其他气候指标和人类活动强度指标的对比,认为早、中全新世黄土高原植被覆盖度的变化主要受自然气候变化的影响,而晚全新世以来FVC的减少可能更多地与人类活动强度增加有关.