Development and implementation of a multiscale biomass model using hyperspectral vegetation indices for winter wheat in the North China Plain

Crop monitoring during the growing season is important for regional management decisions and biomass prediction. The objectives of this study were to develop, improve and validate a scale independent biomass model. Field studies were conducted in Huimin County, Shandong Province of China, during the 2006–2007 growing season of winter wheat (Triticum aestivum L.). The field design had a multiscale set-up with four levels which differed in their management, such as nitrogen fertilizer inputs and cultivars, to create different biomass conditions: small experimental fields (L1), large experimental fields (L2), small farm fields (L3), and large farm fields (L4). L4, planted with different winter wheat varieties, was managed according to farmers’ practice while L1 through L3 represented controlled field experiments. Multitemporal spectral measurements were taken in the fields, and biomass was sampled for each spectral campaign. In addition, multitemporal Hyperion data were obtained in 2006 and 2007. L1 field data were used to develop biomass models based on the relation between the winter wheat spectra and biomass: several published vegetation indices, including NRI, REP, OSAVI, TCI, and NDVI, were investigated. A new hyperspectral vegetation index, which uses a four-band combination in the NIR and SWIR domains, named GnyLi, was developed. Following the multiscale concept, the data of higher levels (L2 through L4) were used stepwise to validate and improve the models of the lower levels, and to transfer the improved models to the next level. Lastly, the models were transferred and validated at the regional scale using Hyperion images of 2006 and 2007. The results showed that the GnyLi and NRI models, which were based on the NIR and SWIR domains, performed best with R² > 0.74. All the other indices explained less than 60% model variability. Using the Hyperion data for regionalization, GnyLi and NRI explained 81–89% of the biomass variability. These results highlighted that GnyLi and NRI can be used together with hyperspectral images for both plot and regional level biomass estimation. Nevertheless, additional studies and analyses are needed to test its replicability in other environmental conditions.     

中国华北雾霾天气与超强El Ni?o事件的相关性研究

2015年11—12月,全国接连发生七次大范围、持续性雾霾天气过程,其中,11月27日—12月1日的雾霾天气过程持续时间长达五天,成为2015年最强的一次重污染天气过程;12月19-25日重度雾霾再次发展,影响面积一度达到35.2万km~2.本文利用多种数据资料通过个例对比和历史统计详细分析了超强El Ni?o背景下雾霾天气频发的天气气候条件.其结果清楚表明:2015年11—12月欧亚中高纬度以纬向环流为主,东亚冬季风偏弱,使得影响我国的冷空气活动偏少,我国中东部大部地区对流层低层盛行异常偏南风,大气相对湿度明显偏大,并且大气层结稳定,对流层底层存在明显逆温.上述大气环流条件使得污染物的水平和垂直扩散条件差,因此在有一定污染排放的情况下,造成了重度雾霾天气过程的频发.由此,超强El Ni?o事件所导致的大尺度大气环流异常是我国中东部,尤其华北地区冬季雾霾天气频发的重要原因之一.     

内蒙古牧区黑、白灾监测模式及等级指标的研制

文章从草地-家畜-大气系统出发, 分别选用可引发黑、白灾的主要因子 (连续无积雪日数、可能发生期、最大积雪深度、积雪持续日数) 和基本因子 (家畜抗灾能力指数、冬前牧草平均高度), 建立了黑、白灾监测模式; 并通过对比分析黑、白灾评判系数与家畜表现特征及放牧情况, 确定了黑、白灾等级指标.检验结果表明监测模式和等级指标均具有很好的稳定性和实用性.     

有限供水对冬小麦根系生长发育的影响及其对底墒的利用特征

试验在中国气象局固城农业气象试验基地人工控制农田水分试验场进行。在底墒充足的条件下采用三种水分处理:I₁拔节期一次性供水75 mm; I₂返青期供水37.5 mm, 拔节期供水37.5 mm; I_CK生长季内无水分供应。生育期内遮去自然降水。试验结果表明, I₁处理由于有充足的底墒配合有限水分胁迫, 有助于减少冬小麦表土层 (0~30 cm) 的根生物量, 增加根系干物质向土壤深层分配, 挖掘深层土壤水分, 提高了土壤水供应量和有效底墒供水率.另外, I₁处理增加了需水关键期的有效蒸腾耗水比例, 提高了水分利用效率.虽然由于前期的水分胁迫降低了I₁处理总穗数, 但由于增加了籽粒数和籽粒重, 产量反而有所增加。     

结合全站式三维扫描与建筑设计坐标的复杂曲面检测

针对赛道复杂双曲面结构的高精度要求,以及无BIM模型加以参照这一现状,本文以北京冬奥会雪车雪橇赛道为例,首先采用全站式三维激光扫描仪对赛道混凝土喷射形成的曲面进行扫描,并结合建筑设计坐标完成夹具剖面特征点检测;然后依据设计三维坐标进行建模;最后将模型与扫描点云数据进行对比检测,生成三维色谱图,以掌握任意点的偏差值。结果表明,该方法既能进行关键特征点位的检测,又能全面掌握整个复杂曲面的偏差情况,满足测量的高精度要求,可为今后此类复杂曲面检测工程提供思路与技术参考。     

2007年冬季沈阳典型大气污染源PM10排放模拟

选取沈阳市区9个典型的大气污染源冬季的PM10。排放浓度资料,利用MM5耦合CALPUFF对2007年12月至2008年2月沈阳城市区域气象场和排放PM10。浓度分布进行月平均数值模拟。结果表明：冬季沈阳地区受高压控制,北风较强,并经过增强、减弱的过程,多呈现对大气污染物扩散不利的天气形势。高空为偏西风且风速较大时,地面和高空有明显的风向和风速的切变,切变有增强和减弱的变化。2007年冬季沈阳市区域月平均大气污染最严重的是2月,污染物分布主要集中在南部、东南部地区,南部地区大气污染最为严重。PM10。浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时,污染物扩散范围大,污染物浓度小;地势不平、风速小时,污染物扩散范围小,污染物浓度大。     

海南岛冬季低温冷害的气候特征

分析表明,海南岛冬半年日际气温的变化幅度很大,平均气温很难表征海南岛冬季“冷”的气候特征,从冬季农作物生长角度出发,统计了海南岛（以海口为例）发生低温冷害的气候概率,提出海南岛存在的“相对的冬季”进一步,引进“冷指数”替代平均气温来表征海南岛冬季的“冷”,对冷指数的主要成分分析表明：（１）以五指山脉为界,海南岛南,北两区在冬季存在明显的冷暖差异,山北地区发生低温冷害的气候概率明显大于山南地区,在科     

黄土旱塬区不同覆盖措施对土壤水分及冬小麦水分利用效率的影响

田间试验研究了不同覆盖措施对冬小麦农田土壤含水量及小麦生长状况和水分利用效率的影响.试验包括4个处理:作物生育期秸秆覆盖600 kg/ha(M600)、秸秆覆盖300 kg/ha(M300)、地膜覆盖(PM)和无覆盖处理(CK).结果表明:覆盖处理下的土壤贮水量均高于不覆盖,M600处理能显著增加土壤含水量(0～1m和...     

喜马拉雅山北坡典型高山冻土区冬季径流过程

喜马拉雅山北坡广泛分布着岛状多年冻土,冻土对径流过程有着不可忽视的影响。卡鲁雄曲是该区唯一有常规水文气象观测资料的流域,海拔范围是4 550~7 200 m,其中5 100 m以上为高山冻土区,以下为深层季节冻土区。近20年径流有较明显的增加趋势,为了探明引起径流变化的原因,采用流域内翁果水文站1983—2003年的月径流资料,通过Mann Kendall趋势检验法,Sen坡度估计以及相关统计分析方法,发现寒冷期（11月至次年3月）径流有不同程度的涨幅,发生突变的年份在1990年左右。尤其以1月份最为明显,后10年比前10年增加了67%。遥相关分析表明,1月份径流与7~12月径流有通过95%显著性检验的相关性,它们的共同作用使得径流变化尤为显著,这是冻土区所特有的。     

中国南方地区冬季风降水异常的分析

1997/1998和1998/1999年冬季是中国南方典型的多雨年和少雨年,它们分别发生在El Nio年和La Nina年.为了了解这两个冬季降水异常的原因,通过对比分析方法对这两个冬季的大气环流和水汽输送的差异进行了研究.结果表明:多雨年与ENSO事件的暖期相联系,西风带槽脊偏东偏弱,东亚冬季风减弱,副热带高压增强,对流层低层距平流场上呈现两个反气旋和一个气旋性环流,中心位于长江流域的气旋性环流的垂直结构和形成机理与菲律宾海反气旋不同.少雨年赤道海温的距平分布及高低层环流系统都与多雨年几乎相反.研究还揭示,冬季中国南方地区的水汽主要来自南支西风带低槽前部的西南气流和南海-中南半岛上空的转向气流,水汽输送通道随高度有明显的变化.1997/1998年冬季加强的南支西风气流和菲律宾海异常反气旋有利于水汽向中国大陆输送;1998/1999年南支西风气流弱,中国东南沿海低层为冷性高压控制,两支水汽输送带都大大减弱.这种水汽输送的明显年际变化是造成这2年冬季南方降水明显差异的一个关键因子.