Submarine groundwater discharge revealed by aerial thermal infrared imagery: a case study on Jeju Island,Korea

Submarine groundwater discharge (SGD) is a global phenomenon that carries large volumes of groundwater and dissolved chemical species such as nutrient, metals, and organic compounds to coastal zones. We report the influence of SGD on the coastal waters of Jeju Island, Korea, using high‐resolution aerial thermal infrared (TIR) mapping techniques and field investigations. An aircraft‐based system was implemented using a cost‐effective TIR camera for aerial TIR mapping. Ground‐based calibrations and system integration with GPS/IMU (global positioning system/inertial measurement unit) were performed for the aerial systems. The aerial surveys showed distinct low‐temperature signatures of SGD along the coasts of Jeju Island, revealing large groundwater inputs from the coastal aquifers to the ocean. Multiple aerial surveys over a range of seasons and tidal stages revealed that SGD rates dynamically affect the sea surface temperature (SST) of the coastal zone. The in‐situ measurements supported that SGD has a substantial influence on the coastal water chemistry as well as SST. Our observations highlight the extent to which aerial‐based TIR mapping can serve as a powerful tool for studying SGD and other coastal processes. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

浅析运营期间电力隧道自动化监测技术

针对城市电力隧道结构、走向多变、电缆设施多、电磁干扰大等因素,常规的监测方法难以顺利完成的现状,对目前先进的3种隧道结构自动化监测系统进行深入的研究比较,光纤传感自动技术解决了电力隧道结构监测点布设困难,数据受电磁干扰大的问题,能实时有效、可靠、高精度地监控电力隧道,及时掌握隧道的应力、应变及振动等主要结构参数,确保隧道结构安全。研究对类似的城市电力隧道自动化监测具有一定的参考意义。     

PMODTRAN: a parallel implementation based on MODTRAN for massive remote sensing data processing

MODerate resolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN) is a commercial remote sensing (RS) software package that has been widely used to simulate radiative transfer of electromagnetic radiation through the Earth's atmosphere and the radiation observed by a remote sensor. However, when very large RS datasets must be processed in simulation applications at a global scale, it is extremely time-consuming to operate MODTRAN on a modern workstation. Under this circumstance, the use of parallel cluster computing to speed up the process becomes vital to this time-consuming task. This paper presents PMODTRAN, an implementation of a parallel task-scheduling algorithm based on MODTRAN. PMODTRAN was able to reduce the processing time of the test cases used here from over 4.4 months on a workstation to less than a week on a local computer cluster. In addition, PMODTRAN can distribute tasks with different levels of granularity and has some extra features, such as dynamic load balancing and parameter checking.     

气候变化情景下黄淮海区域热量资源及夏玉米温度适宜度

利用黄淮海区域90个站点1971—2000年逐日气象资料以及国家气候中心发布的未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(Reg CM3)模拟的黄淮海区域1951—2070年0.25°×0.25°格点气象资料,结合夏玉米主要生育期对温度的需求,构建了黄淮海区域的温度适宜度和变异系数模型,并对1951—2070年黄淮海区域热量资源、夏玉米主要生育期的温度适宜度及其变异系数的时空变化特征进行分析。结果表明:1)黄淮海区域≥10℃积温和80%保证率下日平均温度≥10℃的初日均呈现由北向南依次增加的趋势,且随时间推移,分别呈增加和提前趋势。2)黄淮海区域夏玉米播种—出苗期的温度适宜度随时间整体呈逐渐上升的变化趋势、其变异系数随时间呈降—升—降的变化趋势;出苗—抽雄期的温度适宜度随时间呈先降后升的变化趋势、其变异系数呈降—升—降—升的变化趋势;抽雄—成熟期的温度适宜度空间上呈现2010年前北低南高、未来情景下中部低四周高的分布趋势,时间上呈2010年前稳定、未来情景下先降后升的变化趋势,其变异系数呈相反变化趋势;3)黄淮海区域夏玉米温度适宜度及其变异系数从播种—出苗期—出苗—抽雄期—抽雄—成熟期均呈反相位的变化关系。     

地壳运动驱动力的探讨——核能与地球演化

本文综合核物理、天文和地质学的最新研究成果,推导出在45亿年前太阳系的全部原始类地行星及其某些卫星(包括地球及月球)上,发生过大规模的、持续的铀、钚链式核裂变,释出了巨大的热能,熔化了整个原始星球。新星球的物质发生了重力分异作用、形成了按密度划分的圈层结构。地球中心是内地核,在高压下压成了固态。铀、钚下沉到内地核顶部停留,继续发生链式核裂变,但改变不了内地核的固态性质。从此处产生的核裂变能,主要以热对流的形式外导。直到前45亿年以后,铀的链式核裂变停止了,只剩下钚的链式核裂变,生成的热能减少了,地球开始冷凝。当熔浆表面温度下降到700~800℃时,较轻的花岗岩质岩浆首先凝固成薄层。它很脆弱、经不起大风浪和潮汐力的冲击,破碎成小块,随着下面对流的玄武岩质熔浆汇集起来,形成大片飘浮物,后来就成为大陸;小片的便成为岛屿。温度逐渐下降,地幔冷凝成固体。温度下降至100℃以下,大气中的水蒸气冷凝成水,下落汇集在地表低凹处,便有了海洋和湖泊。所以海洋底主要分布着玄武岩。从内地核顶部不断产生的核能以"地幔柱"的形式穿过固体地幔,上升至地壳。受坚硬地壳的隔挡、便集中在地壳下构成软流层。当地壳岩石受热软化和可以流动之后,便开始向压力小的方向流动。又受日、月引力和地球自身自转力的作用,软流层的动能又有了增强。这种巨大的能量支配了地壳的升降、褶曲、断裂、变质、岩浆、火山和地震等活动。地球是天体之一,无时不受自然界各种作用力的影响,但支配它演化的主要作用力是核能。本文还简述了核能、核素与太阳系星体演化的关系。     

利用GNSS干涉信号振荡幅度反演土壤湿度

根据干涉效应和GNSS接收机信噪比估计方法,推导了利用GNSS干涉信号幅度进行土壤湿度反演的模型,建模过程考虑了天线增益、土壤介电常数和噪声的影响。提出了使用AMPD算法从含有噪声的归一化干涉功率曲线中提取干涉峰值与谷值,进而反演了土壤介电常数与土壤湿度的方法,并对其进行了仿真。结果表明,利用提取出来的干涉谷值进行反演性能比峰值好,相对稳定准确的卫星仰角范围为5°~25°,湿度大于0.06cm~3/cm~3时反演结果更为准确,标准差在0.01cm~3/cm~3左右波动。     

Landsat 8热红外数据定标参数的变化及其对地表温度反演的影响

Landsat系列卫星上的TIRS热红外传感器数据已被大量应用,针对TIRS数据的地表温度反演也相继开发出一些算法,并有一些研究对TIRS数据的定标及其地表温度反演算法的精度进行了对比。本文主要就TIRS热红外传感器定标参数的变化,结合这些定标参数变化的时间点对有关地表温度反演算法的适用性和有效性进行分析,特别是对劈窗算法是否适合当前的TIRS数据进行了讨论,以使用户能够对Landsat 8 TIRS热红外数据的正确使用有进一步的认识。总的看来,由于视域外杂散光的影响,TIRS数据的定标精度仍达不到设计目标,TIRS第11波段的不确定性仍成倍大于TIRS 10波段。因此,在Landsat团队未彻底解决这一问题之前,同时用TIRS第10、第11这两个差距较大的波段构成的劈窗算法来反演地表温度,其精度存在较大的不确定性,US6-S团队仍在致力于改进第11波段的精度,改进后的波段可以用劈窗策法。目前应以TIRS第10单波段的方式来反演地表温度为宜。     

不同遥感影像的城市热岛空间分布特征分析

针对传统的地面观测方式很难全面掌握城市地面热岛的空间分布情况的问题,该文将HJ-1B卫星热红外图像代表的亮温图和采用HJ-1B卫星反演的温度图像正规化,利用量化等级体系对同一地区的亮温分布图和温度分布图进行划分,提出并采用间隙度指数对不同影像的高温区进行空间分布进行评价。实验结果表明:基于热红外影像的城市热岛空间分布比基于热红外影像反演的温度图的热岛空间分布更为集中,为研究不同影像之间的城市热岛空间分布提供了一种评价方法。