遥感与地球系统科学

地球作为一个高度复杂的非线性系统,各圈层(大气、海洋、陆地、生物、冰雪圈、固体地球)尤其是人类活动等任何组成成份的变化,都会引起地球系统的变化。人类可持续发展面临的巨大科学挑战之一是认识人类赖以生存的、复杂变化的地球系统,认识地球系统如何变化及主要驱动因素,认识地球系统未来变化趋势及如何提高对全球变化的适应能力。卫星独特的全球覆盖和日尺度的观测改变了地球科学的研究方法,它强调所能探测到的多时空尺度上的物理动力过程,在全球范围应对气候变化、能源和环境挑战具有重要作用,揭开了地球系统多学科交叉的新纪元。以地球系统的视野,抓住驱动地球系统的关键循环过程(如能量、水、生物化学循环),是当前地球系统科学的发展趋势。地球系统科学(全球变化)研究需要长期稳定、准确性较高的卫星观测数据,以水循环为例,卫星遥感具备获取全球范围水循环关键参数能力,但是系统性综合观测能力不足,整体精确性受到综合化的可靠空间数据集的限制。目前中国正在积极研制发展新型水循环卫星WCOM(Water Cycle Observation Misssion),并寄希望以此为核心传感器发起全球分布式水循环观测星座系统,进一步提高中国在国际水循环观测与地球系统科学研究方面的话语权与领先能力。     

二级生化出水化学法深度除磷实验

以二级生化出水为对象,采用4种常规除磷剂开展了化学法深度除磷和投药量经验系数法研究.研究结果表明,FeCl₃在pH为7.5、投加量为6.5 mg/L条件下,Al₂(SO₄)₃在pH为6、投加量为3.75 mg/L条件下,可使出水总磷小于0.5 mg/L,且处理费用低廉,是生化出水深度除磷的适宜药剂.FeCl₃在除磷的同时,对COD也具有较好的去除效果,可作为总磷和COD均超标的二级生化出水深度处理的有效途径.投药量经验系数法可根据原水和出水的磷质量浓度,估算出除磷剂投加量,在工程实践中具有较大的参考价值.     

基于极化相干矩阵的河流水质污染监测初探

利用遥感手段监测水质污染具有监测范围广、实时性强的优点。本研究选择中国南方地区水质变化明显的河流区域作为研究对象,利用C波段星载极化合成孔径雷达(极化SAR)卫星RADARSAT-2提供的数据,对基于极化SAR的河流水质污染监测技术进行了初步研究。首先介绍了电磁波的极化现象以及极化SAR的基本原理;其次结合一次同步测量实验,提取河流区域,并对极化SAR数据与水质常见监测指标的监测数据进行对比分析,通过对10个采样点18组数据的分析发现,极化相干矩阵中的T 22元素与部分水质指标(如五日生化需氧量BOD₅等)具有较强的相关性,从而反映水质的污染状况;并通过实测数据和最小二乘法,拟合得到了利用[T]矩阵元素反演BOD₅的经验公式,拟合系数达到0.82。最后通过对地表散射模型和菲涅尔系数的分析,从理论上探讨了极化相干矩阵中部分元素与水体物理性质存在相关性的原因。初步理论分析和实验数据表明,T 22元素能够反映水体的污染状况。     

基于PROSPECT＋SAIL模型的遥感叶面积指数反演

以PROSPECT+SAIL模型为基础，从物理机理角度反演植被叶面积指数(LAI)。首先，通过FLAASH模型进行大气校正，使得图像像元值表达植被冠层反射率； 然后，根据LOPEX 93数据库和JHU光谱数据库选择植物生化参数和光谱数据，以PROSPECT模型模拟出的植物叶片反射率和透射率作为SAIL模型的输入参数，得到植被冠层反射率，将结果与遥感影像的植被冠层反射率对应，回归出植被LAI； 最后，以地面实测数据对遥感反演数据进行验证，并分析了误差的可能来源。     

A Basic Water Quality Model for the River Neckar: Part 2 – model‐based analysis of the oxygen budget and scenarios

In this paper the Basic Water Quality Model (BWQM) for the central part of River Neckar is used to analyse the oxygen budget and to assess the potentials of various measures to prevent or mitigate critical dissolved oxygen (DO) declines. It is shown that the oxygen budget is mainly governed by phytoplankton dynamics. The excessive growth of algae and the sudden break down of the resulting algal blooms may cause episodic DO depressions. Therefore, to stabilise the oxygen budget in a sustainable way, eutrophication has to be controlled within the central part of River Neckar and the upstream regions. The only feasible way to reach this goal appears to be a further drastic reduction of phosphorus emissions. In addition, it is indispensable to hold the very high standards of biochemical oxygen demand and ammonium retention at the wastewater treatment plants. A worse performance of the treatment plants would dramatically aggravate critical DO declines which may be caused by algae dynamics. As long as the oxygen budget is not completely stabilised, weir and turbine aeration can be used to mitigate DO depressions. It could be shown that the potentials of these measures suffice to keep DO at a tolerable level. However, due to the long travel times in River Neckar, it is important to start aeration up to several days before the DO minimum is reached.     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)冻藏过程中肌肉蛋白质生化特性的变化

以三疣梭子蟹肌肉基本营养成分、蛋白质组成、肌原纤维蛋白含量、Ca~(2+)-ATPase活性、总巯基含量、二硫键含量以及肌原纤维蛋白的SDS-PAGE分析作为指标,研究了三疣梭子蟹在不同冻藏温度下肌肉蛋白质生化特征的变化。结果表明,三疣梭子蟹是典型的高蛋白食品;随着冻藏时间的延长,水溶性蛋白含量先增加后减少,盐溶性蛋白和不溶性蛋白含量逐渐减少,碱溶性蛋白含量逐渐增加;肌原纤维蛋白含量、Ca~(2+)-ATPase活性、总巯基含量随着冻藏时间的延长,均呈现下降趋势,而二硫键含量则呈上升趋势,且–20℃和–40℃两组之间差异显著(P0.05)。SDS-PAGE分析结果表明,组成肌原纤维蛋白的各种蛋白质均有不同程度降解,且–20℃比–40℃组降解更明显。因此,–40℃冻藏对梭子蟹肌肉蛋白质生化特性的影响较小。     

生长素QS在钝顶螺旋藻养殖中的应用

钝段螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ ｐｌａｔｅｎｓｉｓＧｅｉｔｌｅｒ）培养在低浓度ＮａＨＣＯ３（２～５ｇ／ｄｍ＾３）和适量生长素ＱＳ（０．５～５ｍｇ／ｄｍ＾３）中,研究了生长素ＱＳ对钝顶螺旋藻生长、生物量和生化组成的影响,结果表明,在生长素ＱＳ为１ｍｇ／ｄｍ＾３,ＮａＨＣＯ３浓度为５ｇ／ｄｍ＾３时,钝顶螺旋藻的生长最好,生物量、蛋白质及总碳水化合物的含量也与主浓度ＮａＨＣＯ３（８ｇ／ｄｍ＾３）培养条件下的基本相同,说明生物素ＱＳ的加入在一定程度上可降低ＮａＨＣＯ３的使用量,而不影响钝顶螺旋藻生长、生物量和生化组成。因而生长素ＱＳ在钝顶螺旋灌的养殖中可作为ＮａＨＣＯ３部分替代剂,从而达到降低养殖成本的目的。     

叶片化学组分成像光谱遥感探测机理分析

利用地面光谱仪的测量数据 ,进行了成像光谱遥感探测叶片化学组分的机理性研究。采用多元逐步回归方法 ,分析了鲜叶片 7种化学组分含量与其光谱特性的统计关系 ,分别建立了反射率 ρ及其变化式 1/ρ、logρ和ρ的一阶导数Kρ 与化学组分含量的统计方程 ,并对这 4个指标的性能进行了比较和评价。结果表明 ,在 95 %的置信水平下 ,可以由叶片的精细光谱特征较好地反映出化学组分含量 ;特别是利用Kρ 作为因子 ,使置信水平提高到 99% ,尤以对粗蛋白质、N、K含量反映最好 ,R2 均达到 0 8以上 ,粗蛋白质可达 0 95 6 4,从而为进一步探讨在中国利用成像光谱遥感探测叶片化学组分奠定了基础     

诱导剂OS对切花百合病害及生理生化指标的影响

为了增强切花百合在生长繁殖过程中的抗病性,本研究利用壳聚糖（oligosaccharide ,OS）50 mg·L-1、、100 mg·L-1、300 mg·L-1 、500 mg·L-1,浸泡切花百合种球根部与鳞片,通过田间种植和鳞片包埋两个试验,测定其生长指标,POD、PAL、PPO等防御酶活性以及病情指数。结果表明,各种浓度的壳聚糖处理百合后,植株叶片防御酶活性增加,病情降低,株高、茎粗等生长性状得到改善,鳞片发子球率增加,病害减少。其中经OS 300 mg·L-1处理的百合在各个生理生化指标以及抗病性上明显高于对照,而且其他浓度均未对切花百合产生药害,说明壳聚糖是一种对切花百合效果较好的诱导剂。