基于Landsat TM影像不同地表温度反演算法的比较

地表温度是反映地表环境的一个重要参数,精确获取地表温度的方法对研究城市热岛效应、进行生态环境监测评价是必不可少的。利用遥感手段进行地表温度的反演是一种较新颖的方法,相对成熟的反演算法主要有单通道算法、辐射传输方程法及单窗算法。本文以山东省威海市Landsat TM数据为例,分别利用辐射传输方程法和单窗算法进行地表温度反演,通过遥感目视解译的方法提取研究区各类典型地物对应的地表温度,进行统计分析,结果表明,两者反演得到的地表温度具有一致的变化趋势,其中单窗算法中不同典型地物的地表温度整体标准差较小,如建设用地为0.530,起伏波动小,算法精度略优于辐射传输方程法。     

数据驱动的蒸散发遥感反演方法及产品研究进展

蒸散发是水圈、大气圈和生物圈中水分循环和能量交换的纽带。在全球尺度上,蒸散发约占陆地降水总量的60%;作为其能量表达形式,潜热通量约占地表净辐射的80%。随着通量观测技术的发展,全球长期持续的观测数据得以获取和共享,近年来基于数据驱动的蒸散发遥感反演方法取得了较好的研究进展。本文针对数据驱动的蒸散发遥感反演方法和产品,从经验回归、机器学习和数据融合3个方面展开,对现有的研究进展进行了梳理、归纳和总结,并从驱动数据、反演方法、已有产品等方面指出目前仍存在的问题和不足。未来仍需开展数据驱动的高时空分辨率的蒸散发遥感反演方法的研究,有效考虑地表温度和土壤水分等可以指示地表蒸散发短期变化的重要信息,同时加强基于过程驱动的物理模型与数据驱动的模型的结合,使两类模型能互为补充、各自发挥所长,共同推动蒸散发遥感反演研究水平的进步。     

一种多因子加权平均温度模型的构建方法

针对在地基GNSS水汽反演的过程中,天顶湿延迟转换为大气可降水量时如何建立精确的大气加权平均温度(Tm)模型的问题,该文在建立Tm模型前全面考虑了对Tm有显著影响的变量并选择最优回归子集。但分析发现,最优回归子集中各变量之间存在较强的相关性,这将会导致变量之间存在多重共线性,从而影响模型的稳定性和可靠性。选择2013—2015年相关气象数据作为变量并应用岭回归的方法削弱变量之间的多重共线性,建立稳定的多因子Tm回归模型。并利用该模型分别预测2016年1—12月、2019年1—7月的Tm,均方根误差分别为2.3 K和2.0 K,预测精度较高,这将为高精度的水汽反演奠定较好的数据基础。     

中国区域加权平均温度的时空分析及模型研究

加权平均温度(T_m)是全球卫星导航系统技术反演大气可降水量的关键参数,影响着水汽反演的精度。针对传统的Bevis模型运用在中国区域精度不高的问题,该文提出新的增加时空参数的T_m多元线性回归模型。根据2013—2015年中国86个探空站点的探空资料,分析了T_m的时空特征;然后根据2013年站点资料,利用线性回归建模方法建立了中国区域的T_m单因子回归模型和增加了时空参数的T_m多因子回归模型,并利用2014—2015年的探空数据进行验证。T_m单因子回归模型和T_m多因子回归模型的精度分别为3.1 K和2.6 K,比Bevis模型(精度3.3 K)分别提高了约6.0%和21.2%。考虑到季节对T_m的影响,将T_m多因子回归模型按季节分段,得到按季节分段的T_m多因子回归模型,其精度与T_m多因子回归模型大致相当,但能更细致表达出不同季节T_m的精度情况。结果表明增加了时空参数的T_m多因子回归模型更加适合中国区域的加权平均温度T_m的计算。     

应用微波遥感数据的东北地区地表温度反演

针对无源微波遥感时间分辨率高可以克服云层影响获取地表温度的问题,该文应用AMSR-E微波亮度温度数据,分别选取了基于发射率估计的单通道反演法和多通道线性拟合法反演东北地区地表温度。在原有方法的基础上提出算法改进:对单通道反演法按照植被生长周期在生长季与非生长季分别建立发射率估计方程,探究各微波通道在每种地表覆被类型的反演能力并组合反演精度最高的通道,将微波极化差异指数作为表征发射率参数加入多通道拟合方程。结果显示,获取的地表温度剔除水体和冰雪无效像元后可用性达到100%,改进后的单通道反演法均方根误差由3.58~4.6降低至2.0~3.1,在75%的区域的误差小于2 K;多通道拟合法的最终均方根误差为2.6~3.5,同样有较高精度且只使用微波亮温数据就能获取地表温度。     

适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法

针对三维激光扫描技术在铁路隧道超欠挖分析和收敛分析等应用中如何能对任意形状隧道LiDAR点云进行断面差异分析的关键问题,本文提出了一种适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法。该方法先建立铁路隧道设计断面统一模型,提出实测断面点与设计要素对应关系判定方法,对从隧道LiDAR点云中提取出的断面在铁路隧道设计断面统一模型中逐点确定所对应的设计要素,并计算出断面在对应设计要素上的径向投影点到设定的起算高程面与设计断面左侧交点的弧长,根据弧长对断面进行排序,最后根据设定的采样步长对有序的断面进行采样得到实测断面,进而计算出实测断面相较于设计断面的偏差量。通过3组具有代表性的不同断面隧道模拟点云数据对提出的算法参数最佳取值进行试验,试验结果不仅给出了算法参数的最佳取值,也论证了本方法可以对任意形状铁路隧道LiDAR点云进行断面差异分析。     

An experimental study of effect of pre‐existing fabric on deformation of foliated mylonite at high temperature and pressure

We performed deformation experiments on a foliated mylonite under high temperature and pressure conditions in this study. To investigate the effect of pre‐existing fabric on the rheology of rocks, our samples were drilled from natural mylonite with the cylinder axis parallel to the foliation (PAR) and perpendicular to the foliation (PER). We performed 25 tests on seven PAR samples and 21 tests on seven PER samples at temperatures ranging from 600 to 890 °C, confining pressures ranging from 800 to 1400 MPa, and steady‐state strain rates of 1 × 10⁻⁴, 1 × 10⁻⁵ and 2.5 × 10⁻⁶ s⁻¹. In the temperatures of 600–700 °C, the deformation is accommodated by semi‐brittle flow, with the average stress exponent being 6–7 assuming power law flow; in the temperature range of 800–890 °C, deformation is mainly by plastic flow, with an average stress exponent of n = 3 and activation energies of Q = 354 ± 52 kJ/mol (PER and PAR samples). The experimental results show that the strengths of PER samples are higher than those of PAR samples. Deformation microstructures have been studied by optical and electron microscopy. The original foliation of PER samples is destroyed by deformation and replaced by a new foliation, but the deformation of PAR samples followed the original foliation. Electron backscatter diffraction (EBSD) measurements show a strong lattice preferred orientation (LPO) of the quartz c axis fabrics of the starting samples and deformed PER and PAR samples. However, the c axis fabric of quartz in experimentally deformed PER and PAR samples varied with temperature and strain rate is different from that seen in the starting mylonite sample. The initial quartz c axis fabric of the starting mylonite sample has been transformed into a new fabric during experimental deformation. Dehydration melting of biotite and hornblende occurred in both PER and PAR samples at temperatures of 800–890 °C. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

热带季节内振荡对西北太平洋台风生成的大尺度环境的影响

基于澳大利亚气象局发布的RMM(Real-time Multivariate Madden-Julian oscillation)指数,将热带大气季节内振荡划分为8个位相,统计分析了各位相西北太平洋台风生成频数和位置的变化特征,并进一步利用BDI(Box Difference Index)指数分析了台风生成的活跃和不活跃位相之间环境要素的差别。结果表明,相比于台风生成的不活跃位相(1、2、3位相),在利于台风生成的活跃位相(5、6、7位相)期间,环境场具有更强的低层辐合和高层辐散外流、更高的对流层中层相对湿度和更广的垂直切变较小区域。进一步研究表明,在台风生成的活跃和不活跃位相之间,大尺度环境场的差别主要体现在动力因子方面,尤其是低层辐合场。     

近50a东北冷涡异常特征及其与淮河流域降水的关系

利用美国国家环境预报/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均数据分析了1960—2009 年夏季东北冷涡的异常特征,研究了夏季东北冷涡与同期淮河流域降水的关系,发现:东北冷涡偏强时,淮河流域的降水很可能偏多,东北冷涡偏弱时,淮河流域的降水很可能偏少。东北冷涡异常强年,淮河流域高低层环流具有斜压性,且低层有显著的正涡度发展,促进了上升对流运动活跃发展。而东北冷涡活动异常频繁,有利于引导潮湿阴冷的北方气流南下,与东亚夏季盛行的西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,在上升运动的触发下,导致淮河流域降水明显增多;东北冷涡弱年的情况正好相反。     

基于海温异常的南海夏季风爆发的可预报性分析

定义了综合评估南海地区大气对海温异常等外强迫响应的指数,并以此作为中间变量提出了利用前期海温异常预报南海夏季风爆发早晚的方法,进一步分析了基于海温异常的南海夏季风爆发的可预报性。分析表明:基于前期海温的异常,对于以日为单位预报对象的定量的南海夏季风爆发日期来说,基本没有可预报性;而对于定性的南海夏季风爆发早晚的预测,则可预报性大为提高。其预报时效可以提前至前期秋季的11月份。