Radiative forcing over China due to albedo change caused by land cover change during 1990–2010

Land cover change affects surface radiation budget and energy balance by chang- ing surface albedo and further impacts the regional and global climate. In this article, high spatial and temporal resolution satellite products were used to analyze the driving mechanism for surface albedo change caused by land cover change during 1990-2010. In addition, the annual-scale radiative forcing caused by surface albedo changes in China＇s 50 ecological regions were calculated to reveal the biophysical mechanisms of land cover change affecting climate change at regional scale. Our results showed that the national land cover changes were mainly caused by land reclamation, grassland desertification and urbanization in past 20 years, which were almost induced by anthropogenic activities. Grassland and forest area decreased by 0.60% and 0.11%, respectively. The area of urban and farmland increased by 0.60% and 0.19%, respectively. The mean radiative forcing caused by land cover changes during 1990-2010 was 0.062 W/m2 in China, indicating a warming climate effect. However, spatial heterogeneity of radiative forcing was huge among different ecological regions. Farmland conversing to urban construction land, the main type of land cover change for the urban and suburban agricultural ecological region in Beijing-Tianjin-Tangshan region, caused an albedo reduction by 0.00456 and a maximum positive radiative forcing of 0.863 WIm2, which was presented as warming climate effects. Grassland and forest conversing to farmland, the main type of land cover change for the temperate humid agricultural and wetland ecological region in Sanjiang Plain, caused an albedo increase by 0.00152 and a maximum negative radiative forcing of 0.184 W/m2, implying cooling climate effects.     

基于遥感监测的城市热岛研究进展

全球正经历快速、高强度的城市化,导致城市热岛加剧,并对城市、区域乃至全球许多的生态环境要素直接或间接地产生多方面的影响,与人类福祉密切相关。遥感具有宽覆盖、信息量大、重复观测周期短等优点,已成为地表城市热岛(Surface Urban Heat Island, SUHI)监测广泛采用的一种方法。针对前人相关研究对热红外数据源、监测指标及SUHI时空变化规律尚缺乏系统总结且内容需要更新等问题,本文首先分类评述了SUHI遥感监测所采用的热红外遥感数据源。其次将现有的SUHI监测指标分为土地覆盖类型驱动型、地表温度格局驱动型及两者复合驱动型3类来述评,详细介绍了它们的计算方法、应用案例及优缺点;并从日间变化、夜间变化及昼夜对比的变化3个方面述评了SUHI的年内时空变化规律;归纳了其年际变化规律。最后,依据现有研究结论中相互冲突或尚需深化的地方,指出几个潜在的关键问题或研究方向。     

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力,对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象,分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像,采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期,并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演,分别为冠层含水量（CWC）,归一化水体指数（NDWI）,叶面积指数（LAI）,光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明,展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外,落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系,其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高,pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外,不同模型反演结果表明,随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a;多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a,非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。     

植被生物物理参数的光学遥感反演方法综述

传感器技术的迅速发展为植被生物物理参数反演提供了大量可用的光学遥感数据,处理这些海量数据需要稳健高效的反演技术支持。本文总结了利用光学遥感影像定量获取植被生物物理参数的反演方法,将这些方法分为参数回归、非参数回归、基于物理模型和混合方法。首先,回顾了这些方法的理论基础,并分析了它们各自的优缺点。然后,介绍了已发表的应用案例,展示了这些方法在植被生物物理参数反演处理中的实际运用。最后,对这些方法在未来的发展和应用前景进行了展望。     

农业物候动态对地表生物物理过程及气候的反馈研究进展

地表过程对全球变化的响应和反馈是地球系统科学研究的核心课题之一,目前的研究多关注全球变化对地表过程的影响,而地表动态过程对地表生物物理过程及气候的反馈研究较少。系统认识地表物候动态对生物物理过程及气候的反馈对深化地球系统科学研究有着重要的意义。本文从农业物候动态的事实、农业物候动态在陆面过程模型中的参数化表达、农业物候动态对地表生物物理过程及气候的反馈等方面进行综述,发现在气候变化和管理措施影响下,以种植期和灌浆期为代表的农业物候期发生了显著的规律性变化;耦合农业物候动态,改善了模型对地表动态过程、生物物理过程和大气过程的数字化表达;农业物候变化对地表净辐射、潜热、感热、反照率和气温、降水、环流等过程产生了影响,并表现出以地表能量分配为主的气候反馈机理。针对农业物候动态对地表生物物理过程及气候效应的时空重要性,需要继续开展以下方面的工作：① 加强全球变化对地表物候动态的影响及其反馈的综合研究;② 不同光谱波段地表反射率与农业物候动态的关系研究;③ 农业物候动态引起的作物生理学特征变化在地表生物物理过程中的贡献;④ 重视不同气候区物候动态对气候反馈效应的差异。     

1991—2010年全球湖泊表面温度效应的时空格局及生物物理因子拆分

量化湖泊与邻近陆地的表面温度差异,拆分生物物理因子对其贡献是明确湖泊气候效应的基础。本文基于耦合CLM4.5的CESM模式模拟的1991—2010年全球气候数据,分析了全球湖泊表面温度效应（湖泊与邻近陆地的表面温度差异）的时空格局,利用IBPM因子拆分理论量化了生物物理因子对其贡献。结果表明：① 湖泊表面温度效应的季节变化明显,但年际变化不显著,北半球湖泊最强增温（4.37 K）和降温效应（-0.99 K）分别出现在9月和4月。② 除干旱区湖泊呈降温效应外,其他气候区的湖泊以增温效应为主,热带湖泊增温效应最强。③ 湖泊表面温度效应的生物物理主控因子随气候区改变,湖陆之间的蒸发差异是干旱区湖泊呈降温效应的主控因子,较低的对流散热效率是热带和温带湖泊呈增温效应的主控因子,反照率差异和冰雪融化潜热分别对寒带、极地湖泊表面温度效应的正贡献和负贡献最大。全球尺度上,湖陆之间的对流效率差异（3.77±0.13 K）和蒸发差异（-2.01±0.1 K）对湖泊表面温度效应的正、负贡献最大。     

超声空化影响生物效应与声学参量优化的研究

剖析了超声空化的形成及其引发的“聚变现象”对生物制剂的作用机理；重点研究超声空化(稳态空化和瞬态空化)与声学参量的相互关系及其控制方法。     

生态足迹理论在我国干旱区的应用与探讨——以新疆为例

可持续发展是当代研究的一个热点问题，也是一个有待深入研究的重大问题。应用生态足迹理论对地处我国西北干旱地区的新疆1999年的发展状况进行了评估。结果发现，新疆1999年的人均生态足迹赤字的数值是-0.8863hm^2，总的消费“影子区域”为15.7万km^2，新疆目前的发展现状不利于实现持续发展。最后，对生态足迹理论进行了简要的评述。     

北京城市不透水层覆盖度遥感估算

 应用线性光谱混合模型研究城市环境生物物理组成，端元的确定是其关键。城市地表同物异谱现象显著，光谱变异强烈，对于高反照率地物尤其突出。端元的光谱变异对线性光谱混合模型拟合结果产生重要影响。以同种纯净地物光谱曲线形状具有相似性为出发点，提出了一种端元优化选取方法，在此基础上计算了北京城市地表不透水层覆盖度。研究结果表明，该方法能够在一定程度上减小端元光谱变异性对线性光谱混合模型拟合结果的影响，进而提高城市不透水层覆盖度的估算精度。     

小麦冠层理化参量的高光谱遥感反演试验研究

以国产成像光谱仪所获高光谱遥感数据为基础，根据田间同步采样数据建立的基于反射光谱特征的小麦冠层生物物理和生物化学估计模型，实现了用航空高光谱遥感数据对田间小麦冠层理化参量的整体反演。结果表明：用高光谱遥感方法估计小麦冠层理化参量是可行的；以理化参数为“波段”的数字图像及其处理，为农学家以理化参量的空间分布及其差异解释作物产量空间分布差异和研究作物生态生理机理提供了新的手段。