基于MODIS数据的黑河流域地表温度反演研究

基于MODIS数据,运用毛克彪的劈窗算法反演了具有冰雪、冻土地表类型的黑河流域2009年9月23日的地表温度。结果表明：沙漠和戈壁的温度最高,永久积雪/冰川的温度最低,能够客观地反映黑河流域9月下旬白天的气候特点。将反演结果与流域内9个气象站点的实测数据对比分析,得出反演的地面温度与实测的地面温度平均误差为0.82℃,在当前遥感反演地表温度的误差之内。因此,该算法适合大面积的地表温度快速反演。     

基于GIS的浙江省土地利用/覆盖与地表温度的关系

利用MODIS数据的分裂窗算法,获取了浙江省各地2008年一整年的地表温度数据,综合利用遥感、地理信息系统(GIS)技术,研究了地表温度的时空分布特征、地表温度与不同土地覆盖类型间的关系以及地表温度与归一化差值植被指数(NDVI)的定量关系。结果表明:①地表温度在空间分布的高度异质性,一方面是由区域内海拔高度差异较大造成的,另一方面与下垫面类型有关;②不同土地覆盖类型间地表温度的月季变化趋势基本一致,但各类别间的地表温度高低存在显著差异,年平均地表温度总体表现为建设用地耕地林地水体;③植被对地表温度的影响受下垫面类型的制约,分析夏季NDVI与地表温度的关系可见,林地、耕地和建设用地的NDVI与地表温度呈显著负相关;水体的NDVI与地表温度呈正相关。研究结果可为当地高温热浪、低温冻害等灾害的动态监测提供新的途径,具有重要的应用价值,对政府土地合理规划和利用及防灾减灾具有重要指导意义。     

基于MODIS数据的福建省干旱遥感动态监测分析

干旱是影响社会发展和农业生产的重要因素之一,利用MODIS数据和气象资料,结合福建省的地形、气候和植被覆盖条件,分别反演出2004年和2006年的归一化植被指数（NDVI）,借助分裂窗法成功反演了两个时相的地表实际温度（Ts）,并建立了基于植被供水指数算法（VSWI）的干旱监测模型。结果表明,对于植被覆盖率高的福建省,利用VSWI进行遥感干旱监测是可行的,MODIS数据可很好地满足大范围的实时动态监测。福建省地表干旱存在着较明显的南北区域差异,东南沿海比中西部严重,从两个时相的对比来看,干旱有加重的发展趋势,而经济发展和城市化进程是引起干旱程度加剧的重要因素。     

基于 Modis 数据的滇中地区2008年地表热环境及变化特征研究

以 MODIS 数据资料研究滇中地区地表温度动态变化规律,旨在为研究滇中地区地表热环境的影响积累资料,为自然资源监测、保护及其相关领域提供理论数据,为相关部门制定决策提供科学依据.在总结和分析当前常用地表温度反演算法的基础上,采用分裂窗算法来反演地表温度.分析了2008年滇中地区地表热环境的变化特征,结果表明:在热量分布方面,由西北向东南递增,东部丰富、西部偏少.     

基于MODIS的湖南省地表温度动态变化研究

陆地表面温度是地表能量平衡中的一个非常重要的参数,它在地表与大气相互作用过程中起着重要的作用。以MODIS数据资料研究湖南省地表温度动态变化规律,旨在为研究湖南省城市热岛效应的影响积累资料,为自然资源监测、保护及其相关领域提供理论数据,为相关部门制定决策提供科学依据。在总结和分析当前常用地表温度反演算法的基础上,采用分裂窗算法来反演地表温度,并利用卫星过境当天地面观测站观测的最高温度对反演结果进行验证。研究表明:在热量分布方面,由西北向东南递增,以武陵山、雪峰山东麓为界将全省分成2个区,东部丰富、西部偏少。温度反演结果与地面实测日最高温度曲线走势基本一致,符合实际情况。     

新疆焉耆盆地地表温度时空分布对LUCC的响应

为了辨析地表温度时空分布及其变化对土地利用/土地覆盖变化(land use/cover change,LUCC)的响应,以新疆焉耆盆地为研究区,将Landsat遥感影像数据、气象要素的观测数据和野外采样数据相结合,利用单窗算法和单通道算法反演研究区2000、2009、2011和2015年的地表温度,分析焉耆盆地地表温度时空分布特征,研究LUCC对地表温度的影响。结果表明:1)研究区温度时空分布图主要划分为低温区、中温区和高温区。从时空分布变化上来看,2000年高温区范围减少幅度最大、2009年次之、2015年最小;2009年低温区范围减少幅度最大、2000年次之、2015年最小;2)研究区地表温度的分布具有明显的空间差异性,高温区主要分布在沙漠区和山区与盆地之间的戈壁滩,具有明显的以博斯腾湖为中心的环状分布特点。低温区主要分布在水域、湿地和绿洲等区域;3)在2011年内不同时期不同LUCC的温度变化幅度不一,地表温度在不同下垫面上平均值大小不同,地表温度高低主要表现为沙漠盐碱地裸地小麦-玉米其他作物森林棉花芦苇湿地水域。由结果可知,焉耆盆地近十几年地表温度的时空变化与LUCC有着密切关系,农作物的结构、土地利用类型及其面积变化都会影响地表温度的时空分布。     

基于TM影像的城市热岛效应研究——以重庆市为例

根据LandsatTM数据,利用单窗算法对重庆市主城区进行地表温度反演,得出重庆市主城区地表温度场的分布规律,并通过选取样区对地表温度空间分布作了对比分析.结果表明:重庆市城区与近郊温差为4.75℃,城区与郊区温差达9.88℃,城市热岛效应明显;城市地表温度与土地利用类型紧密相关.研究成果对于改善城市生态环境、加强科学规划有重要的参考价值.     

基于MODIS数据的山东省2014-2016年干旱监测分析

针对近年频发的干旱情况不能准确及时监测评估的问题,以山东省为研究区,基于温度植被干旱指数方法（TVDI）,利用S-G加权滤波对MODIS地表温度产品MOD11A2和植被指数产品MOD13A2数据进行了重建,根据重建后的数据计算2014—2016年山东省的温度植被干旱指数,在比较NDVI-LST与EVI-LST构建的温度植被指数干旱模型（TVDI）的基础上,利用效果更好的EVI-LST构建的TVDI模型反演山东省2014—2016年的干旱情况,最后利用气象站观测数据对TVDI结果进行了相关性分析。研究表明,山东省在2014—2015年全年平均干旱面积占比分别为37.62%,41.7%,2016年基本无旱情发生。气象站观测的降水、温度与TVDI的相关性均在0.32以上,且均通过显著性检验,说明植被覆盖信息和陆地表面温度信息相结合反演的TVDI空间和时间分布能够较好地反映表层土壤水分变化趋势,其作为旱情评价指标是合理的。     

针对TM/ETM+遥感数据的地表温度反演与验证

利用2001、2004、2005年水体、裸地、农田、草地上红外辐射计的观测数据,结合大气下行辐射与比辐射率数据,通过多种方法分别获取了像元尺度的地表温度实测值,并对基于TM/E1M<' >数据的3种遥感反演算法得到的地表温度进行地面验证.结果表明:3种遥感反演算法得到北京地区地表温度的空间分布趋势一致.与地面实测数据相比,辐射传输方程算法的结果略高于地面实测值,单窗算法的结果与地面实测值一致性最好,而普适性单通道算法的结果明显低于地面实测值.从单窗算法反演的北京市地表温度分布图中可以看出,北京城市热岛效应显著,总体上城区地表温度高于郊区,水体温度最低,而且不同下垫面的地表温度差异明显.     

快速城市化地区土地利用类型对热环境的影响——以广东省东莞市为例

以快速城市化的典型地区广东省东莞市为例,利用Landsat/TM资料反演地表真实温度,将反演结果与土地利用分类数据进行叠加分析,获取不同地类的地表温度信息.通过引入效应和权重概念、改进现有热贡献指数、建立冷贡献指数等,形成不同土地利用类型热环境效应的定量评价体系.结果表明,热效应的大小顺序为:水域<林地<草地<耕地<建设用地,热贡献指数大小顺序为:水域<草地<林地<耕地<建设用地,冷贡献指数大小顺序为:草地<建设用地<耕地<林地<水域.水域具有最小的热效应-4.427℃、最大的冷贡献指数35.765%,对区域的低温效应显著;建设用地具有最大的热效应3.132℃、最大的热贡献指数59.628%,是区域内高温区最集中的地类.     

安徽省设施农业冬季低温风险分析和区划

利用1960-2010年安徽省29个气象观测站的冬季气象监测资料,采用数理统计方法,由年极端低温发生的气候概率,确定设施农业类型布局;由年极端低温气候概率及其波动性、各地冬季逐日最低气温发生强度及其平均日数4个参量,构建设施农业低温综合风险指数,并进行评估。结果表明：（1）安徽各地冬季低于-5.0℃的极端低温的气候概率超过80%,不宜发展塑料小拱棚。（2）低于-10.0℃的极端低温的气候概率为20%,其等值线基本与淮河走势一致,沿淮河向南极端低温逐渐减小的地区适宜发展塑料大棚,沿淮河向北逐渐增高的地区适宜发展日光温室。（3）冬季塑料大棚和日光温室生产的低温冷（冻）害风险综合指数可分为无、轻、中、重和特重5级,淮河以南塑料大棚发展区内,除沿淮河为重度风险区外,其它区域均为中度-轻度风险区,尤其是皖西南部和皖东南部的大部区域均为轻度风险区。淮河以北日光温室发展区内,东北部的宿州市全境和淮北市大部区域为特重风险区,西南部的亳州和阜阳市所辖的区域为中度风险区,其它区域为轻度风险区。     

改进的综合气象干旱指数在福建省的适用性分析

选取1961-2009年福建省5个气象站逐日气温和降水资料,引入线性递减非等权重方案计算综合气象干旱指数CI_new,通过比较分析CI_new与等权重方案计算的CI_old在干旱过程描述能力、干旱频率以及干旱年际变化特征上的差异,了解CI_new的改进效果及其在福建省的适用性.结果表明,CI_new与CI_old均能较合理地反映福建干旱频率分布特征和干旱强度变化特征,但CI_new在干旱监测过程中的不合理跳跃次数明显减少,有效克服了CI_old表现的不合理旱情加剧的问题;CI_new表现的缓解干旱的过程较CI_old敏感.因此,CI_new可以作为气象干旱监测业务和评估的指标之一.     

淮河流域参考作物蒸散量变化特征及主要气象因子的贡献分析

利用淮河流域171个站点1971-2010年的气象资料,采用FAO Penman-Monteith公式计算该区近40a的参考作物蒸散量（ET0）,并对ET0的时空分布特征和影响因子进行定量分析。结果表明：淮河流域年ET0为898mm,近40a总体以17.5mm/10a的速率减小（P〈0.05）;空间分布显示西北部大部站点ET0呈显著下降趋势（P〈0.05）,仅东南部个别站点呈显著上升趋势（P〈0.05）。各气象因子对ET0变化的贡献表现为两方面,即ET0对气象因子的敏感性和气象因子的多年相对变化率,在4个主要因子中（平均温度、相对湿度、日照时数和风速）,ET0对相对湿度的变化最敏感（敏感系数最大）,而风速的多年平均变化率最大。从各因子的贡献率看,对ET0贡献最大的是风速,平均温度的贡献最小,4个因子对ET0变化的总贡献率为-4.96%,总贡献率为负在很大程度上解释了ET0呈下降趋势的原因。     

福建省冬季果树冻（寒）害低温预报预警

通过普查分析1963-2004年福建冬季（11月-次年2月）气候资料得出：造成福建省冬季低温天气过程的冷空气路径有57.1%为西路冷空气（即冷空气经新疆于青藏高原东侧河套以西南下）影响,地面高压中心强度、路径、Φ568（500hPa 568线与120°E经线交点的纬度）和Φ850（850hPa 0℃与120°E经线交点的纬度）与最低温度关系密切。通过对历史资料分析,利用逐步回归分析方法分别建立了福州、厦门和邵武三个探空站最低气温td的短期预报方程,再利用各地当晚20时的云量、风速、湿度（N20、F20、U20）值估算当晚的降温幅度（Δt）、进一步对最低气温td进行短时临近预报,然后结合各地果树主栽品种及其抗低温冻害指标、及时发布低温冻害预警预告,构成了福建省冬季果树冻（寒）害低温预报预警模式。研究结果对福建各地减轻或避免强低温对果树造成的灾害、提高水果的产量和质量具有重要意义。     

数值模拟气候情景下未来30年内蒙古三种主要粮食作物的单产趋势预估

基于内蒙古10个盟（市）农区58个气象站1961-2010年降水和气温日资料,38个旗（县）1961-2008年小麦、1979-2008年玉米和马铃薯单产资料,用自然对数曲线模拟作物趋势产量,并从单产序列中剥离气象单产。多元线性回归分析表明,大部盟（市）3种主要粮食作物的气象单产与生长季降水量和气温变化存在显著相关关系（P〈0.05）。利用PRECIS区域气候模式在SRES（A1B、A2和B2）和国家气候中心CMIP5数值气候模式对未来30a（2011-2040）10个盟（市）3种作物生长季平均气温、积温和降水量的模拟结果,采用多元线性回归模型预测各盟（市）作物的气象单产。结果显示,大部盟（市）气象单产总体呈增长趋势,预计未来30a全区平均小麦气象单产将增加179.0kg/hm2,玉米和马铃薯的增幅分别为51.6和50.7kg/hm2。叠加趋势产量后,小麦预计约增产1221.4kg/hm2,玉米和马铃薯预计约增产2121.1和1008.0kg/hm2。研究结果可为应对未来气候变化、确定粮食生产发展战略提供参考依据。     

北方农牧交错带参考作物蒸散量时空变化与成因分析

利用北方农牧交错带46个气象站1961-2013年气象资料,采用Penman-Monteith公式法计算该地区参考作物蒸散量(ET0)、ET0对气象因子的敏感性系数、气象因子对ET0的贡献率,并通过趋势分析、GIS空间插值方法对这些指标的时空变化进行分析。结果表明：（1）北方农牧交错带年ET0平均值在839～1097mm,近53a来以0.21mm · a^-1的速率减小。（2）空间分布上,ET0总体呈现“一高二低”的分布格局：陕北高原为高值区,大兴安岭北部高纬地区、青东农区及陇中片区为两大低值中心区。且陕北高原、陇中及青东农区61%的站点ET0平均以0.85mm·a^-1（P＜0.05）的趋势递增,而吉林西部、科尔沁沙地、辽西地区则呈明显减小趋势。（3）气象因子对ET0的贡献受ET0对气象因子的敏感性和气象因子的相对变化共同影响,其中北方农牧交错带ET0对相对湿度最敏感,其次为平均风速;但近53a来风速呈极显著下降趋势,下降速率达0.0154m·s^-1·a^-1（P＜0.001）,因此,综合分析结果表现为风速对ET0的贡献量最大,说明北方农牧交错带ET0下降主要归因于风速的降低。     

不同土地利用方式下土壤温度与土壤水分对黑土N2O排放的影响

采用静态箱一气象色谱法,对黑土区3种不同土地利用方式（草地、裸地和农田）下土壤氧化亚氮（N：O）的排放特征及其与土壤温度和土壤水分的关系进行研究。结果显示：试验监测期间（2011年5月27日-9月30日）,不同土地利用方式下,土壤N：0累积排放量分别为草地52．08mgN·m^-2裸地64．43mgN·m^-2农田70．16mgN·m^-2,农田土壤N：O累积排放量比草地和裸地分别高出35％和9％,草地、裸地和农田的N2O平均排放通量分别为16．56、20．36、21．44μgN·m^-2·h^-1。草地和裸地中,土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤水分（充水孔隙度,WFPS）相关性均不显著,但在农田中,土壤N20排放通量与土壤温度（5cm和10cm）和土壤水分（5cm）均呈显著正相关（P〈0．05）。另外,土壤N2O累积排放量与土壤硝态氮和矿质氮含量均呈正相关关系。研究表明,黑土草地开垦可促进土壤N2O的排放,且不同土地利用方式下土壤N2O排放的主要影响因子不同。     

3种作物对盐碱性防护林地改良效果分析

通过盐碱性防护林地播种大麦、小麦和大豆的试验,结果显示:夏季高温干旱期间,实施播种大豆防护林地土表(0~20 cm)层的可溶性盐分和PH值分别为0.65 g﹒kg-1和7.04,与实施播种大麦和小麦无明显差异,有机质(29.88 g﹒kg-1)、速磷(91.10 mg﹒kg-1)、速钾(23.10 mg﹒kg-1)和速氮(134.43 mg﹒kg-1)则分别比实施播种大麦和小麦有明显增高,并且存在极显著差异;3种作物播种后,防护林地没有出现“返盐碱”(发白)现象.表明:实施播种大豆对改善林地土壤条件的效果最好,其次是播种大麦和小麦.     

云南作物生产潜力的海拔修正对耕地自然等别评价结果的影响

作物光温生产潜力(thermal potential productivity,TPP)、气候生产潜力(climatic potential productivity,CPP)是农用地质量分等技术体系中的重要参数,其客观性对分等结果的准确性有很大影响。在耕地分布海拔差异较大的区域,实际工作中以县级气象站点TPP、CPP代替全县域TPP、CPP的取值方式导致耕地质量评价结果的准确性不足。该文旨在通过对气象站点指定作物TPP、CPP进行海拔修正,获取陆良县气象站点以外区域的指定作物潜力值并探讨其对耕地自然质量等的影响。首先,以第1轮云南省农用地分等工作中陆良县归属的滇中高原盆地区56个县级气象站点指定作物的TPP、CPP为基础,生成区域内一季稻、夏玉米、冬小麦TPP、CPP的海拔修正模型;其次,在陆良县县域范围内,每村各选取一块质量最好的旱地和水田,以样点旱地、样点水田作物实际单产验证模型的合理性;最后,验算陆良县范围内所有耕地采用修正后的TPP、CPP评定的自然质量等与采用修正前的TPP、CPP评定的自然质量等的差异。结果显示:各样点一季稻、夏玉米、冬小麦的实际单产均低于修正前和修正后的TPP、CPP,且与修正后的TPP、CPP随海拔的变化趋势一致;修正后的一季稻、夏玉米、冬小麦TPP、CPP较修正前更符合自然实际;全县修正后的耕地自然质量等较修正前变化范围为?0.8~1.7等,且99.76%的耕地自然质量等较修正前降低值在1.5等以内。     

辽宁省凌河流域生长季参考作物腾发量变化及气候要素贡献分析

利用辽宁省凌河流域10个气象站1965-2006年的逐日气象资料,采用FAO推荐的P-M公式计算各站逐日参考作物腾发量（ET0）,在分析生长季（4-9月）各气象要素及ET0变化趋势的基础上,用基于敏感系数的贡献值法探讨各气象要素变化对ET0变化的贡献。结果表明：近42a来,凌河流域生长季ET0以21.46mm·10a-1的速率极显著降低（P＜0.01）,平均值为706.73mm,其中最大值发生在5月,最小值发生在9月;ET0高值区集中在朝阳和北票等地,低值区位于义县一带。研究区生长季太阳辐射以0.293MJ·m-2·d-1·10a-1的速率递减;除阜新外其余各站风速均呈极显著下降趋势（P＜0.01）;在全球气候变暖的背景下,过去42a凌河流域生长季平均气温以0.289℃·10a-1的速度上升,其中4月和9月变化显著（P＜0.05）,7月相对稳定。研究区生长季相对湿度变化不大。敏感性分析结果表明,流域内生长季平均ET0对各气象要素变化的敏感性大小依次为太阳辐射＞相对湿度＞风速＞温度,但在研究时段内,显著变化的风速对ET0变化贡献最大,其次为太阳辐射,温度对ET0变化的贡献最小。太阳辐射和风速变化对ET0变化的贡献在流域西部较大,而在东部较小;温度变化对ET0变化的贡献总体上表现为由流域中部向东西两端递减;相对湿度变化对ET0变化的贡献在空间分布上较分散。