1982～2000年青藏高原地表反照率时空变化特征

[目的]研究青藏高原地表反照率的时空分布和变化特征。[方法]通过对NOAA/AVHRR数据反演的青藏高原地区地表反照率的不同算法进行验证,确认由Stroeve给出的反演结果最接近于观测值。基于Stroeve的反演算法,利用1982～2000年的NOAA/AVHRR数据,反演得到1982～2000年青藏高原地区地表反照率的空间分布。[结果]青藏高原地区年均地表反照率的分布与高原自然地理带的分布特征大致吻合;高原区域年均地表反照率呈缓慢下降趋势,不同地区的变化趋势有所不同;高原地区月均地表反照率有明显的地带性,且随时间的变化比较明显。[结论]该研究有助于改进气候模式中地面反射率的参数化方案,揭示局地和区域气候变化的内在机制,提高中长期气候预报的水平。     

东北地区地表反照率时空分布研究

利用1982～2000年NOAA-AVHRR卫星遥感数据资料和1982-1998年的温度和降水资料,分析了东北地区地表反照率的空间分布与变化特征及其与综合植被指数(NDVI)、温度和降水之间的关系.研究结果表明:东北地区地表反照率有明显的地带性分布特征,其变化趋势在空间分布上也存在明显的地区差异,不同下垫面地表反照率的季节变化差异比较明显.对东北地区月均地表反照率与相关气象因子之间的关系进行了分析,给出了其与NDVI、温度和降水之间的统计关系.     

黄河中游典型干旱区植被覆盖时空变化研究

基于像元二分模型,利用2000—2019年MODIS NDVI数据以及气象观测数据,以吕梁市为例对黄河中游典型干旱区植被覆盖度进行估算,并采用趋势分析法、相关分析法对其植被覆盖度时空分布特征进行分析,探讨了主要气候因素(气温、降水量)与植被覆盖度的相关关系。结果表明：2000—2019年吕梁市植被覆盖度呈波动增加趋势,2017年达到最大值后在高位波动。植被高覆盖度地区主要分布在吕梁山山区,植被覆盖度增加区域面积占总面积的97.5%,植被覆盖度降低的区域仅占2.5%,植被覆盖度变异系数大的区域主要分布吕梁市西部沿黄河黄土高原丘陵区和东部平川盆地城市周边地区;吕梁市植被覆盖度与降水量、年平均气温均呈正相关关系,植被覆盖度与年平均气温呈正相关、负相关的面积占总面积的83%、17%;植被覆盖度与年平均降水量的正相关、负相关区域分别占总面积的98%、2%。吕梁市植被覆盖度与年平均气温的相关性小于其与年平均降水量的相关性,降水与植被覆盖度的影响较气温密切。     

科尔沁沙地地表反照率遥感研究

地表反照率是影响遥感影像信息的重要因素之一,受地球表面覆盖类型等地表特征的影响,因而可利用地表覆盖类型信息结合遥感影像计算地表反照率。以科尔沁沙地为研究试验区,对试验区Landsat-TM进行地形和大气纠正,利用Liang所建立的Landsat-TM数据反演公式计算实验区的反照率分布图;将地表反照率分布图与与研究区监督分类获得的土地利用分布图进行相关分析。结果表明,研究区土地利用类型与地表反照率有明显相关关系;将研究区地表反照率与研究区归一化植被指数进行统计分析,获得研究区地表反照率与归一化植被指数的相关方程。     

基于MODIS的喀斯特地表反照率的时空分布:以贵州为例

为探明喀斯特地区地表反照率的时空分布及变化趋势,利用2001—2015年中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表反照率数据(MCD43B3)和增强植被指数(EVI)数据(MOD13A3)分析贵州喀斯特地表反照率时空分布特征及变化、地表反照率与植被指数的关系及其变化和农田地表反照率的变化趋势。结果表明:贵州大部分地区15年平均地表反照率为0.10~0.15,高值区主要分布在贵州中部、西部边缘和西南部;各市州的15年区域平均为0.12~0.13,无显著差异,与各市州喀斯特分布面积大小关系不大。地表反照率的季节平均差异较大,其中夏季最大,全省大部分区域为0.13~0.16;冬季最小,全省大部分区域在0.12以下;各市州15年季节平均在冬季的标准差最大,均大于0.01,表明地表反照率在冬季最复杂;各市州月平均地表反照率1—7月逐渐增大,7—12月逐渐减小。贵州地表反照率与植被指数呈正相关性,其植被指数呈上升趋势,上升最明显阶段为2006—2008年;地表反照率呈波动上升趋势,但不显著。农田地表反照率2001—2013年每年的年均值在0.126~0.137,上升趋势较小。     

黄土高原植被对气温和降水的响应

【目的】研究黄土高原植被覆盖对水热条件的时空响应。【方法】利用经验正交函数分析植被覆盖、气温和降水变化情况的时空分布,并结合奇异值分解分析植被覆盖与水热条件的时空相关性。【结果】东南部水热条件对植被的生长最佳,西北部干旱-半干旱地区气温超过一定的界限不利于植被生长,而降水的增加更容易使植被覆盖增大;中国第二大河--黄河的水文效应对干旱-半干旱地区植被覆盖的变化影响密切,在干旱地区水分充足的区域,气温的上升则会促进植被的生长;河谷平原、盆地中植被覆盖对水热的响应较为明显;同一区域不同植被类型对水热的响应也不尽相同;黄土高原植被覆盖与水热要素的相关性很强,但限制性因素较多。【结论】土地利用、植被类型、作物熟制以及地形地貌和高程等是黄土高原气温对植被覆盖影响的主要限制性因素。黄土高原地处干旱的内陆地区,降水对植被的影响最为直接。荒漠地带及非农业耕种区的植被覆盖状况主要取决于天然降水,两者之间具有很强的正相关性。农耕区由于受灌溉条件等人为因素的影响,植被覆盖和降水之间的相关情况更加复杂,不确定性更强。     

河北省植被覆盖对气候变化的响应

[目的]研究河北地区植被覆盖变化与气候变化的关系。[方法]利用1982~2000年NOAA归一化植被指数(NDVI)数据,结合19个气象站点的气温和降水量数据,采用最大值合成法、相关分析法以及偏相关分析法,分别从年平均和季节平均变化方面分析河北省植被覆盖变化与气候变化的相互关系。[结果]在年平均上,河北省植被覆盖与气温的变化关系大于植被覆盖与降水量的变化关系;在季节平均上,在研究区春、夏、秋季植被生长对气温和降水量的需求不同,春秋两季气温对植被生长有较为密切的关系,而夏季降水量则是植被生长更为重要的因子。[结论]除夏季外,河北省植被覆盖对气温变化的响应较为明显。     

中国北方地区森林覆盖及反照率年际变化

中国北方地区(35°N以北的区域)地域辽阔,生态环境脆弱,这里的森林覆盖及反照率变化情况影响着地区乃至全球生态安全的大局。为了评估该地区近年来的生态建设成果,收集了2003-2012年该地区的中分辨率成像光谱仪(MODIS)土地覆盖类型和反照率产品数据,并区分森林覆盖类型、分气候区对该地区典型夏季时相的森林覆盖和反照率的空间和统计变化情况及其相互间的关系进行了研究分析。结果表明:110 a间,该地区的森林覆盖率由8.51%增长到10.27%,净增长1.57%,森林退化比例为1.447%,森林新增比例为3.017%。增长比例最快的森林类型是常绿针叶林,增长量最大的森林类型是混交林。各气候区2012年的森林覆盖率均明显高于2003年,变化区域主要集中在大兴安岭、小兴安岭和长白山一带,其次是北京及周边省份,另外还有陕甘宁和新疆西部等地区。2温带季风气候区反照率整体水平保持不变,约为0.150 0。温带大陆性气候区和高原山地气候区的反照率呈现逐年下降趋势,反照率约为0.190 0~0.200 0,且高原山地气候区的反照率下降明显。3森林增加和退化主要在发生在不同植被覆盖(森林、草地和农田)之间,不变林、新增林和退化林的夏季同期反照率差异较小,分别为0.007 0,-0.003 9和-0.008 9。对于裸土地表,新增林具有明显的降低反照率效应。不同地类转化为常绿针叶林和灌丛的反照率降低效应明显,表明常绿针叶林和灌丛对于反照率降低效应明显,从能量平衡角度来讲具有更佳的生态功能。     

近10年汾河流域植被覆盖时空变化研究

本文基于MODIS遥感影像,采用VFC指数反演了汾河流域2004~2013年16 d步长的植被覆盖时空演化过程。结合研究区气温、降水、海拔、坡度、坡向5个自然环境因子,定性评价与定量统计相结合分析VFC的空间格局及时间演化规律,探索植被覆盖与环境因子的时空分布关系。结果表明:植被覆盖在流域边缘,即对应的吕梁山区和太行山区状况较好;植被覆盖与降水的相关性表现为北部高,南部低的特点;植被覆盖与气温的相关性表现为流域边缘高,中间低的特点。从时间分布来看,植被覆盖与降水和气温的分布曲线具有一致的波形,但波峰提前一个步长。从植被的地形分布来看,植被覆盖率在坡度为0°~3°的阴坡,海拔为500 m以下最高。     

西南地区植被覆盖度时空演变及其与气候和地形的相关性

【目的】探究西南地区植被覆盖度的时空演变特征及其与气候和地形的相关性,为区域生态环境质量监测和生态林业工程效益评估提供参考依据。【方法】基于MODIS NDVI数据、气象数据、数字高程模型(DEM)数据和植被类型数据,通过像元二分模型、Theil-Sen Median趋势分析、 Mann-Kendall显著性检验和偏相关分析等方法,分析2000—2020年西南地区植被覆盖度的时空演变特征及植被覆盖度与降水和气温的偏相关关系和滞后效应,探究植被覆盖度与地形因子的相关性。【结果】2000—2020年西南地区各类型植被的覆盖度和整体植被覆盖度均呈波动上升趋势,上升斜率在空间上呈东南高西北低分布特征。阔叶林植被覆盖度上升速率明显高于其他植被类型,而栽培植被的覆盖度明显高于其他植被类型。植被覆盖度与降水和气温均呈正相关,且与气温的偏相关系数略大于降水,说明气温是影响西南地区植被生长的主导气象因子。植被生长主要响应于前0～2个月的降水和气温,针叶林、阔叶林、灌丛和草丛生长主要受气温主导,而栽培植被和草甸主要受降水影响。从坡度上看,植被覆盖度的改善状况随着坡度增大呈先上升后下降变化趋势,改善效果和退...     

不同土地利用类型的地表亮温变化特征

[目的]研究不同土地利用类型的地表亮温变化规律。[方法]基于2008年的MODIS数据,以长三角为研究区,结合IGBP土地分类体系,计算地表亮温,总结规律,并对原因进行探讨。[结果]不同土地利用类型有其独特的亮温变化。白天亮温大小为草地、建筑用地〉农田、林地和荒地〉湿地和水体;夜间亮温大小为水体、湿地、荒地〉建筑用地、草地〉林地、农田。亮温全年呈现冬低夏高、春增秋减的趋势。夜间亮温更能反映地表热辐射特点。太阳辐射、混合像元、比热容、含水量等是导致不同地类亮温差异的主要原因。[结论]不同土地利用类型的亮温变化特点对于土壤含水量分析、土地利用动态监测等具有重要意义。     

延安市地表热环境与下垫面指数的关系研究

针对黄土高原地区地表温度变化与下垫面的关系问题,以延安市为例,获取延安市2010、2015、2020年遥感影像图,借助ArcGIS和SPSS软件,分析2010-2020年延安市地表温度的时空变化以及热岛分布状况,并对地表温度与归一化植被指数(NDVI)、归一化水汽指数(NDMI)和归一化建筑指数(NDBI)之间的相关关系进行定量分析。结果表明,1）2010-2020年延安市的高温区面积总体呈先升后降的变化趋势,分布呈小区域集中到整体范围的斑点状均匀分布特点且具有沿黄河一级支流延河以及二级支流洛河下游分布的趋势。中温区的面积显著增加,低温区面积占比减少,次中温区无显著变化;2）通过相关性分析表明地表温度与植被指数、水汽指数呈负相关关系,与建筑指数呈正相关关系。植被指数每上升0.1,将产生1.1~2.0 ℃的地表降温作用,水汽指数每上升0.1,将产生2.8~4.1 ℃的地表降温作用,建筑指数每上升0.1,将产生1.4~2.3 ℃的地表升温作用;3）延安市下垫面覆盖类型的地表温度呈现为林地<水<草地<耕地<建设用地,因此增加林地面积能够有效降低研究区热岛程度。     

不同土地利用方式对陕西黄河湿地土壤水分物理性质的影响

[目的]研究不同土地利用方式对陕西黄河湿地土壤水分物理性质的影响。[方法]以陕西黄河湿地为研究区域,通过对不同土地利用方式下湿地土壤水分物理性质的比较,研究了湿地退化过程中土壤水分物理性质及其变异规律。[结果]在不同土地利用方式下,黄河湿地从河滩湿地、开垦湿地（农田）到因盐碱化最终废弃后的退化过程中,土壤容重均随着土壤深度的增加而增大,土壤容重的平均值分别为1.474、1.522、1.593 g/cm3。土壤变得更紧实;土壤孔隙状况（总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）的各项指标也随着土地利用方式的改变有所降低,其中毛管孔隙和总孔隙随着土地利用方式的改变达到极显著水平,非毛管孔隙也达到显著水平。土壤孔隙度状况的改变而改变,加剧了土壤的退化;3种不同土地利用方式下,土壤最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量,表现出相同的规律。与湿地土壤相比,开垦湿地（农田）和废弃盐碱地的最大持水量平均值分别减少了5.7%和22.3%。毛管持水量平均值分别减少了0.2%和19.4%。最小持水量平均值分别减少了6.1%和22.2%;3种不同土地利用方式中,河滩湿地的蓄水能力和排水能力均优于开垦湿地（农田）和废弃盐碱地,与河滩湿地相比,开垦湿地（农田）和盐碱化荒地总土壤蓄水能力分别降低了12.4%和15.2%。总的排水能力分别降低了2.7%和15.9%。[结论]采取合理措施安排湿地周边集体林地、农田及湿地资源开发关系对黄河湿地保护区涵养水源,调节水分循环和抵御旱涝灾害的能力具有重要作用。     

不同土地利用类型的地表亮温变化特征

[目的]研究不同土地利用类型的地表亮温变化规律。[方法]基于2008年的MODIS数据,以长三角为研究区,结合IGBP土地分类体系,计算地表亮温,总结规律,并对原因进行探讨。[结果]不同土地利用类型有其独特的亮温变化。白天亮温大小为草地、建筑用地〉农田、林地和荒地〉湿地和水体;夜间亮温大小为水体、湿地、荒地〉建筑用地、草地〉林地、农田。亮温全年呈现冬低夏高、春增秋减的趋势。夜间亮温更能反映地表热辐射特点。太阳辐射、混合像元、比热容、含水量等是导致不同地类亮温差异的主要原因。[结论]不同土地利用类型的亮温变化特点对于土壤含水量分析、土地利用动态监测等具有重要意义。     

1956～2007年河北地区气候变化时空特征研究

[目的]研究1956～2007年河北地区气候变化时空特征。[方法]选取河北地区(包括京津)均匀分布的23个气象站点1956～2007年数据,采用统计分析方法,对该地区气温、降水等主要气象要素的时空变化特征进行分析,探讨该地区52年来的气候变化事实和演变规律。[结果]1956～2007年河北地区年和四季气温均表现为波动上升趋势,冬季增温幅度最大,对该地区年气温的上升贡献率最大;全区气温均为升高趋势,其变化差异具有规律性。年和四季降水量的波动幅度均较大,且呈现不同的线性变化趋势,年降水量总体呈波动减少的趋势;降水量变化的空间差异性较显著,全区降水量均呈减少趋势,且其减少幅度由东北到西南基本呈现低—高—低的形态。全区潜在蒸发量20世纪60年代达到最大,之后其并没有随着升温而继续增大,相反的是呈明显下降趋势;各季节潜在蒸发量也呈下降趋势;全区除丰宁、蔚县等个别站蒸发量呈微弱上升趋势外,其余站均为下降趋势。相对湿度的变化趋势总体为缓慢减小;全区相对湿度仅有承德、秦皇岛、南宫等站呈上升趋势,其他站均呈减少趋势。日照时数具有明显的下降趋势。[结论]该研究为实现区域的可持续发展、改善生态环境和提高人民生活质量提供科学依据。     

河西地区近58年降水时空变化特征分析

[目的]分析河西地区近58年降水的时空变化特征。[方法]依据河西地区1951～2008年月降水资料,运用滑动平均、小波分析及气候趋势系数等方法,分析了河西地区近58年来降水的变化规律。[结果]河西地区多年平均降水量为130.4 mm,降水主要集中在夏季,占全年降水量的59.08%,6～9月降水量占全年的72.57%。河西地区降水年代际变化不剧烈,各年代平均降水量为120.8～139.0mm。河西地区1951～2008年降水系列存在5、10、21和32年左右的周期。未来,河西地区年、春、夏及冬季降水将呈小幅增加趋势,其中,疏勒河流域年降水增幅较大(5.231～0.062 mm/10a);黑河流域南部和东南部比西北部增幅相对较大;石羊河流域年降水增幅最小,为3.280～0.098 mm/10a。[结论]该研究可为当地社会经济与生态环境协调发展提供有益参考。     

近40年甘肃河东地区大范围霜冻变化特征

[目的]研究近40年甘肃河东地区大范围霜冻的变化特征。[方法]利用1969～2008年甘肃河东地区分布较为均匀的15个站点的逐日最低温度资料,根据通用的霜冻气候统计指标,分析了近40年甘肃河东地区大范围霜冻及大范围连续性霜冻的变化特征。[结果]自20世纪90年代起,甘肃河东地区平均终霜冻日期明显提早,初霜冻日期开始明显推迟,终霜冻日期提早时间明显比初霜冻日期推迟时间长;平均无霜冻期也明显延长。极早初霜冻日与极晚终霜冻日多发生于70、80年代,而极晚初霜冻日与极早终霜冻日则多发生于90年代中期以后;极长无霜冻期则逐渐变为频繁出现。40年来,连续性霜冻在逐渐减少,且强度也在降低。[结论]该研究有助于了解甘肃河东地区霜冻气候和气候变化特征,对提高该地区异常霜冻灾害的预测能力、有效防御霜冻灾害、提高农作物产量具有重要的现实指导意义。     

一次梅雨锋暴雨过程中陆面影响的数值模拟研究

[目的]数值模拟一次梅雨锋暴雨过程中的陆面影响。[方法]用耦合了NOAH陆面模块的中尺度大气非静力模式GRAPES-Meso,模拟了2005年7月6～8日江淮流域一次梅雨锋暴雨过程,通过有无陆面过程的敏感性试验,研究了陆面过程对梅雨锋暴雨的影响。[结果]耦合NOAH陆面过程后,GRAPES-Meso能模拟出梅雨锋降水和大气低层西南急流的日变化特征。陆面过程对降水启动、强度和分布的模拟都有改进,其中,对降水启动模拟的改进尤为明显,较好地改善了模式的spin-up问题。不考虑陆气交换,则模式的降水启动非常慢,模拟的降水强度演变与实况差异很大,且不能模拟出降水和西南急流的日变化特征。[结论]陆面过程对此次江淮梅雨过程有重要影响。     

黄土高原不同降雨量条件下梯田与坡地土壤水分变化特征

[目的]研究不同降雨量下黄土高原坡地和梯田土壤水分的运移及分布情况。[方法]以黄土高原陕西乾县为试验区,通过田间试验,研究不同降雨量条件下梯田与坡地土壤含水量变化情况。[结果]梯田和坡地土壤含水量空间垂直变化分为4个层次:1土壤水分速变层(10~40 cm)。该层梯田土壤含水量大,坡地土壤含水量小。该层受水文气象、耕作措施、冠层覆被等多种因素的影响较大,土壤水分变化较大。2土壤水分缓变层(40~80 cm)。该层土壤水分受诸多因素的影响相对小,土壤水分变化幅度小。该层梯田土壤含水量大,坡地土壤含水量小。3土壤水分过渡层(80~100 cm)。该层坡地土壤水分变化缓慢,而梯田土壤水分变化迅速,即开始由大向小快速突变。4土壤水分相对稳定层(100 cm以下)。该层梯田土壤含水量小,坡地土壤含水量大。[结论]初步掌握了黄土高原乾县的土壤水分变化特征。