西安地区土壤浅层温度变化特征

利用西安地区1961-2017年的逐月5、10、15、20cm浅层地温观测数据,采用气候诊断方法,研究了西安地区土壤浅层温度的时间变化趋势,以及地温随土层深度的变化特征,探讨了影响地温变化因素。结果表明:西安地区各浅层年季平均地温有显著上升趋势,以郊区地温变化率最大,城区地温变化率较小,地温随土层深度变化有差异。土层越深,趋势率越小,春夏两季地温随土层深度增加而下降,秋冬两季土层深度越深而地温越高。同时也检测出地温具有周期、突变及异常特征。分析认为气温升高是影响地温变化的主要因素,下垫面性质及地热传导与地温的空间变化有密切关系。     

干旱区农田土壤水分地温变化规律及其相互关系

以干旱区农田灌溉后土壤水分、地温实测数据为基础,研究了其土壤水分、地温各自的变化规律及两者的相互关系.结果表明,各层含水量之间具有高相关性,基本达到了极显著的水平.这与土壤水分灌溉时由上而下的逐渐下渗,以及蒸发时由下而上的逐层上升有密切的关系.各层地温间的相关性大,除地面温度外,其余各层地温间的相关水平为显著或极显著水平,且相邻土层地温间均呈极显著相关.土壤水分及地温剖面垂直变化特征明显,并具有动态性.土壤水分含量大时,两者的垂直变异系数小,反之变异系数大.0～20 cm、地面(0 cm)分别为剖面含水量及地温变异强度的最大层,属中等变异强度.土壤水分及温度之间的负相关性明显.地面温度是预测表层、底层土壤水分的良好指标,利用回归分析法建立的土壤水分与地温间的函数关系可为推测土壤水分提供依据.     

河西走廊东部地面温度的变化特征及影响因子分析

利用河西走廊东部4个气象站近50 a地面0 cm温度及年气温、蒸发、降水、相对湿度和风速等观测资料,运用线性趋势系数法系统分析了河西走廊东部近50 a地面温度的空间分布、时间变化趋势及极值变化等特征,采用多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响地面温度的气象因子。结果表明：受天气系统、地形地貌以及海拔高度等影响,河西走廊东部地面温度低海拔平原区大于高海拔山区。各地年、年代地面温度呈很显著上升趋势,年地面温度的时间序列存在着6～9 a的准周期变化;月地面温度变化比较一致;各地各季节地面温度也呈上升趋势,春、夏季上升率大于秋、冬季;各地年极端最高和最低地面温度也均呈上升趋势,极端最低地面温度的上升率大于极端最高地面温度的上升率,因此冬季增温对年地面温度升高贡献大于夏季。河西走廊东部地面温度的主要影响因子是最低气温和平均气温,其次是降水、平均风速和相对湿度,最高气温的影响较弱,蒸发的影响最弱。地面温度与平均、最高、最低气温呈正相关,与降水、相对湿度以及平均风速呈负相关,与蒸发无相关性。影响各地地面温度的主要因子有所不同。     

河西走廊东部地表温度的变化趋势及特征分析

利用河西走廊东部4个气象站近50 a地表0 cm的平均温度、平均最高和最低温度、极端最高和最低温度等观测资料,运用线性趋势系数法系统分析了河西走廊东部地表温度的空间分布、时间变化趋势及极值变化等特征。结果表明：河西走廊东部地表温度低海拔平原区大于高海拔山区。各地年及年代平均地温呈显著上升趋势,年平均地温的时间序列存在着6～9 a的准周期变化;各地各季节地温也呈上升趋势,春、夏季气候倾向率大于秋、冬季;月地温变化比较一致,7月为一个明显的高峰,1月为一个明显的低谷。年、各季节平均最高、最低地温总体呈上升趋势,但上升的步调和幅度不完全一致,年平均最低地温的上升幅度比平均最高地温的上升幅度大。年极端最高和最低地温也呈上升趋势,极端最低地温的上升幅度大于极端最高地温的上升幅度。     

自然环境中地面温度对亚洲小车蝗体温的影响

为了解白天地面温度对亚洲小车蝗体温的影响,2017年7月和2018年6-8月在内蒙古锡林郭勒盟的自然生境中6个地点开展了调查。结果表明:亚洲小车蝗的平均体温随地温变化,且在6:00-12:00和16:00-19:00内高于平均地温。地温与不同龄期和性别亚洲小车蝗体温之间呈极显著的非线性关系(P0.01)。体温只出现一次高峰,13:00左右的(39.3±0.2)℃;地温出现2次高峰,13:00左右的(42.0±0.5)℃和15:00左右的(38.9±0.4)℃。地温为31.5～38.3℃时,成虫的体温调节能力显著强于蝗蝻(P0.05);地温低于31.5℃和38.3～48.2℃时,蝗蝻的体温调节能力显著强于成虫(P0.05)。地温为26.1～40.0℃,雌虫的体温调节能力显著强于雄虫(P0.05);地温高于40.0℃,雄虫的体温调节能力显著强于雌虫(P0.05)。因此,地温可以作为监测该虫生长发育的因子为其防控提供依据。     

1961-2015年新疆0cm地温的时空分布特征及突变分析

根据新疆地温观测时间最长、资料最完整的86个地面气象站1961-2015年地面0cm地温逐月资料,运用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验以及基于ArcGIS的混合插值法对0cm地温的时空变化特征进行了分析。研究表明:从时间尺度来看,近55年新疆0cm地温呈显著波动上升趋势,增温速率为0.54℃/10a,突变点为1999年。地温的突变存在明显的季节差异,春、夏、秋、冬四季0cm地温突变年份分别为2000年、1995年、1998年、2003年,增温速率冬季(1.40℃/10a)>秋季(0.59℃/10a)>春季(0.53℃/10a)>夏季(0.42℃/10a);从空间分布来看,0cm地温增温速率北疆(0.70℃/10a)>东疆(0.46℃/10a)>南疆(0.40℃/10a)。地温与气温呈现出显著正相关关系,而风速降低有利于地温的增加。因此,在全球气候变暖、风速降低的大背景下,地温将持续升高。     

石羊河流域地表0cm温度的长期变化

利用1961-2007年石羊河流域当地气象站的逐月平均地面0 cm温度资料,研究近47年石羊河流域年平均地表温度的变化趋势、气候突变和异常年份等.结果表明:47年来,流域地温总体呈上升趋势,20世纪60-70年代地温呈降低趋势,80年代中期开始升温,90年代和2001-2005年初地温呈明显上升趋势;流域地温下游上升速...     

南疆沙漠腹地地温变化特征

利用塔中气象站三年的气象数据,分析了塔中地温的变化特征。结果显示:塔中0～40cm地温年变化规律显著,温度自1月开始迅速上升,在7月达到最高值,达30℃以上,其后又持续下降,冬季最低;80cm以下地温变化平缓,最高、最低温度出现月份逐渐后延,年振幅渐小;在典型晴天、阴天、沙尘天气时,表层地温都是日出前后最低,日出后迅速上升,至午后16时左右达最大值,其后迅速下降,于日落时降至一低值,并在夜间继续缓慢下降;四季0～80cm各层地温夏季﹥秋季﹥春季﹥冬季;天气对地温的影响主要体现在地表温度和浅层地温,至40cm及以下各层几乎无影响,日变化与典型晴天规律相同;阴天和浮尘对地温的影响较小,扬沙和沙尘暴天气对地温影响较大,其影响随深度增加而渐小;各层地温的平均日变化曲线近于正弦曲线,随深度增加地温特征线趋于平缓,极值出现时间逐渐后延。塔中地温的年际、日内变化的逐层性,与沙漠表面风成沙的物理属性有关。     

黄河上游玛曲地区浅层地温对气候变暖的响应

利用1971-2010年黄河上游玛曲地区5-10月浅层地温观测资料,采用气候倾向率等现代统计诊断方法,对玛曲地区近40 a来浅层地温的变化趋势、气候突变特征进行了分析。结果表明：黄河上游玛曲地区各月平均浅层地温以0.20~0.71 ℃·（10a）^-1的速率上升,其中20 cm平均地温增温的趋势最显著,5 cm平均地温增幅最小,浅层地温升温的趋势随深度的增加而更为显著。在2000年之前,浅层地温以负距平变化为主,2000年之后为正距平。20世纪70年代浅层地温最低,2001-2010年达到最高。1971-2010年夏季玛曲地区5、10、15、20 cm浅层平均地温均发生了升高突变。夏季浅层平均地温与同期的平均气温呈显著的正相关,其中20 cm平均地温与同期平均气温的相关性最为显著,相关系数达到0.922,且两者在变化趋势上有着很强的一致性。夏季浅层平均地温与冬季降水量存在一定的正相关,其变化对冬季降水量产生了一定的影响。     

气候变化背景下1958—2017年陕西省0 cm地温时空变化特征

利用陕西省1958—2017年18个气象观测站逐月0 cm地温和气温数据,结合线性回归、Mann-Kendall非参数检验、空间插值等方法,分析了陕西省0 cm地温时空变化趋势。结果表明:(1)近60 a来,陕西省年及四季平均0cm地温除夏季外均呈显著增加趋势(P0.01),气候倾向率呈冬季[0.42℃·(10a)-1]春季[0.38℃·(10a)-1]年[0.27℃·(10a)-1]秋季[0.23℃·(10a)-1]夏季[0.07℃·(10a)-1]的规律。(2)陕西省年和四季平均0 cm地温均发生突变增温,主要集中在20世纪90年代后期,地温突变后较之前升温幅度为春季冬季年夏季秋季。(3)陕西省年及四季平均0 cm地温均表现为"南高北低"的空间分布特征,所有气象站点年际、春季和冬季地温及33%的站点夏季地温、83%的站点秋季地温呈现显著上升趋势(P0.05)。(4)陕西省年及四季地气温差除夏季外均呈上升趋势,其中气候倾向率呈冬季[0.17℃·(10a)-1]春季[0.1℃·(10a)-1,P0.01]年均[0.07℃·(10a)-1,P0.01]秋季[0.02℃·(10a)-1]夏季[-0.01℃·(10a)~(-1)]的规律。(5)陕西省近60 a年均温及四季气温与0 cm地温均呈显著正相关关系,其显著性呈现秋季春季年夏季冬季的特点。     

基于MODIS数据的中国热环境时空变化研究

以2011年1、4、7、10月份的MODIS陆地表面温度产品(MOD11A2)、地表覆盖类型产品(MOD12Q1)为依据,采用GIS的空间分析,方差分析和统计分析方法,研究了中国陆地表面温度(LST)的季节变化规律,以及LST与不同下垫面类型之间的相互关系。结果表明:(1)冬季,整个区域昼夜呈现出陆地表面温度随纬度递减而逐渐上升的趋势;夏季白天,北方大部分地区陆地表面温度要比东南沿海地区高,晚上,则相反。(2)不同下垫面类型对陆地表面温度的影响较为显著,整体表现为,白天,林地、草地、水体、耕地、未利用土地、建设用地的陆地表面温度依次升高;黑夜,水体、林地、草地、耕地、建设用地、未利用土地的陆地表面温度依次降低。这种变化趋势和下垫面类型的热容量性质具有密切的关系。     

Land surface temperature retrieval for arid regions based on Landsat-8 TIRS data:a case study in Shihezi,Northwest China

Scientific interest in geophysical information about land surface temperature （LST） is ever increasing, as such information provides a base for a large number of applications, including environmental and agricultural monitoring. Therefore, the research of LST retrieval has become a hot topic. Recent availability of Landsat-8 satel- lite imagery provides a new data source for LST retrieval. Hence, exploring an adaptive method with reliable ac- curacy seems to be essential. In this study, basing on features of Landsat-8 TIRS thermal infrared channels, we re-calculated parameters in the atmospheric transmittance empirical models of the existing split-window algorithm, and estimated the ground emissivity with the help of the land cover classification map of the study area. Further- more, a split-window algorithm was rebuilt by virtual of the estimation model of the updated atmospheric transmit- tance and the ground emissivity, and then a remote sensing retrieval for the LST of Shihezi city in Xinjiang Uygur autonomous region of Northwest China was conducted on the basis of this modified algorithm. Finally, precision validation of the new model was implemented by using the MODIS LST products. The results showed that the LST retrieval from Landsat-8 TIRS data based on our algorithm has a higher credibility, and the retrieved LST is more consistent with the MODIS LST products. This indicated that the modified algorithm is suitable for retrieving LST with competitive accuracy. With higher resolutions, Landsat-8 TIRS data may provide more accurate observation for LST retrieval.     

基于条件植被温度指数的干旱监测研究

以黑龙江军川农场为研究区域,应用Landsat TM卫星遥感数据计算和反演归一化植被指数和地表温度,采用条件植被温度指数(VTCI)的方法对该区域进行土壤表层水分监测.通过与同一时期的LST和NDVI模型的反演结果进行对比,结果表明:VTCI与该模型的纹理特征相似,干旱的分布规律几乎一致.应用土壤表层含水量数据对干旱监测结果进行验证,验证结果表明VTCI与土壤表层含水量有较好的线性相关性,进一步证实了VTCI是一种实时的干旱监测方法.     

Impact of large-scale vegetation restoration project on summer land surface temperature on the Loess Plateau,China

A large-scale afforestation project has been carried out since 1999 in the Loess Plateau of China. However, vegetation-induced changes in land surface temperature (LST) through the changing land surface energy balance have not been well documented. Using satellite measurements, this study quantified the contribution of vegetation restoration to the changes in summer LST and analyzed the effects of different vegetation restoration patterns on LST during both daytime and nighttime. The results show that the average daytime LST decreased by 4.3°C in the vegetation restoration area while the average nighttime LST increased by 1.4°C. The contributions of the vegetation restoration project to the changes in daytime LST and nighttime LST are 58% and 60%, respectively, which are far greater than the impact of climate change. The vegetation restoration pattern of cropland (CR) converting into artificial forest (AF) has a cooling effect during daytime and a warming effect at nighttime, while the conversion of CR to grassland has an opposite effect compared with the conversion of CR to AF. Our results indicate that increasing evapotranspiration caused by the vegetation restoration on the Loess Plateau is the controlling factor of daytime LST change, while the nighttime LST change is affected by soil humidity and air humidity.     

MODIS数据反演地表温度的应用研究

在近年来提出的两种温度劈窗算法中,研究采用Sobrino等(2003)的辟窗算法和NDVI阈值法获取地表比辐射率,并结合Mao等(2005)劈窗算法中对大气水汽含量的估算,反演了山西省三个时相的地表温度。从反演的LST分布图上发现,该反演算法与LST产品比较符合。同时以其中的一个时相为例,利用LST产品对反演的精度进行了验证,结果发现反演值和产品二者的最大值、最小值和平均值的误差值分别为1.08℃、0.16℃和0.75℃,其均方根误差RMSE达1.30℃,具有较高的精度,从而表明该法反演地表温度的可行性,并化简了地表温度遥感估算的难度,在不依赖于地面实测资料的情况下,可准确快速地大面积遥测农业环境温度,有助于监测农业旱情。     

A remote sensing-based agricultural drought indicator and its implementation over a semi-arid region,Jordan

The objective of the study was to develop a remote sensing(i.e., Landsat-8 and MODIS)-based agricultural drought indicator(ADI) at 30-m spatial resolution and 8-day temporal resolution and also to evaluate its performance over a heterogeneous agriculture dominant semi-arid region in Jordan. Firstly, we used principal component analysis(PCA) to evaluate the correlations among six commonly used remote sensing-derived agricultural drought related variables. The variables included normalized difference water index(NDWI), normalized difference vegetation index(NDVI), visible and shortwave drought index(VSDI), normalized multiband drought index(NMDI), moisture stress index(MSI), and land surface temperature(LST). Secondly, we integrated the relatively less correlated variables(that were found to be NDWI, VSDI, and LST) to generate four agricultural drought categories/conditions(i.e., wet, mild drought, moderate drought, and severe drought). Finally, we evaluated the ADI maps against a set of 8-day ground-based standardized precipitation index values(i.e., SPI-1, SPI-2, …, SPI-8) by use of confusion matrices and observed the best results for SPI-4(i.e., overall accuracy and Kappa-values were 83% and 76%, respectively) and SPI-5(i.e., overall accuracy and Kappa-values were 85% and 78%, respectively). The results demonstrated that the method would be valuable for monitoring agricultural drought conditions in semi-arid regions at both a reasonably high spatial resolution(i.e., 30-m) and a short time period(i.e., 8-day).     

基于地形因子的土壤水分反演研究——以延河流域为例

以延河流域为研究区域,应用Landsat5/TM遥感数据和DEM数据进行归一化植被指数和地表温度的反演,并对气温参数进行了高程、坡度、坡向、地形遮蔽等地形因子的订正,更为精细地表达局地温度的空间分布差异。运用ERDAS的空间建模工具,反演得到温度植被干旱指数分布图。结果表明,此方法较好地反映了延河流域土壤的相对干旱状况,是一种比较有效和充分考虑地形因子影响的监测土壤水分的方法。     

干旱区精河流域地表温度的模型反演研究

以精河流域绿洲为研究区,使用Landsat ETM⁺数据,采用单窗算法和普适性单通道算法对研究区地表温度进行反演,并将这两种算法的反演结果与研究区MODIS温度产品(MODIS LST)进行比较。结果表明：(1) 单窗算法和普适性单通道算法反演的结果总体趋势比较接近,研究区整体的平均温度相差约2k;(2) 采用改进型土壤调整植被指数(MSAVI)代替归一植被指数(NDVI)计算地表比辐射率可有效提高反演精度,并且同等条件下单窗算法的反演精度高于普适性单通道算法,两种算法的反演结果与MODIS LST的相关系数分别是0.9255和0.8651;(3) 在城镇区域,普适性单通道算法反演结果与MSAVI的相关性高于单窗算法,相关系数为0.8136,说明普适性单通道算法更适合干旱区大范围城镇地表温度的反演研究。     

梨衰退植原体Cycleave 实时荧光PCR检测方法的建立

 根据植原体16S rDNA 保守区设计Cycling 探针LST2probe及引物,建立了梨衰退植原体Cycleave实时荧光PCR检测方法。结果表明,探针LST2probe 能特异的检测梨衰退植原体,供试同一组内不同亚组植原体及参试病原细菌均为阴性,检测灵敏度可达0.5 pg/μL。该Cycleave实时荧光PCR检测方法可用于梨衰退植原体的快速检测,并为其他有害生物鉴定提供借鉴依据。     

张掖绿洲冷岛效应时空格局的遥感分析

地表温度是生态系统中极其重要的环境因子,中小尺度区域的热量资源和热场分布对绿洲冷岛效应的研究以及评价绿洲的稳定性具有重要意义。利用LandsatTM卫星影像,采用单窗算法,反演了张掖绿洲1999年和2007年两个时期的陆地表面温度(LST),构建了绿洲"冷岛"比例指数,定量分析了张掖地区近8年来绿洲冷岛效应的时序变化,并且通过对张掖热场的分析,揭示了冷岛效应的空间变化特点。结果表明:①张掖绿洲冷岛效应明显,但近8年来有减弱的趋势;②南北向绿洲内部和荒漠内部温度差异均在减小,城区温差在扩大;东西向绿洲内部和城区内部温度差异均在减小,荒漠温差在扩大;③水体、耕地、草地、建设用地和林地的平均LST有所降低,荒漠等未利用土地LST有所升高,其中建筑用地的LST减幅最大。为研究绿洲的光、热、水、土的空间分布及区域变化,评价绿洲的稳定性提供了一种新的角度,同时对绿洲与荒漠之间的大气物理模型及动力学有一定参考意义。