三江源地表反照率时空变化及其与气候因子的关系

基于2001-2010年的MODIS地表反照率产品(MCD43A3)，分析三江源地区地表反照率的空间格局和变化规律，并结合该地区14个气象站点的气温和降水数据，探讨地表反照率与气候因子的相关关系。结果表明：三江源地区地表反照率在空间上呈西高东低的分布特征，与该地区高程变化的趋势基本一致；10 a 间平均地表反照率为0.209，集中分布在0.15~0.25。从年际变化来看，研究区地表反照率整体呈增加趋势，但变化不显著；地表反照率的季节变化较为明显，从冬季到夏季逐渐减小，从夏季到冬季逐渐增加，低值时段为6-9月，变化近似于“U”字形。温度和降水能够通过影响植物的生长和土壤表层含水量进而影响地表反照率；在季节尺度上，地表反照率受春季和秋季气候条件的影响最为显著，二者存在显著的负相关关系，而在冬夏两季地表反照率与气候因子在空间上具有正相关和负相关共存的现象。     

植被指数变化与地表反照率的关系研究——以海南岛西部为例

利用ETM＋遥感数据研究海南岛西部植被指数与地表反照率的关系。结果表明，在沙化严重区域地表反照率与植被指数存在负相关，而在高植被覆盖度区域两者存在幂函数关系。     

准噶尔盆地地表反照率时空变化特征及其影响因素分析

地表反照率变化影响地表辐射收支与能量平衡,从而对区域和全球气候产生影响。以准噶尔盆地为研究对象,利用MODIS卫星遥感数据产品MOD09A1反演地表短波反照率,结合气象数据和植被指数分析准噶尔盆地2001—2018年荒漠草地地表反照率时空变化特征及其影响因素。结果表明:准噶尔盆地地表反照率空间分布地域差异明显,地表反照率年均值为0.303,整体呈东北高、西南低的特点;其年际变化速率呈减少趋势,平均每年为1.4×10^-4,减少面积约占总面积的52.8%;四季空间分布变化明显,春、夏、秋三季空间分布相似,冬季值最高(0.551),夏季最低(0.203)。准噶尔盆地东北缘的阿尔泰山地表反照率年内变化较为剧烈;生长季归一化植被指数(NDVI)值大小为:夏季>秋季>春季。准噶尔盆地整体地表反照率与NDVI呈负相关,大部分区域与平均气温呈负相关,与降水呈正相关,且相关性大小依次为气温>NDVI>降水。MODIS反演结果与地面实测值之间存在显著的相关性(R²=0.8908,P<0.01),均方根误差为0.014。为了解准噶尔盆地陆面特征,客观评价全球气候变化下干旱区陆面变化及其正负反馈响应机制提供一定的理论依据。     

干旱区地膜覆盖玉米农田地表反照率动态参数化方法及其模拟效果分析

利用2015年6月1日至7月24日干旱区地膜覆盖玉米农田下垫面的观测资料,分析地表反照率在植被生长期间的变化特征及其与土壤湿度的关系。与未覆盖地膜情形的下垫面相比,地膜覆盖农田下垫面地表反照率的变化特征及其与土壤湿度的相关性具有显著性差异。为此建立了相应的地表反照率动态参数化方案,并将修改的地表反照率动态参数化方案应用到陆面过程模式Co LM中进行了3组模拟试验,分析和检验新方案在地膜覆盖农田下垫面的准确性和适用性。数值模拟结果表明:3组试验都能很好地反映陆面过程特征的日变化趋势,但是相比较而言,利用新建立的地表反照率动态参数化方案模式的模拟效果最好,明显提高了模式对向上短波和长波辐射的模拟能力,使浅层土壤温度和湿度的模拟效果有了一定的改善。因此,地表反照率动态参数化方法对干旱区地膜覆盖农田下垫面陆面过程的模拟效果有一定的改进,对今后陆面过程模式的发展和完善有较好的参考价值。     

元江干热河谷太阳辐射各分量及反照率变化特征

为了探讨干热河谷太阳辐射的特征,本文利用元江干热河谷稀树灌草丛通量塔上连续2年(2013年5月至2015年4月)辐射数据,对元江干热河谷稀树灌草丛植被林冠上太阳辐射(总辐射(Q)、反射辐射(Qα)、有效辐射(I)、净辐射(Rn))的日变化、季节和年变化特征进行分析,探讨了反照率(α)和I变化特征及其原因。结果表明: 该区域Q、Qα、I、Rn的年均辐射值分别为6 210.2、807.9、1 822.9、3 578.7 MJ/(m2·a)。雨季各辐射总量占年总量比例分别为52.9%、56.3%、39.1%、59.2%,除雨季I占全年的比例小于干季外,其他3个辐射分量占全年的比例均是干季雨季。α由于受雨季叶面积指数(LAI)增大和林冠郁闭度增加的影响,其季节变化特征表现为干季雨季,这是生态系统为缓解该区域尖锐的水热矛盾而长期进化的结果。Qα、I和Rn年分配率分别为13.0%、29.8%、56.9%,其中Qα和Rn分配率的季节变化均表现为干季雨季,而I的分配率特征与Qα和Rn的相反。干季I分配率的增加降低了地面和林冠温度,减少了生态系统水分流失,削弱了研究区域干季时水分的胁迫效应,避免了森林植被因水力结构破坏而引发的碳饥饿所导致的死亡,有利于元江干热河谷稀树灌草丛植被在干季生存和维持该生态系统平衡。由于元江干热河谷Q和Rn都较大且该地区降雨少,故人类活动及气候变化更容易影响该地区的生态系统平衡。      

基于MODIS数据的沙漠化地区地表宽波段反照率的反演方法研究——以新疆沙漠化地区为例

以新疆地区的MODIS遥感图像数据和地表野外同步观测的光谱数据为例,在野外数据量较少且有定标数据的条件下反演地表反照率。在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下,通过与相同时段的MODIS图像数据的窄波段反照率建立多元线性回归方程,构建回归模型,实现窄波段到宽波段的反演。并应用该回归模型对新疆沙漠化地区的地表反照率进行反演验证,经统计分析,结果证明此方法简便可行,精度较高。     

基于MODIS的黄河中游地表反照率时空变化特征

[目的]研究基于MODIS的黄河中游地表反照率时空变化。[方法]利用2001～2010年MODIS地表反照率产品(MCD43B3)以及气象站降水和气温数据,采用简单相关分析和偏相关分析方法,研究了黄河中游地区地表反照率时空分布特征及其与降水、气温的相关关系。[结果]研究区地表反照率年内年际波动变化,不同地表覆盖类型地表反照率年平均值大小顺序为耕地建设用地草地林地。不同地形、地表覆盖类型地表反照率与降水和气温的相关关系不同。[结论]该研究为中长期气候预报水平的提高提供理论依据。     

基于表观热惯量的土壤水分监测

土壤水分含量是监测农业干旱的重要指标, 遥感法是大面积监测土壤水分时空特征的主要方法, 热惯量法是遥感方法监测土壤水分的主要研究手段之一。本文提出了一个改进的表观热惯量模型计算表观热惯量, 并通过地面验证试验对该模型的适用性进行了分析。在中国科学院栾城农业生态系统试验站, 通过严格的控制试验, 设计了10 个不同植被覆盖、不同土壤水分含量的试验小区, 针对表观热惯量的适用条件, 利用实测的地表温度、植被指数、反照率、太阳辐射等参数计算了不同植被覆盖不同土壤水分含量下的表观热惯量,并与土壤体积含水量进行了相关和回归分析。结果表明: 在植被覆盖度较低情况下[归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)<0.35], 表观热惯量法具有较好的效果, 表观热惯量与土壤体积含水量之间的相关系数大于0.7, 通过了95%的显著性检验, 两者具有很高的相关性, 可以用热惯量法监测土壤水分状况; 在较高植被覆盖情况下(NDVI>0.35), 表观热惯量与土壤体积含水量之间没有相关性, 热惯量法监测土壤水分失效; NDVI 为0.35 可以作为热惯量法监测土壤水分状况是否可行的判断条件。     

用MODIS数据监测冬小麦冠层反照率变化信息的方法研究

采用冬小麦主要生育期内冠层反照率的地面观测数据和MODIS反照率产品数据，分析了在冬小麦生长期时间序列上MODIS遥感图像端元反照率与地面观测不同空间尺度反照率的变化规律。提出了基于高空间分辨率图像分类的先验知识提取MODIS端元反照率的方法。研究结果表明，MODIS端元反照率与地面观测反照率随冬小麦生育期的变化趋势相同，两种观测尺度反照率的观测值差别小于4%，研究方法为MODIS反照率产品在大面积农田研究中的应用提供了参考。     

干旱区地膜覆盖农田下垫面反照率的观测研究

利用古浪非均匀近地层观测试验中农田站的观测资料,分析地膜覆盖农田的反照率在植物生长过程中的变化，并对其与已有反照率和土壤湿度的变化关系进行了比较。发现地膜覆盖农田的反照率在作物生长初期和茂盛期都不随土壤湿度变化；作物生长初期反照率变化表现为地膜覆盖裸土特征，平均值为0.26；作物生长茂盛期反照率变化表现为植被特征，平均值为0.19。而在作物动态生长过程中，反照率介于0.19~0.26，反照率随土壤湿度增大而增大，这与已有反照率随土壤湿度增大而减小的参数化关系存在显著性差异。