几种典型地表类型反照率时序变化特征及其参数化研究

地表反照率对地表能量平衡、气候模式和全球变化研究具有重要的作用.受季节和下垫面影响,地表反照率呈现一定的时序变化特征,刻画这种变化特征可以为地表反照率估算提供背景信息,有利于提高反照率反演精度.目前已有许多研究致力于分析地表反照率时序变化特征和影响因素,但分析仅限于某一特定区域的一种或几种地表类型,同时对反照率与叶面积指数(leaf area index,LAI)、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)等影响因子的相关性还缺少参数化研究.本文使用美国通量观测网络AmeriFlux观测数据资料,利用该网络站点分布范围广、地表类型丰富的特点,选取其中代表性较强的站点观测数据,分析了落叶阔叶林、常绿针叶林、草地、农田4种典型植被类型地表反照率的时序变化特征.发现各植被地表类型反照率呈现"U"形年内变化特征,在植被生长季,落叶阔叶林、农田、草地3种地表类型反照率均先减小再增大后减小,而常绿针叶林地表反照率变化不明显.利用统计方法分别建立了地表反照率与LAI和NDVI的参数化模型,结果显示:2种估算地表反照率的参数化模型均能较好反映植被生长过程中地表反照率的变化特征,与地面实测数据相比,计算得到的地表反照率具有较高的精度;2种参数化模型估算得到的反照率一致性好,相关系数为0.721 9.该参数化方案可为地表反照率的进一步估算提供背景参考模型.     

山地冰川表面分布式能量-物质平衡模型及其应用

基于“七一”冰川物质平衡、水文气象观测资料, 结合DEM数据, 初步建立了一套时间分辨率达1 h、空间分辨率为15 m的冰川表面分布式能量-物质平衡模型. 模型考虑地形对太阳辐射的遮蔽效应, 引入新的冰川反照率参数化方案, 并发现分布式能量-物质平衡模型对气温垂直递减率、降水梯度、降水固/液态划分指标等参数较敏感. 利用该模型对2007年6月30日20:00~10月10日12:00时段“七一”冰川粒雪线高度变化、物质平衡演变、融水径流状况及其对气候变化的响应等过程进行了模拟研究. 结果表明, 冰川物质平衡高度结构主要受反照率高度结构的影响, 反照率大小直接影响冰川物质平衡水平. 气候敏感性试验表明, 物质平衡对气温变化非常敏感, 它对气温变化的响应呈非线性特征; 而物质平衡对降水量变化敏感性相对较弱, 对降水量变化的响应是线性的. 增温引起的冰川物质亏损量不能靠降低相同气温来得到弥补, 物质平衡变化对气候变暖具有不可逆效应. 气温升高1℃, 即使降水量增加20%, “七一”冰川也会呈现较大的物质亏损状态.     

适于反演陆面大气气溶胶光学厚度的物理量

针对水平均一的晴天大气、朗伯下垫面的特殊条件,在一定理论分析的基础上,利用具有“频率相近、但气体吸收系数相差很大”特征的一对观测频率,构造了一个对地面反照率不敏感,但对气溶胶光学厚度敏感的无量纲物理量．进而借助ＬｏｗｔｒａｎＤｉｓｏｒｔ 耦合模式的数值实验,确定了观测的最佳方位,并比较了最佳观测方位下对地面反照率和气溶胶光学厚度的不同敏感性．     

他念他翁山中段冰川反照率与固液态降水临界气温研究

基于冰川物质平衡模型研究他念他翁山中段地区冰川对气候变化的响应,对于恢复该地区特定时段的古气候有重要意义.而在冰川物质平衡模拟中,冰川表面反照率与固液态降水临界气温是模型运行的两个重要参数.依据2013年夏季消融期成像的TM/ETM+影像分析觉曲槽谷现代冰川反照率的时空变化特征,尝试构建气温与冰川反照率变化关系.并利用昌都气象监测站记录的气温及降水数据确定研究区固液态降水临界气温值.结果表明:(1)在6—8月,冰川反照率随时间变化明显,特别是在低海拔分布区冰川,反照率平均减少值达到了0.33;(2)构建适用研究区的温度与冰川反照率统计关系,拟合线性方程系数斜率a_1为-0.029,常数项a_0为0.624;(3)昌都地区固液态降水分离的单临界气温值为4.07℃.     

基于地表裸露度和地表反照率影响的喀斯特地区热环境变化分析

在自然和人为因素的影响下,喀斯特地区地表覆盖受到破坏,导致大面积地表裸露,同时影响着地表反照率的变化,进而引起周围地表温度发生改变。以典型喀斯特区域安顺市为例,基于大气校正法反演2006—2017年地表温度,并结合同时期的地表裸露度和地表反照率变化情况分析喀斯特地区热环境变化特征。结果表明:地表裸露度、地表反照率与地表温度在空间上整体变化趋势相一致,是影响地表温度的因素之一;在时间上呈持续下降趋势,地表裸露度总体下降了53%,地表反照率和地表温度分别下降了37.1%和2.4%,表明热环境得到有效改善;地表裸露度,地表反照率与地表温度均呈线性正相关,地表温度随着地表裸露度和地表反照率的增加而上升,反之,地表温度则会降低。     

IR4通道反照率计算及其在降水过程分析中的应用

在推导IR4通道反照率反演公式的基础上, 将IR4通道亮温及其反照率计算结果用于北京地区夏季降水过程的个例分析。结果表明: IR4通道反照率在降水形成前会出现明显的先升后降的现象, 对降水的反馈早于红外长波(IR1)和水汽(WV)通道; 在强降水后的弱回波阶段, IR1和WV通道亮温会继续下降, 极值位置延迟于雷达最强回波位置, 而IR4通道亮温和反照率这一阶段的变化趋势与以上2个通道相反。     

利用遥感数据反演长江三角洲瞬时地表反照率的研究

利用极轨气象卫星遥感影像处理软件挑选出无云的长江三角洲地区的NOAA-AVHRR影像数据,对该数据应用Liang（2000）算法进行瞬时地表反照率的反演,从中提取出不同下垫面的反照率,并与已有的研究结果进行对比.结果显示,各主要下垫面的卫星反演结果基本在地面观测和已有的结果范围之内,反演精度比较高,可为如何利用热红外遥感数据有效进行区域性或全球性的大范围地表反照率的反演提供科学依据.     

夏季青藏高原地面反照率和净辐射特征

1979年5—8月,我国在青藏高原进行了第一次大规模的气象科学实验,获取了大量的高原常规资料和热源观测资料。 1986年6—7月,在拉萨和那曲地区又进行了中美青藏高原联合气象考察,中美双方的气象学家共同研究高原上的辐射收支和热状况。这次考察安置了两套装置:一是辐射、降水、风、状态参数和地面热量、水汽监测站;二是塔式的四层涡动通量监视站。     

由遥感数据获取的地表反照率归一化问题探讨

以洛河流域为研究区域,以反照率为研究对象,根据同时相的ETM 与MODIS数据探讨了地表参数的一致性问题.在对ETM 影像进行地形与大气校正的基础上,利用窄波段反射率组合方法获取了研究区的地表反照率,通过ETM 反演的反照率与MODIS二向反射函数(BRDF)反演的反照率产品的对比分析得出了两者间的关系.     

天空散射光对地物反照率反演的影响分析

为了精确计算地物光谱反照率,通过对地气系统辐射传输模型的建立与分析,推导出了天空散射光的计算方法,给出了地物光谱反照率的理论计算公式.选用9种不同地物覆盖的POLDER二向性反射分布函数(BRDF)数据,分别计算了地物的方向-半球反照率(DHR)和双半球反照率(BHR),利用6S辐射传输模型按推导的公式计算天空散射光比例因子,并对这2种反照率进行耦合计算得到了地物光谱反照率.根据443,565,670,763和865nm这5个通道的9种地物光谱反照率的反演结果,各向同性天空光的假设造成的平均误差分别为0.296%,0.221%,0.157%,0.120%和0.103%.在实际应用中,建议使用理论推导公式作为地物光谱反照率的计算方法.