卫星遥感在HUBEX试验中的应用研究

利用先进的热带降雨测量卫星(TRMM)资料,以及1998年夏季淮河流域能量与水分循环试验中的加密观测资料,对淮河流域梅雨锋降水过程中云中液态水、云雨结构、雨区和雨率进行了反演计算,同时对淮河流域地表湿度和洪涝等进行了研究.结果对于降水和洪涝的监测和预报,具有重要的使用和参考价值.     

卫星遥感估算淮河流域区域能量通量的方法研究

利用1998年淮河流域加密观测试验（HUBEX／IOP）期间的资料,进行淮河流域能量平衡的参数化方案的研究,用NOAA卫星的AVHRR资料建立了试验区地表特征参数及能量平衡各分量的参数化方程,并对卫星遥感反演结果和试验观测值进行了对比,为淮河流域能量和水循环的数值模拟提供了物理依据。     

石河子地区卫星降水资料适用性验证

为了讨论TRMM卫星降水数据在石河子地区的适用性,选取2000年至2017年TRMM 3B43数据在不同时空尺度对其降水产品的质量和与观测数据的相关性进行研究,通过做卫星降水数据关于观测降水数据的相对误差(BIAS),均方根误差(RMSE),相关系数(R2)等指标对TRMM卫星降水资料的适用性进行衡量.研究表明,TRM...     

MODIS卫星反演地表覆盖对陕北地区降雨过程模拟的影响

对比了陕西省农业遥感信息中心根据MODIS卫星资料反演的2004年夏季陕北地区地表覆盖类型与中尺度气象模式MM5中使用的USGS地表类型资料,并分别用2套地表覆盖资料对同年7月的2个典型陕北区域性降雨个例进行了模拟分析,检验了模拟结果对地表资料的敏感性.与观测的降雨实况比较显示:采用MODIS卫星反演的陕北地表覆盖类型资料能够在一定程度上改进模式对区域性降水的模拟结果.     

夏季青藏高原潜热分布及其廓线特征

利用热带测雨卫星(tropical rainfall measuring mission,TRMM)上微波成像仪(TRMM microwave image,TMI)的观测资料,首次借助卫星遥感对夏季青藏高原地区的潜热水平分布形式、潜热垂直结构及其变化特征进行了分析,并与周边地区进行了比较.潜热的水平分布形式与基于NCEP/NCAR降水资料的结果基本一致,显示了TMI反演资料在高原地区的可用性.研究结果初步揭示了夏季青藏高原上三个比较稳定的潜热加热中心,以及高原潜热廓线较为独特的单峰结构.特别在与周边区域的比较中发现,高原地区仅与印度次大陆潜热廓线的上层结构较为相似,而在6 km高度以上的对流层中高层,高原上整层的潜热加热均高于中国中东部大陆和西太平洋暖池地区,表现为显著的高空热源.     

利用微波亮温资料反演陆地和海洋降水方案的对比

为研究微波亮温资料在反演陆地和海洋降水中的效果和差异,利用TRMM卫星的PR（2A25）和TMI（1B11）资料,从1998～2004年的观测资料中,每年分别选取了一次陆地和海洋上的强降水个例,采用4种组合方案进行了TMI反演降水试验.结果表明,无论是洋面降水还是陆地降水,采用全通道的组合方案都是最佳的.全通道的对数组合方案是反演洋面降水的一种理想方法.而对于陆地降水,全通道直接组合方案在总体上体现了较强的优势,是反演陆地降水的一种较为理想的方法,同时尽管陆面发射率高,往往淹没低频信号,但高、低频微波通道组合的反演结果仍优于单独使用高频亮温通道组合的反演结果.     

联合重力卫星数据及气候水文模型监测西南地区陆地水储量变化

利用GRACE重力卫星观测数据和GLDAS水文模型资料反演我国西南地区陆地水储量变化,并结合该区域月平均降水资料进行分析。结果表明,GRACE重力卫星观测数据和GLDAS水文模型资料反演的西南地区陆地水储量变化相关系数为0.95,平均偏差为0.58 cm,具有良好的相关性;陆地水储量变化呈总体逐渐增加的趋势,受降雨量变化影响明显,且在时间上相对降雨量变化具有延迟性,与降水量变化的总体趋势一致,并具有显著的季节性变化特性,尤其是周年变化明显。     

用星载雷达和微波辐射计对江淮云雨垂直结构进行分析及模拟研究

利用热带降雨测量计划卫星2000年在淮河流域能量和水循环试验区域的观测资料建立了适合该地区的云雨模型,并用此模型研究了云雨系统中各种成分对星载微波辐射计所接收的辐射亮温的贡献。模拟结果跟微波成像仪(TRMM)的九通道微波辐射亮温进行对比的结果表明：用TRMM卫星资料建立的云雨模型较好的反映了云降水系统的实际辐射情况;同时也看到,降水系统中上部冰层对上行辐射亮温影响巨大,值得进一步研究。     

TRMM卫星LIS闪电资料在数值模式中的应用

利用热带降雨测量卫星（TRMM）上闪电成像仪（LIS）和测雨雷达（PR）资料,得到了LIS闪电发生率与PR对流降水之间的统计关系。将由LIS闪电数据反演的对流降水等资料,连续同化加入到改进的区域预报模式（ARPS）的初始场中,对江淮流域暴雨进行模拟,结果显示暴雨的中心位置和强度预报都得到了明显的改善。     

卫星双通道反演的赤道纬向环流的气候特征

利用1979－1995年共17年卫星观测的OLR,HIRS－Tb12与NCEP再分析的同期资料进行了分析研究,主要包括以下两部分：用OLR,FWV（Flux Water Vapour,是由HIRS－Tb12通过波耳兹曼公式换算得到的6．7um水汽辐射通量密度,以便于与OLR比较）与NCEP再分析的500hPa ω的年气侯平均图进行比较,分析其异同,进一步证明了用卫星观测的红外,水汽双通道（OLR表示上升运动,FWV表示下沉运动）去反演纬向垂直环流是一个极好的途径。定义了卫星双能道反演的纬向垂直环流指数,利用该定义对卫星资料计算并反演了气候平均的全年及四季的纬向垂直环流,详细地讨论了它的气候学特征,并修正了过去的各种观测结果。     

基于RS和GIS的淮河源土地利用变化及驱动力分析

以淮河源1993、2003、2013年三个时期的遥感影像为主要数据源,利用GIS和RS技术,采用监督分类、叠加分析、主成分分析等方法,对淮河源20年间的土地利用时空变化特征及驱动因素进行分析.结果表明:耕地、水体和未利用地呈减少趋势,其中耕地变化幅度最大;居民地持续增加;林地面积先减后增.人口因素、经济因素和城市发展因素是淮河源土地利用变化的主要驱动因素.     

1951—2014年淮河流域典型等值线变化特征

利用1951—2014年淮河流域29个站点月平均气温和月降水量数据,运用线性倾向估计、累积距平、Mann-Kendall检验及空间分析等方法,分析了1月均温和年降水量的时空变化特征.结果表明:过去64 a,1月均温呈显著升高趋势,升高速率为0.3℃/10a,1986年以后升温趋势显著,并于1973年发生升温突变;年代际方面,20世纪50年代均温最低,20世纪90年代均温最高.年降水量呈不显著减少趋势,减少速率为5.9 mm/10a;年代际降水量波动幅度不大,其中21世纪00年代平均降水量最高,21世纪10年代平均降水量最少.相较于淮河流域年均温变化,1月均温发生暖化突变时间早于年均温,说明1月均温在响应全球变暖方面更加敏感.过去64 a,1月0℃等温线和800 mm等降水量线与秦岭—淮河一线不重合,其主要原因是全球变暖导致的自然带显著北移.     

基于非平稳的淮河流域干旱时空演变特征研究

基于非平稳性标准化降水蒸散指数（non-stationary standardized precipitation evapotranspiration index，NSPEI）表征气象干旱程度，运用游程和Copula理论识别气象干旱特征演变规律，分析淮河流域干旱持续时间与烈度及干旱时间与强度的联合频率特征，并初步揭示干旱对植被覆盖度的影响．研究结果表明:1）淮河流域中部NSPEI较低，区域内68%的站点NSPEI呈上升趋势，淮河沿岸及其以南地区干旱程度增强；2）长历时、高强度的干旱事件主要集中在南部大别山区与蚌埠附近，高烈度干旱事件集中分布在中北部定陶附近，干旱事件历时集中在0.5~1.5个月，烈度基本<3，强度大多为10~30；3）干旱事件历时与烈度联合重现期低值（1.6 a）集中出现在信阳、蚌埠、菏泽附近地区，历时与强度联合重现期低值（1.7 a）同样集中出现在信阳、蚌埠站附近；4）1990—2015年淮河流域耕地面积减少2.01%，建设用地增加2.07%，土地利用类型变化集中在区域北部，区域内NDVI变化趋势通过95%显著性检验的面积仅占0.89%，植被覆盖度变化趋势不明显，干旱对其影响小．      

1951—2014年淮河流域气温时空变化特征

以1951—2014年淮河流域29个站点月均温为研究对象,运用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验、距平、累积距平及空间分析等方法,分析均温时间和空间变化特征.结果表明:(1)1951—2014年,年和四季均温具有升高趋势,年、春、秋和冬季升温趋势较显著,夏季升温趋势不显著,响应了全球变暖大背景.(2)20世纪90年代中期,年、春和秋季均温发生暖化突变,20世纪80年代中期冬季均温发生暖化突变,1960年夏季均温发生降温突变.(3)空间上,流域内自南向北年均温逐渐降低,且各地具有暖化趋势.(4)受海洋影响,山东省和江苏省东部(沿海地区)春季和夏季均温低于流域内同纬度内陆地区,秋季和冬季均温高于流域内同纬度内陆地区.(5)山东省东部和江苏省年均温升高与年降水量显著减少有关,郑州和开封等地区年和四季均温升高与人类活动有关.     

Correction for hydrometeor attenuation of C band radar data

C band digital weather radar observed data, collected from the Huaihe River Basin Energy and Water Cycle Experiment (HUBEX), are used for the study of correction of hydrometeor attenuation in the Fuyang region. An iterative algorithm is used for the correction scheme. The preliminary study shows that there may be a big difference between the radar observed reflectivity and the corresponding corrected one. Based upon the hourly precipitation data derived by the radar data sampled from the observations at intervals of 10 min and rain gauge recorded hourly precipitation data, it is found that the attenuation correction algorithm gives better results than those from direct observation. It is also shown that the temperature of hydrometeors may strongly affect the results derived from the attenuation algorithm.     

淮河源区域12种园林地被植物竞争格局

淮河源区处于北亚热带向暖温带过渡地带,地被植物种类繁多.选取淮河源地区有代表性的12种典型地被植物,进行应用表现情况调查和竞争力评价抽样调查,选用园林地被植物权重、养护投入和抗杂草入侵能力3个指标,计算得出竞争力指数.研究表明,淮河源区园林地被植物栽植后5~10年其竞争力的强弱可充分表现出来,其中木本植物整体竞争力大于草本,而藤本植物竞争力最强,但也有少量草本如红花酢浆草,竞争力超过部分木本植物,值得大量推广运用.研究淮河源区园林地被植物群落组成及竞争,对园林工程实践工作有积极意义.     

淮河流域极端降水特征及不同重现期降水量估计

基于淮河流域25个气象站的逐日降水量资料,分析了极端日降水量、极端最大过程降水量和最大持续降水日数3个极端降水指标的时空变化特征,利用广义极值理论估算了重现期降水量.结果表明:在空间上,半湿润气候区有更强极端降水过程,而湿润气候区降水极端性偏小;在时间上,降水偏多的年代,极端降水量和极端降水过程更多,降水偏少的年代,极端降水指标数值偏小;重现期时间尺度存在临界点,在临界点以下,各站重现期降水量都会明显增大,超过临界点,淮河流域上游和南部重现期降水量变化很小,而中游、下游和北部重现期降水量增大明显.     

Preliminary study on land surface characteristics over Huaihe River Basin

The analysis of the flux observation dada from the Huaihe River Basin Experiment (HUBEX) shows that, in semi-humid monsoon regions, latent heat flux is as important as sensible heat flux in most situations. Moreover, it can even dominate the sensible heat flux in cropland and paddy field. This is distinct from that for arid and semi-arid regions where the sensible heat flux is dominant. Under clear sky conditions, the soil temperatures in different vertical layers all exhibit certain diurnal variations, and the magnitude decreases with depth to less than 1°C at a depth of 60 cm. This depth is considered as the transition layer for the soil moisture variation. On the other hand, the vertical profile of soil water content varies with the soil texture and even weather conditions, and the layer with maximum soil water content can also be found in Jiangji station during June 1998.     

2003年淮河流域持续暴雨的云系特征及环境条件

用常规观测资料、NCEP分析资料与GOES-9卫星云图资料对2003年6月21日—7月22日淮河流域持续暴雨的降水概况、云系特征及大尺度环境条件与水汽来源进行了分析。从降水特征来看,持续暴雨可以划分为3个阶段,降水主要集中在第一阶段（6月21日—7月2日）。从云系特征来看,淮河流域为稳定维持的大尺度梅雨锋云系,在梅雨锋云系上有多个中尺度对流系统活动,红外亮温频率统计表明亮温低于-52℃的强对流是导致淮河流域强降水的重要天气系统。对6月21日—7月22日时段的卫星云图进行普查发现影响淮河流域的中尺度对流系统（MCS）共有34个,其中10个α中尺度对流系统（M-αCS）和24个β中尺度对流系统（M-βCS）;大多数MCS在淮河流域及其邻近地区产生与消亡,并未发现直接来自青藏高原地区的MCS。从水汽来源来看,淮河流域对流层低层有3股水汽输送带,第1股气流为越赤道气流,水汽的输送作用最强;第2股气流来自南海地区,水汽的输送作用最弱;第3股气流来自菲律宾以东的热带太平洋地区。