基于二维小波变换的亮温降尺度方法研究

土壤水分是全球水、能量和碳循环的重要参数,对于理解陆-空之间水热能量交换非常重要。目前卫星遥感技术已被广泛地应用于测量地表土壤水分,然而从被动微波遥感中获取的土壤水分的空间分辨率过低,无法满足如天气预报、农业应用等实际应用的需求。针对被动微波遥感获取的土壤水分产品空间分辨率过低的缺陷,将X波段与L波段结合提出了一种二维离散小波变换(2-D DWT)亮温降尺度的方法。实验结果表明,用二维离散小波变换降尺度得到的亮温反演出的土壤水分结果与用SMAP 9 km亮温数据反演的土壤水分结果相关系数最大为0.984 8,无偏均方根误差为0.005 4 cm³/cm³,在获取9 km的亮温数据时可以用二维离散小波变换对SMAP 36 km亮温数据进行降尺度处理以此来代替SMAP 9 km的亮温数据。     

基于地理加权回归模型和不同植被特征参数的TRMM 3B43降尺度研究——以云南省为例

为了将空间分辨率约为27 km×27 km的热带降水测量计划卫星(TRMM) 3B43数据降尺度为1 km×1 km,并对比不同植被参数下TRMM 3B43降尺度效果,以云南省为研究区, TRMM 3B43卫星降水数据、MOD13 A3归一化植被指数(NDVI)和增强型植被指数（EVI)数据、MOD17A2H GPP数据、气象站点月降水数据等为数据源,基于地理加权回归模型,开展不同植被特征参数的TRMM3B43降水数据降尺度研究,采用线性相关系数、偏离率和均方根误差验证云南省整体、不同气候区及单气象站点TRMM数据的降尺度精度.结果表明,不同植被特征参数中,以植被总初级生产力、NDVI数据为基础的降尺度结果为佳,利用EVI进行降尺度的结果较差;各时间尺度下,以月尺度的降水数据降尺度结果最佳,其中降雨量较多的月份相关性更高,其次为季节尺度,其中以秋季降尺度最佳,年尺度下的降尺度综合精度评价结果较差;不同气候带下,边缘热带区域内TRMM降尺度效果最佳,其次为南亚热带和中亚热带,高原气候区TRMM降尺度结果稍差;单气象站点中,江城、丽江等站点处的TRMM降尺度效果最佳,贡山站点降尺度效果最差...     

被动微波遥感土壤水分产品降尺度方法研究综述?

利用被动微波遥感反演土壤水分是当前监测土壤含水量最有效的手段之一.但是受限于较低的空间分辨率,被动微波遥感土壤水分产品一般只适用于大尺度研究.为了满足科学研究中对不同分辨率土壤水分产品的需求,对土壤水分降尺度的相关研究成为当前遥感领域的一个研究热点.本文就目前国内外土壤水分降尺度方法进行详细介绍,并比较和评价多元统计回归法、基于物理模型的方法、权重分解、数据同化及空间插值等方法的优缺点及适用条件.最后指出目前土壤水分降尺度方法存在的问题,并提出今后降尺度方法的发展方向.     

基于CCI数据的中国北方地区土壤水分时空变化特征分析

针对我国实测土壤水分站点稀疏、分布不均、数据连续性较差且在大尺度鲜有研究的问题,将欧洲空间局气候变化项目（European Space Agency climate change initiative, ESA CCI）的土壤湿度数据集应用于中国北方5大农业生态区,开展土壤水分时空变化分析. 采用皮尔逊相关系数进行遥感数据的有效性验证,利用时空持久性概念分析土壤水分的时空变化规律. 结果表明:ESA CCI遥感土壤水分数据在东北区夏季、西北区春季、黄土高原区春夏秋季、内蒙古高原区夏秋季具有很好的时空适应性;北方地区1991—2016年间土壤体积含水量年均值为0.06~0.39 m3·m?3,空间分布呈现出由西向东土壤水分逐渐升高的趋势,并表现出夏季最高、秋季其次、冬春季较低的季节特征;东北区、黄土高原区、黄淮海区中我国的重要粮食产区的土壤水分呈现出随时间季节变化波动大,且有较为明显的变干趋势.      

长三角地区常用遥感降水产品质量评估

长三角地区是中国经济最发达地区之一,选定较好的卫星降水产品是进行科学防灾减灾的重要环节.基于地面气象站降水实测数据,采用7种指标对目前中外常用遥感降水产品热带降水任务卫星(tropical rainfall measurement mission,TRMM)、气候预测中心校正产品(climate prediction center morphing technique,CMORPH)、全球降水计划数据集(global precipi-tation measurement,GPM)以及中国自动站与CMORPH降水产品融合数据集(China merged precipitation analysis,CMPA)在长三角地区的适用性进行评估.结果表明:在年尺度,CMPA产品质量最优,相关系数达到0.95;在季节尺度,冬季GPM最优,夏季TRMM最优;平原地区比山区地区的产品质量要好.融合多降水产品的高精度产品未来将成为科学防灾减灾的重要数据.     

厦门海域渔业资源现存量评析

2006—2007年夏季(2006年8月)、冬季(2007年1月)、春季(2007年4月)和秋季(2007年10月)在厦门海域利用底拖网渔船开展渔业资源调查.根据调查资料,对厦门海域(约2 713 km2)的渔业资源现状进行了评析.研究结果表明,4个季节渔业资源平均密度为981.97 kg/km2,其中秋季居首位,约为1 261.39 kg/km2;冬季和夏季次之,分别为951.31 kg/km2和936.93 kg/km2;而春季资源密度最低,约为778.24 kg/km2.各个季节的资源密度,鱼类均居首位,甲壳类次之,头足类最低.各季节鱼类优势种分别为:春季鱼类优势种有6种,以二长棘鲷(Parargyrops edita)幼鱼和短吻鲾(Leiognathus brevirostris)分别为第一和第二优势种;夏季有7种,以中华海鲶(Arius sinensis)和叫姑鱼(Johnius belengerii)分别为第一和第二优势种;秋季也有7种,以龙头鱼(Harpadon nehereus)、叫姑鱼和中华海鲶为主要优势种;冬季有4种,以叫姑鱼为最主要优势种.4个季节的平均渔业资源现存量约为1 694.71 t;渔业潜在可捕量约10 523 t.渔业资源分布与水温、水深及盐度关系较密切.该海域渔业资源已经明显衰退,急需加强渔业资源的管理和保护.     

喀斯特山区TRMM降水数据降尺度研究

获取高精度的卫星降水数据,为喀斯特区域旱涝灾害评估、水文预报等各研究领域提供数据基础。以热带降雨卫星(tropical rainfall measuring mission, TRMM)为数据源,采用多元线性回归法(ordinary least square, OLS)和地理加权回归法(geographically weighted regression, GWR),综合考虑高程、坡度、坡向、经纬度和归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)等6个因子构建OLS和GWR降尺度模型进行年降尺度研究,并比较OLS和GWR两种降尺度模型在喀斯特山区的适用性。结果表明：1)TRMM数据与站点观测数据之间精度较好;2)降尺度后数据空间分辨率提升到1 km, GWR降尺度年降水量在多数年份比原始TRMM数据更接近实测值,高估现象得到改善;与OLS降尺度数据相比,其三项指标表现更好;3)单站点中,OLS降尺度数据在高程和NDVI突变区域易出现假性更优相关性。综合多指标评价,GWR降尺度数据在喀斯特山区总体精度更高。后续可通过划分植被区、...     

基于多源卫星遥感产品的土壤湿度融合与降尺度研究

针对卫星遥感土壤湿度产品时空分辨率较低、难以满足中小流域洪水预报要求的问题,以秦淮河流域为研究区,将SMOS、SMAP和AMSR2等3种卫星遥感土壤湿度产品采用集合平均的方式进行融合,在地形湿度指数与土壤湿度关联关系的基础上建立空间降尺度方法,从而实现精细尺度的土壤湿度获取。研究结果表明,多源遥感融合产品相较于原有卫星具有更小的均方根误差,在日均值和季度均值上都更为接近实测结果,改善了单颗卫星监测时段间隔大、监测数据不准确的弊端,具有更好的适用性。     

我国中、东部主要地区气溶胶光学厚度的分布和变化

利用2000年3月至2009年2月MODIS遥感气溶胶光学厚度( AOD) 产品, 分析并对比了我国中、东部的华北、四川盆地、长江三角洲和珠江三角洲4 个地区AOD 的季节分布及其变化。发现这 9 年各地区平均 AOD 呈显著增长趋势, 除四川盆地秋季有下降外, 其他各个地区各个季节均有上升趋势。长江三角洲具有最大的年平均和季节平均 AOD, 年平均增长率高达 1. 82% ;四川盆地次之; 华北和珠江三角洲较小。4 个地区AOD 的季节分布及变化特点有共性又各有不同。总体看来, 夏季 AOD 增长最快, 夏季与春季的差距在变小, 其中华北地区夏季一般高于春季; 冬季 AOD 最小, 增长也最慢, 与其他季节的差距在增大。一些地区的部分季节, 如华北地区的夏、秋季, 四川盆地的春、夏、秋季, 珠江三角洲的秋季, 在2006?2008 年有明显的连续下降趋势。这些结果有助于这些地区的区域气候变化研究和空气质量研究。     

多源遥感产品在黄土丘陵沟壑区土壤水分反演中的适用性评估

黄土丘陵沟壑区是黄土高原水土流失最为严重的地区，土壤水分的长期精准监测对该区域生态环境的修复、农业的高质量发展有重要的现实意义.以站点实测土壤水分作为参考数据，利用R、RMSE、Bias、ubRMSE作为评价指标，对比分析了土壤水分产品SMAP、AMSR2、GLDAS在黄土丘陵沟壑区不同地形条件下的具体表现，并根据研究结果选出精度最高的土壤水分产品对黄土丘陵沟壑区2016～2021年的土壤水分进行时空分析.研究表明，(1)在丘陵坡耕地、平原谷地、河滩地3种地形条件下，SMAP土壤水分产品在各项评价指标中都要优于AMSR2、GLDAS,其适用性最优；(2)2016～2021年黄土丘陵沟壑区土壤水分整体呈上升趋势.2016～2021年4季以及多年平均土壤水分呈现东、西部地区土壤水分较多，中部地区土壤水分较少的空间分布格局.     

南宁地区气溶胶光学特性的季节特征

运用CE318太阳光度计对南宁地区气溶胶光学特性的季节变化特征进行了观测.反演得到气溶胶光学厚度(AOD500nm)季节分布:冬季(0.98)春季(0.77)秋季(0.75)夏季(0.47);ngstrm波长指数从大到小依次为冬季(1.33)夏季(1.30)秋季(1.15)春季(0.95);气溶胶粗模态上的体积数浓度:春季冬季秋季夏季,对应细模态的体积数浓度由大到小依次为:冬季秋季夏季春季;单次散射反照比(以440nm为例)在夏季(0.98)最高,散射光学厚度在冬季有极大值.由微脉冲激光雷达得到平均垂直消光系数大小依次为:冬季(0.15)秋季(0.14)春季(0.13)夏季(0.08).根据地基观测结果分析了南宁地区气溶胶的季节类型,存在冬季(12、1、2月)的霾/混合气溶胶、春季(3~5月)的沙尘气溶胶、初夏(6月)的生物质气溶胶、夏季的背景气溶胶,以及秋季城市/工业气溶胶;进一步对比分析了地基、卫星(MODIS)遥感反演的AOD参数(137个样本),75%样本在误差范围内,MODIS总体上呈现污染天低估的特征(20%);干净天则多为高估结果,最高的误差频率出现在0~0.1区间.     

MODIS和降尺度TM数据反演叶面积指数相互验证中几何处理方法的研究

提出了利用MODIS产品中的几何信息,把经过几何校正的TM数据反演叶面积指数(LAI)模拟成具有MODIS成像几何的降尺度LAI,然后与MODIS数据反演LAI进行对比验证的几何处理方法.以江西千烟洲研究区为例,采用经验公式反演TM和MODIS数据以获得两个尺度的LAI图像,分别用本文提出的新方法和传统方法进行尺度转换和对比验证.由反射率和LAI散点图得:新方法能显著提高TM降尺度图像与MODIS对应区域图像像元的对应精度.并且,新方法对大倾角观测MODIS图像与TM图像之间像元对应关系的改善更明显.因此,本文提出的几何处理方法可以建立不同尺度的遥感数据间更为准确的像元对应关系,更适用于不同尺度遥感数据反演产品的相互验证.     

AMSR-E被动微波土壤水分与降雨率时空相关性分析研究

地表土壤水分和降水具有高度相关性,是2个密切相关的地-气相互作用参量.采用同时反演获取的土壤水分和大气降水数据来研究土壤水分的变化情况,定量理解降水和土壤水分之间的物理联系,进而可以获得对反演算法改进有用的信息.采用被动微波辐射计AMSR-E反演获得的全球地表土壤水分和降雨率数据作为研究对象,一共收集了2005年10月1日至2006年10月31日之间共395 d的AMSR-E全球日土壤水分产品和升、降轨道瞬时降雨率数据.把降雨率轨道产品经过等积割圆柱投影并重采样到同日土壤水分产品相当的25 km分辨率EASE-Grid格点上.针对土壤水分和投影后得到的日降雨率数据进行每2,8,16 d的时间维平均,在空间维进行3×3、5×5、7×7格点的重采样,经时间序列对比,分析了降水对土壤水分反演的影响及其时空相关特性,并对反演参数间弱相关性出现的原因进行了探讨,这对于发现微波土壤水分和大气降雨算法的不足,提供其改进方向具有重要的指导意义.     

啮齿动物对山杏种子命运影响的季节格局

在河南济源王屋山地区(E 112°16′,N35°12′)选择灌丛生境,分别于春季、夏季、秋季释放600枚人工标记的山杏(Prunus armeniaca)种子,旨在了解小型啮齿动物对种子命运影响的季节性变化特征.种子释放之后,每3 d检查一次种子的命运,记录种子被啮齿动物扩散、贮藏、取食情况和相关的生境信息.通过比较山杏种子释放处被啮齿动物就地取食、存留动态、种子被搬运和贮藏的距离、位置、状态等的季节差异,确定啮齿动物对山杏种子的存活和对山杏更新的影响.采用SPSS软件包对数据进行统计分析,结果表明:取食山杏种子的鼠类主要是大林姬鼠(Apodemus peninsulae)、社鼠(Niviventor confucianus)和黑线姬鼠(A.agrarius);山杏种子在释放点的消失速率在秋季最快,夏季次之,春季最慢;山杏种子原地存留率在春季最高,夏季和秋季几乎全部被啮齿动物搬离释放点,扩散后被贮藏种子比例由高到低依次为秋季(31%)夏季(20%)春季(0.83%);山杏种子被鼠类搬运的平均距离秋季最大,不同季节间种子扩散距离的差异达显著性水平.     

北部湾经济区TRMM降水数据空间降尺度研究

遥感卫星降水产品(例如TRMM, tropical rainfall measuring mission)逐渐成为应用极为广泛的数据源。本文在前期研究的基础上,以南方北部湾经济区为研究区,基于降水与NDVI、GDP、城镇化率、人口和高程存在的相关性为基础,构建了TRMM 3B42V7降水数据与上述因子间的回归模型,将2000—2008年的TRMM 3B42V7降水数据空间分辨率由0.25°×0.25°提高到了250 m×250 m。最后利用研究区内27个气象站实测数据进行了精度验证,得出降尺度结果与3B42V7精度基本一致,相对误差(RB)降低了0.93%,决定系数(R~2)降低了0.05,相比空间分辨率的提高而言,精度损失基本可以忽略不计,因此该降尺度方法可适用于北部湾经济区。     

多模式解释集成方法在云南降水预测中的应用

发展数值预报模式、增强模式产品的解释应用能力,是提高短期气候预测准确率的重要途径.文章基于国家气候中心提供的3种气候模式产品,开展云南3—9月降水和夏季(6—8月)各月降水的降尺度释用和集成技术方法研究,并利用距平符号一致率(PC)、趋势异常综合(PS)和距平相关系数(ACC)3项指标,对比分析了不同模式和方法对云南降水的预测性能.结果表明:对模式直接输出结果,各月平均的PC和PS评分NCEP模式最高,EC次之,NCC最低;ACC评分EC最高,NCEP次之,NCC最低;对夏季降水,EC模式PC和PS评分最高,NCC模式则ACC评分最高.模式降尺度释用结果的PC评分较同一模式直接输出结果以负订正为主,PS和ACC以正订正为主,表明降尺度释用方法对云南月降水距平符号的预测能力不如模式直接输出结果,但对降水空间分布形态和异常级降水的预测与实况更接近.不同集成方案的预测性能不尽相同,模式集成的PC评分最高,这与模式直接输出结果对降水的PC评分较释用结果偏高有关;优选集成的PS评分和ACC评分最高,且各月评分值较为稳定,表明同时引入模式直接输出与降尺度释用结果的优选集成可发挥二者的优势,改进预测性能.     

基于卫星遥感和气象数据的2015年徐州市PM2.5时空特征

在2015年徐州市7个地面观测站PM2.5质量浓度监测数据的基础上,结合MOD04_3K AOD产品和地面气象数据,构建了基于物理机理修正的近地面PM2.5多元回归反演模型。利用实测和遥感反演数据共同分析了徐州市PM2.5质量浓度时空变化特征。分析结果表明,在徐州中心城区PM2.5质量浓度的日变化特征表现为PM2.5浓度白天降低,夜间升高的趋势。春秋两季的峰值出现在8:00—9:00,夏季峰值出现在6:00—7:00之间,冬季峰值出现在10:00—11:00之间。PM2.5浓度的季节变化特征为冬季>春季>秋季>夏季。PM2.5浓度的空间分布格局为：徐州市区及铜山中心区、新沂市及新沂与邳州边界为PM2.5高浓度的主要区域,与徐州的城镇会格局相似。     

中街山列岛岛礁生境游泳动物群落多样性及稳定性分析

基于2012年11月(秋季),2013年2月(冬季),2012年5月(春季),2013年8月(夏季)对中街山列岛海洋保护区岛礁区的定置刺网调查数据,对岛礁生境游泳动物群落多样性及群落稳定性分析,结果如下:岛礁区共出现鱼类40种隶属10目27科35属,甲壳类14种隶属2目9科10属,头足类1种。对群落多样性指数的分析结果显示,Margalef种类丰富度指数,Shannon-Wiener多样性指数,均为夏季秋季春季冬季,其均值分别为5.87、2.57;Pielou均匀度指数各季节相差不大,平均值为0.8。ABC曲线的分析显示:群落受干扰程度为秋季夏季春季冬季。群落的季节更替指数和迁移指数研究表明,AI值在冬季最高达221,在夏季最低为111。     

2016年南昌市PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度变化研究

利用南昌市2016年4月～2017年3月8个监测点的PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度的监测数据,通过聚类分析探讨了大气颗粒物PM_(10)、PM_(2.5)的污染状况和不同功能区间的变化规律.结果表明:2016年南昌市大气颗粒污染物中,细颗粒物(PM_(2.5))较可吸入颗粒物(PM_(10))超标情况更严重;从时间角度看,PM_(10)和PM_(2.5)浓度表现为冬季春季/秋季夏季的季节性变化趋势;从空间角度看,表现为商业交通居住混合区交通区文教区居住区风景区的变化规律;PM_(2.5)/PM_(10)比值变化特征提示冬季可吸入颗粒物中细颗粒物所占比重最大,春季和秋季次之,夏季最小;在影响因素中,监测点大气颗粒物的浓度受交通环境的影响最大,受居民日常生活排污的影响次之.     

基于改进的综合气象干旱指数的洞庭湖流域干旱时空特征

运用改进的综合气象干旱指数,根据洞庭湖流域19个气象站1961—2009年的实测气象资料,运用小波理论分析洞庭湖流域发生的干旱时间差异,并对洞庭湖流域的干旱特征进行空间格局分析。结果表明:从时间格局上,洞庭湖流域发生90％以上范围的干旱周期四季依次为:春季16 a,夏季13 a,秋季9 a,冬季16 a;在空间格局上,洞庭湖流域干旱发生程度整体上是以衡阳、邵阳,芷江、通道以西,石门、南县以北三个地区为中心向其四周递减;从季节尺度来看,整体上秋季干旱最为严重,冬季次之,春季干旱最轻。