2013-2020年海河流域农田水热碳通量及气象要素观测数据集

本研究以海河流域官厅水库旁农田生态系统为研究对象,采用蒸渗仪、涡动相关仪、大孔径闪烁仪和自动气象站/气象要素梯度等观测系统,开展农田生态系统多尺度通量和气象要素的长期定位观测。本数据集由多尺度通量(米,百米,公里级)和气象要素数据组成,观测项目包括生态系统净碳交换量、潜热通量/蒸散发、感热通量、空气温度、空气相对湿度、风速、风向、向下/上短波辐射、向下/上长波辐射、净辐射、大气压、降水、红外辐射温度、光合有效辐射、土壤温度、土壤水分、土壤热通量、平均土壤温度等。本数据集经过了严格的处理和质量控制,可用于研究水库消涨对周边生态系统碳水等物质和能量的循环带来的影响,也可为相关遥感模型或过程模型等研究提供有力的数据基础。

2013-2022年黑河流域中下游绿洲荒漠区域碳水通量及气象要素观测数据集

绿洲-荒漠系统碳水循环的观测和研究对绿洲稳定和可持续发展有重要的意义。本研究以黑河流域中游人工绿洲荒漠和下游天然绿洲荒漠区域为研究对象,基于在该区域建立的12个观测站点,系统整理了2013-2022年11套涡动相关仪、12套自动气象站和2组闪烁仪观测获取的碳水通量和气象要素数据。观测项目包括生态系统净碳交换量、蒸散发(潜热通量)、感热通量、空气温度、空气相对湿度、风速、风向、向下/上短波辐射、向下/上长波辐射、净辐射、大气压、降水、红外辐射温度、光合有效辐射、土壤温度与土壤水分廓线、土壤热通量、平均土壤温度等。本数据集经过了严格的数据处理与质量控制,可用于干旱区绿洲荒漠区域生态水文过程、碳水通量变化特征及耦合机制等研究,并为相关模式或遥感产品的真实性检验提供可靠的验证数据。

2013-2022年黑河流域上游碳水通量及气象要素观测数据集

黑河上游是黑河流域的“水塔”区域,认识和理解上游碳水通量和气象要素的时序变化及影响机制,对维持中、下游绿洲的生态平衡、水资源管理等有重要的意义。本研究以黑河流域上游高寒区域为研究对象,基于在该区域建立的9个观测站点,系统整理了2013-2022年4套涡动相关仪和9套自动气象站和1组闪烁仪观测获取的碳水通量和气象要素数据。观测项目包括生态系统净碳交换量、蒸散发(潜热通量)、感热通量、空气温度、空气相对湿度、风速、风向、向下/上短波辐射、向下/上长波辐射、净辐射、大气压、降水、红外辐射温度、光合有效辐射、土壤温度与土壤水分廓线、土壤热通量、平均土壤温度等。本数据集经过了严格的数据处理与质量控制,可用于高寒区域生态水文过程、碳水通量变化特征及耦合机制等研究,并为生态水文过程建模等提供必要的驱动和验证数据。

基于互补相关原理的区域蒸散量估算模型比较

利用黄河流域1981～2000年期间的气象、水文资料,结合卫星遥感信息和数字高程模型,检验了平流-干旱、CRAE(Complementary Relationship Areal Evapotranspiration)、Granger等互补相关模型在不同时间尺度、不同气候类型区域上的计算精度,讨论了不同气候因子对计算误差的影响,并分析了模型参数的变化规律.结果表明:平流-干旱模型、CRAE和Granger模型估算的年蒸散量除了干旱年份外,误差都在10%以下.平流-干旱模型估算的月蒸散量比较合理,而CRAE模型与Granger模型都存在冬季月蒸散量估算过高的问题.平流-干旱模型与Granger模型的水量平衡闭合误差空间分布比较一致,计算效果是比较理想的,而CRAE模型的水量平衡闭合误差比较大.互补相关模型在湿润和干旱的条件下以及在可利用能量比较高和比较低的条件下,计算效果比较差.互补相关模型的经验参数在不同年型、不同气候类型区域有不同的最优值.

蒸散量测定与估算方法的对比研究

以涡度相关法的实测资料为标准,对波文比—能量平衡法、空气动力学法、Penman-Monteith模型、Shuttleworth-Wallace模型进行对比研究,并分析了各种方法的精度和灵敏度。结果表明:Penman-Monteith模型和波文比—能量平衡法的精度最高,Shuttleworth-Wallace模型和空气动力学法的精度较差。Penman-Monteith模型的稳定性较好,波文比—能量平衡法受Δe和ΔT观测精度的影响大,风温湿观测高度以及下垫面是否均一对空气动力学法影响较大,Shuttleworth-Wallace模型对各类阻抗较为敏感。

绿洲农业生态经济系统综合调控研究——以新疆昌吉市为例

从农业生态经济系统的类型、结构、功能与效率出发,对昌吉市农业生态经济系统进行了分析,针对昌吉市农业生态经济系统存在的优势与劣势,提出了相应的综合调控途径。

县域农业生态经济系统的分析(Ⅱ)——功能和效率

对分别属于我国东部、北部、西部的常熟、公主岭、昌吉这三个县域农业生态经济系统的功能和效率进行了分析。通过分析表明,常熟市农业生态经济系统的能量流、物质流和价值流投入水平很高,但产投比较低,能量、物质和资金的利用效率不高;公主岭市农业生态经济系统能量和物质投入水平较高,产投比很高,能量、物质和资金的利用效率高;昌吉市农业生态经济系统的能量、物质流投入水平较低,但产出水平较高,因而产投比较高,能量、物质的利用效率较高。

空气动力学阻抗的测量研究

利用涡旋相关方法和蒸发皿方法分别测量了裸地和玉米田的空气动力学阻抗，分析了空气动力学阻抗的日变化特征，同时对两种测量方法进行了比较。结果表明：实测空气动力学阻抗的日变化比较明显，但变化幅度不大（0～200s/m）。两种方法得到的空气动力学阻抗具有可比性，但蒸发皿方法测量的空气动力学阻抗普遍小于涡旋相关方法的测量值。

我国农产品市场竞争力的分析

利用净出口指数法对 1995～ 1999年期间我国主要农产品的比较优势进行了估算 ,并根据比较优势的大小将农产品分为高比较优势、较高比较优势、低比较优势、低比较劣势、较高比较劣势、高比较劣势等 6类 ,进而对我国农产品市场竞争力情况进行了分析。表 11,参 17。

县域农业生态经济系统的分析(Ⅰ)——类型与结构

对分别位于我国东部、北部、西部的常熟、公主岭、昌吉这三个县域农业生态经济系统的类型和结构进行了分析。通过分析表明:常熟市农业生态经济系统属农业自然资源相对短缺、农村人力资源相对丰富、农村经济相对发达类型,其农业结构和种植业结构的演化相对滞后;公主岭市农业生态经济系统属农业自然资源相对丰富、农村人力资源相对短缺、农村经济相对发达类型,其县域产业结构相对滞后;昌吉市农业生态经济系统属农业自然资源相对丰富、农村人力资源相对短缺、农村经济相对发达类型,其农业结构的演化相对滞后。

持续高效农业示范区综合评价指标体系研究

首先简要地讨论了国内各类农业发展评价指标体系的研究概况 ,然后从示范区实施的基础条件、示范区发展水平和示范区建设的执行情况等三方面构建了持续高效农业示范区综合评价指标体系。

涡动相关仪观测数据的处理与质量评价研究

涡动相关仪能够较准确地直接测量地表—大气间的湍流交换,在世界范围内得到了广泛的应用。但它的使用是有条件限制的,如果不进行必要的修正,得到的通量就可能有较大的误差。以密云观测站一年的涡动相关仪观测数据为例进行分析。结果表明:野点值剔除、坐标旋转以及超声温度订正对地表感热、潜热等通量的测量结果影响均在±1%之内,但坐标旋转对动量通量影响较大,必须对潜热和CO2通量进行空气密度效应订正;湍流谱在惯性副区基本满足-2/3次方定律,协谱基本满足-4/3次方定律。经过对观测数据的筛选和处理后,约75%的观测数据质量较好,2%的数据需要剔除。通量贡献源区分析表明,全天和白天均有超过70%的通量源区落在感兴趣区域内,超过90%的通量贡献最大点落在感兴趣区域内。

华北平原冬小麦总初级生产力的遥感监测

该文以华北平原冬小麦为研究区,验证MODIS-GPP产品数据在下垫面复杂的农田生态系统的适用性,及农田生态系统的碳源/汇功能。首先采用MODIS-NDVI产品数据,根据冬小麦物候特征,解译出冬小麦种植面积;然后与经过验证并校正后的MODIS-GPP产品数据估算华北平原冬小麦2010年生长季内的GPP总量;最后,由涡度相关实测数据估算出冬小麦的生态系统呼吸量(RE)和净生态系统生产力(NEP)。结果显示:MODIS-NDVI解译出的冬小麦面积结果与TM解译结果的用户精度高达90.6%,总体精度达87.2%;MODIS-GPP产品数据与涡度相关数据估算结果的复相关系数高达0.9227;2010年华北平原冬小麦生长季GPP约为6.24×108kgC,约占该区所有植被GPP的21.3%;华北平原冬小麦固碳能力较强,净生态系统生产力(NEP)占GPP的58.7%。研究表明,MODIS-GPP产品数据满足华北平原冬小麦GPP统计精度需求,冬小麦生态系统对陆地生态系统起到了重要的碳汇功能。

乌审旗植被覆盖度动态变化及其与降水量的关系

利用GIMMS（Global Inventory Modelling and Mapping Studies）数据集的8km的AVHRR NDVI（均一化植被指数）数据,分别用年最大NDVI的平均值和年最大NDVI的斜率对1981年～2003年23年间的内蒙古乌审旗植被覆盖度的空间分布及其动态变化进行了分析,并通过比较降水量与年最大NDVI的年际变化以及分析降水量与年最大NDVI之间的相关系数研究了降水对乌审旗植被覆盖的影响;利用1986年,1994年的TM和2002年的ETM＋数据分析了乌审旗植被的主要变化类型.结果表明,这23年间植被覆盖度和降水量的年际变化趋势基本一致,年最大NDVI与前一年8月至当年7月的降水有最好的相关性,并且在地表覆盖为草地和灌木林地的地区,二者的相关性要高于地表覆盖为耕地和乔木林地的地区;植被覆盖度最低值分布在地表主要覆盖为沙地的乌审旗西北部,植被覆盖度最高值分布在地表覆盖为耕地的东南部;人类活动的积极影响使得植被覆盖度总的趋势是在增加的,但由于气候的干旱趋势使中部一些乡镇的植被覆盖度是在减少的,其余的地区都是在增大的,且变率很大。

涡动相关仪和大孔径闪烁仪观测通量的空间代表性

在对涡动相关仪和大孔径闪烁仪足迹模型进行敏感性分析的基础上,利用北京密云站2006年8月至2007年12月期间的观测资料,应用足迹模型对观测通量的空间代表性做了初步的分析。结果表明:涡动相关仪和大孔径闪烁仪的源区对风向、Monin-Obukhov长度,空气动力学粗糙度和观测高度/有效高度等因子比较敏感。密云站涡动相关仪的源区白天主要分布在仪器的西南与南面,而夜间则在东北与北面。大孔径闪烁仪的源区为西南—东北向分布。涡动相关仪各月源区形状不同,但大致分布在南北长1000 m、东西宽850 m的范围内,而LAS各月源区为西南—东北向分布,长约2060 m,最宽处约为620 m。对涡动相关仪通量有贡献的下垫面主要为园地(67%)和耕地(19%)。其中园地的通量贡献比例在夏、秋季比较大,冬、春季稍小,而耕地则相反。大孔径闪烁仪的主要通量贡献源区为园地、耕地和居民地,通量贡献比例分别为49%,28%和11%。其中园地和耕地通量贡献率的变化趋势与涡动相关仪的观测结果一致,但没有涡动相关仪的变化明显。

非均匀下垫面湍流通量观测的印痕分析

利用2005年在北京昌平区小汤山开展的非均匀下垫面观测实验的观测数据,分别处理了涡旋相关法和大孔径闪烁仪LAS测得的感热通量,并运用印痕模型对数据进行"源区"分析。分析结果表明:在复杂地表上,涡旋相关的测量值由于混杂了其他下垫面的通量信息,不能真实地反映其观测区域的湍流特征,存在着观测误差。而LAS观测出现的低估问题则与掺混高度和"源区"有关。通过用印痕方法进行数据订正后,以上问题均得到很好的改善,订正结果与LAS观测通量的线性关系良好,两者的相关系数达到0.9。实验结果验证了印痕模型在非均匀下垫面的适用性。

起伏地形下天文辐射分布式估算模型

基于数字高程模型(DEM),建立了起伏地形下天文辐射分布式估算模型.模型全面考虑了地形因子对天文辐射的影响,只需DEM数据作为输入项,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台.以1km×1km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,计算了我国全年各月天文辐射的空间分布.结果表明:我国年天文辐射总量有明显的纬向分布特点,随着纬度的降低,年天文辐射总量由北向南增加;由于受坡向、坡度和地形遮蔽因子影响,山区天文辐射表现出非地带性分布特征.本文所提供的我国天文辐射数据产品,可作为基础地理数据供相关研究应用.

大孔径闪烁仪研究区域地表通量的进展

地表湍流通量包括感热通量和潜热通量的准确测定对天气气候、农业、水文和水资源管理等意义重大。在几公里到几十公里尺度上有代表性的区域湍流通量的观测研究,特别在非均匀下垫面情况下,仍然非常困难。近年来蓬勃发展的大孔径闪烁仪(LAS)为这一问题的解决提供了全新手段。在介绍大孔径闪烁仪原理的基础上,综述了国内外利用大孔径闪烁仪开展区域地表通量观测研究的进展,包括在不同地表的LAS测量与涡动相关方法有关结果的对比,影响测量精度的关键因子分析,以及在区域地表通量遥感估算模型检验中的应用等,最后对大孔径闪烁仪的应用前景进行了展望。

涡动相关仪观测蒸散量的插补方法比较

涡动相关仪在长时间连续观测中，观测数据会有不同程度的缺失。应用6种不同的插补方法（平均昼夜变化法MDV，非线性回归方法NLR，动态线性回归方法DLR，查表法LUT，FAO．PM方法，HANTS方法）对北京密云站2007年涡动相关仪观测蒸散量数据进行了插补。结果表明：LUT方法在不同数据缺失时均得到较好结果（均方差小于8W／m^2）；MDV和NLR方法更适合于短时间数据缺失的插补；DLR和FAO—PM方法在观测数据出现连续波动时插补结果较差。由LUT、DLR、NLR、HANTS、FAO—PM方法得到的年蒸散量分别为395．8mm、409．9mm、393．5mm、390．7mm、399．4mm，差异在2．3～19．2mm之间变化。对比分析了LUT方法得到的年蒸散量（潜热通量）与净辐射、降水量以及LAS观测潜热通量间的变化规律，表明插补结果合理。

冬小麦遥感估产多种模型研究

综合冬小麦地面光谱资料及相应的农学参数资料，ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ 资料，历年各县冬小麦单产、播种面积、总产资料，历年新疆各站气象资料，监测点历年冬小麦发育期、密度、产量分析等资料，证明地面光谱植被指数与冬小麦密度、生物量、叶面积指数关系密切，从而建立了密度与生物量的光谱监测模型，进而建立了北疆试验区各层冬小麦种植面积估算和产量预报卫星遥感模型，辅以冬小麦产量农业气象预报模型、农学模型及模拟模型，自１９９４ 年投入应用以来的结果表明，这套模型预报精度高。