大高加索山脉冰川反照率时空分布及与物质平衡的关系

利用MOD10A1和MYD10A1冰雪反照率数据,分析了大高加索山脉地区加拉巴西冰川和德扬库特冰川的反照率时空分布特征,并使用五种反照率聚合方法,对这两条冰川2002—2019年夏季反照率与物质平衡关系开展相关性研究.结果表明,加拉巴西冰川和德扬库特冰川反照率随年份增加而明显减小,两条冰川在夏季都出现了最低反照率,加拉巴西冰川在冬季出现最高反照率,而德扬库特冰川则出现在春季;加拉巴西冰川夏季高海拔和低海拔区域的反照率差异较德扬库特冰川更为明显;两条冰川夏季反照率均与夏季物质平衡表现出一定的正相关性,其中加拉巴西冰川的相关性更加显著,使用平均最小反照率方法时两者相关系数最大可达0.874(p<0.05),德扬库特冰川使用加权平均反照率方法时两者相关系数最大为0.765(p<0.05).德扬库特冰川反照率与物质平衡相关性较低的原因可能是坡向和低海拔导致了其更易受暖湿气流影响,冰川消融中短波辐射能占比较低,反照率对其消融的影响小.

黔东南稳定林地地表反照率时空变化与影响因子分析

地表反照率直接影响地-气系统辐射平衡和地表能量收支。稳定林地植被生态完整,区域小气候相对稳定,且与地表反照率之间关系复杂。该文以黔东南稳定林地为例,基于MODIS地表反照率(MCD43A3)、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)(MOD13Q1)、土地利用(MOD12Q1)与土壤水分、气温、降水数据,使用Theil-Sen(T-S)和Mann-Kendall(M-K)趋势分析、相关分析和多元回归分析,探究黔东南稳定林地地表反照率时空变化、与各因子相关性以及驱动因子。结果表明:①稳定林地地表反照率在年际、生长季和休眠季分别在0.102~0.112,0.110~0.113和0.099~0.102间波动上升,整体趋势较平稳,呈中部低、四周高的空间分布格局。②在年际和生长季期,地表反照率与土壤水分呈显著负相关,相关系数分别为-0.951和-0.943;在休眠季地表反照率与EVI呈显著正相关,相关系数为0.933。③地表反照率在年际、生长季、休眠季分别受EVI、气温负向驱动和土壤水分正向驱动,其标准化系数分别为-9.168,-11.332和1.319。该文研究结论有利于正确认识黔东南稳定林地地表反照率的驱动机制,从而为低纬度小区域林地气候变化提供参考依据。

塔克拉玛干沙漠南缘戈壁下垫面辐射平衡与地表反照率特征

戈壁是荒漠地区主要的地表形式之一,这种下垫面特征与沙漠下垫面有较大差异,因此对于沙漠地区戈壁下垫面辐射平衡特征的研究十分有必要。利用中日沙尘暴合作项目(ADEC)塔克拉玛干沙漠南缘策勒戈壁观测站连续观测数据,分析了策勒戈壁站地表辐射平衡各分量全年、各季节与特殊天气下的日变化特征,以期为塔克拉玛干沙漠地-气系统能量交换提供更加具体的参数。结果表明:(1)策勒戈壁站各辐射分量最大值除向上短波辐射出现在1月外,其余各分量均出现在7月。(2)季节尺度上,各分量季节日变化最大峰值出现季节不一致,向下短波辐射和向上短波辐射最大峰值出现在春季,向下长波辐射、向上长波辐射和净辐射最大峰值出现在夏季。(3)不同天气下,各季节晴天各辐射分量均呈现平滑的变化趋势,多云、阴天、降雨期间各分量变化不规则,降雨和降雪天气向下长波辐射和向上长波辐射明显高于其余各分量。(4)地表反照率年均值为0.32,其中冬季降雪导致地表反照率远高于其他季节,各季节的次序表现为:冬季、春季、秋季、夏季。而反照率的日变化受太阳高度角影响,晴天呈现出平滑的“U”型,其他天气变化不规则。

能隙与反照率对双面钙钛矿叠层电池产能的影响

钙钛矿材料因其带隙可调可用于制备双面叠层电池,从而突破SQ效率极限,不断降低平准化度电成本。本文分别模拟了两端(2T)和四端(4T)双面叠层电池在不同地面反射材质下的功率输出。在标准辐照条件下,4T电池的顶电池优化带隙并不依赖于地面反射材质及反射强度。然而,真实气象条件模拟显示优化带隙随反射强度向宽带方向发生偏移。在标准辐照下,低反射强度获得优化带隙的2T电池在高地面反射强度下组件功率输出不会提高。在真实气象条件下,带隙优化的2T叠层电池在高反射强度下依然能够获得更高的功率输出。这说明在真实气象条件下进行双面叠层电池产能模拟对电池设计具有关键意义。

贵州省地表反照率变化及其对气候变化的响应

在全球气候变化背景下,地表反照率作为地表辐射平衡和气候研究的重要参数之一,在低纬度喀斯特地区开展地表反照率变化对气候要素的响应研究对理解低纬度喀斯特地区地表反照率的气候效应和区域生态环境保护具有重要意义。以贵州省为例,基于MCD43A3反照率数据、MOD15A2H LAI数据、气温和降水数据,使用Theil-Sen斜率估计和Mann-Kendall趋势检验分析、偏相关分析、滞后相关系数分析法,分析了贵州省地表反照率时空变化特征及与气候要素的时滞效应。结果表明:①贵州省2001-2022年地表反照率整体偏低,年际变化呈缓慢波动上升,年内变化呈先上升后下降;不同季节平均地表反照率比较为夏>秋>春>冬,年际变化趋势在空间上呈西升东降,在时间上为春夏上升,秋冬下降;②夏季地表反照率变化与温度、降水、叶面积指数(LAI)正负相关共存,温度对地表反照率负相关面积较大,降水和LAI则与温度相反,贵州西部毕节地区地表反照率对气候变化更为敏感;③在夏季地表反照率与温度、降水、LAI的响应中,贵州省80%以上区域表现出时滞效应。

中亚萨吾尔山冰川反照率变化及物质平衡估算

冰川反照率影响着冰川表面能量收支状况,其强烈的反馈机制是驱动冰川物质平衡变化的关键因素。本文基于MOD10A1和MYD10A1反照率产品、萨吾尔山冰川物质平衡大地测量法结果、木斯岛冰川实测反照率及物质平衡,开展了2000—2022年萨吾尔山冰川反照率变化及物质平衡估算研究。结果表明,2000—2022年,消融期内萨吾尔山冰川平均反照率下降了约0.035,变化速率约为0.0015 a^(-1)。最小反照率最早出现时间为6月16日,最晚出现时间为9月8日,平均以10 d·(10a)^(-1)的速率提前。在95%的置信水平下,木斯岛冰川反照率-物质平衡模型(A-Ms模型,即单条冰川模型)的决定系数R^(2)为0.84。基于冰川编目及现场环境考察,将萨吾尔山冰川划分为冰斗冰川、山谷冰川和悬冰川,对应类型的A-Mr模型(区域冰川模型)的决定系数R^(2)分别为0.81、0.74和0.72。2000—2020年,A-Ms模型重建萨吾尔山冰川物质平衡值为-1.24 m w.e.·a^(-1),A-Mr模型相应的重建值为-0.90 m w.e.·a^(-1),A-Mr模型模拟结果更能反映萨吾尔山冰川的物质损失状况。与亚洲高山区各山地冰川相比,萨吾尔山冰川物质损失最大。

反照率变化对南极冰雪融化的影响

在全球气候变化的大背景下,南极作为地球气候的最敏感地区之一,对全球气候的变化具有深远的影响,也是研究全球气候变化的关键地区。本文阐述了全球气候异常变化下南极冰川融化现状,讨论了反照率变化的正反馈机制对南极冰雪融化的重要影响。同时,通过分析 2001-2020 年南极反照率的整体变化情况,深入探讨南极在这二十年间的冰雪融化及物质流失状况及其对全球气候环境变化的潜在影响。

1983–2022年南极夏季海冰区反照率的反转变化特征分析

海冰区反照率会影响辐射收支平衡,对全球气候变化有着重要影响。利用遥感反演的反照率数据产品分析了1983–2022年南极及其6个海域夏季海冰区反照率的时空变化,探讨了海冰密集度、气温和大气环流与海冰区反照率的关系。结果表明,卫星反演的南极夏季海冰区反照率与实测反照率结果一致。西威德尔海海冰区多年平均反照率最高(0.61),罗斯海最低(0.45)。南极夏季海冰区反照率经历了先上升(1983–2015年)后快速下降(2015–2022年)的变化。除了别林斯高晋海–阿蒙森海海冰区反照率前后两个时段均下降外,其余5个海域和南极一样出现了变化趋势的反转。南极海冰区反照率与海冰密集度显著正相关,而与气温显著负相关。1983–2015年夏季气温降低,海冰消融减弱,海冰密集度微弱上升(0.03%/a),海冰面积平均每10年增加2.07×10^(5)km^(2),导致反射的太阳辐射增多,反照率也微弱上升。2015–2022年夏季气温升高,海冰消融加剧,冰间水道和开阔水域增多,海冰密集度下降,海冰区吸收更多的太阳辐射,造成反射辐射减小,因而海冰区反照率快速下降。此外,南极环状模也是影响罗斯海和威德尔海海冰区反照率变化的因素之一。

东帕米尔高原地表辐射收支及地表反照率特征

利用东帕米尔高原塔什库尔干国家基本气候站2020年6月至2021年6月观测的辐射数据,分析了东帕米尔高原不同时间尺度和不同天气条件下各辐射通量及地表反照率变化特征。结果表明:(1)各辐射通量在逐日均值变化上呈“V”型曲线;向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射、向上长波辐射和净辐射年曝辐量分别为5001.6,1370.3,6090.7,8550.8和1189.0MJ·m^(-2);在季节尺度上,各辐射通量总体表现为夏季>春季>秋季>冬季,而向上短波辐射在冬季最高。(2)不同天气下,辐射通量也不同,晴天时,各辐射通量变化均为较平滑的单峰型,少云、多云时均为不规则单峰型,降水时,除冬季外均为多峰型,辐射通量均值变化表现为晴天>少云>多云>降水。(3)地表反照率在观测期间平均值为0.29,最大值出现在1月,最小值出现在7月,分别为0.58和0.24;在季节上表现为冬季最大,夏季最小;春、夏、秋季地表反照率呈"U"型,冬季为倒"U"型;降雨时地表反照率下降,降雪时则地表反照率上升,说明不同降水类型对地表反照率影响不同.

基于蓝天空反照率的气溶胶辐射强迫模拟

利用MODIS短波段黑天空反照率(BSA)和白天空反照率(WSA)数据,结合6S辐射传输模型模拟的天空散射光比例因子计算得到蓝天空反照率,基于包头市Aerosol Robotic Network(AERONET)站点的气溶胶光学厚度(AOD)、粒径分布和复折射系数数据通过6S辐射传输模型模拟2018~2021年地表(SFC)和大气层顶(TOA)ARF,并比较不同类型反照率(BSA和WSA)、不同气溶胶模型ARF与真实ARF的差距.结果表明:TOA ARF均值为(1.54±3.8)W/m^(2),其值正负与地表反照率和单次散射反照率有关;大陆型和城市型TOA ARF均为正值,约为真实值的2.2和8.6倍;沙漠型TOA ARF大多为负值,在部分反照率较大的月份为正值.SFC ARF均值为(-30.39±9.5)W/m^(2),夏秋季节绝对值较低;大陆型、城市型和沙漠型SFC ARF约为真实值的1.1、1.76和0.77倍,不同气溶胶模型对SFC ARF影响较小.利用三段法模拟的黑碳(BC)ARF结果表明SFC和TOA BCARF均值分别为(-6.82±4.3)W/m^(2)和(2.23±1.5)W/m^(2),SFC BCARF占总SFC ARF的7.3%~40.4%,夏季占比普遍较高.

基于卫星遥感数据的Noah-MP地表反照率关键参数优化

地表反照率是影响地–气相互作用的关键因子,而准确描述地表反照率是改进陆面模型水热模拟能力的关键。当前Noah-MP (the Noah land surface model with Multiple Parameterizations)土壤反照率估算主要依赖于查找表方法,该方法基于土壤颜色获得不同土壤类型的反照率,但在区域尺度上土壤颜色等级尚未得到有效率定,直接影响了区域反照率模拟水平。此外,裸土反照率的计算还高度依赖于土壤水分。针对这一问题,以同化得到的土壤水分数据作为输入,计算得到不同土壤颜色等级对应的反照率时间序列。在此基础上,以MODIS反照率为参照,同时排除高植被覆盖和积雪的影响,逐步筛选得到青藏高原区域0.25°格点尺度下最优的土壤颜色等级。评估结果表明,优化得到的土壤颜色等级空间分布规律符合土壤质地与反照率之间的物理规律,且改进了研究区域70%空间网格内的Noah-MP模型反照率估计。

喀斯特山区地表反照率时空变化及其驱动因子

为了解全球气候变暖背景下湿润喀斯特山区地表反照率的气候效应,本文以贵州省为例,利用MODIS地表反照率产品,结合植被、土地利用、地质岩性等数据,基于Theil-Sen Median斜率计算及Mann-Kendall统计检验等方法,分析贵州省近20年地表反照率的时空变化特征;利用地理探测器分析影响贵州地表反照率的主导驱动因子。结果表明:(1)贵州省2001—2020年的地表反照率均值为0.111 0,并以每年平均0.16×10^(-3)的速率在缓慢波动下降,下降区域面积占总面积的58.17%。(2)多年季节平均反照率为夏(0.118 6)>秋(0.113 7)>春(0.105 0)>冬(0.103 0),年平均增长速率为夏(0.48×10^(-3))>秋(-0.13×10^(-3))>春(-0.31×10^(-3))>冬(-0.51×10^(-3))。(3)地表反照率年内变化呈“倒U”形,表现出显著的季节性特征。(4)植被、土地利用、岩组是贵州地表反照率时空异质的主导驱动因子,各因子间对地表反照率的交互作用均为双因子增强或非线性增强。

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。

祁连山区MODIS积雪反照率产品的精度验证及云下积雪反照率估算研究

积雪反照率在全球气候和能量收支平衡模型中起着重要的作用.利用祁连山地区大冬树垭口站点反照率实测数据对由TM/ETM+得到的反照率数据进行标定,然后将TM/ETM+反照率数据通过升尺度对MODIS逐日积雪反照率(SAD)产品在晴空条件下的精度进行了验证.同时,发展了一个基于MODIS SAD与AMSR-E SWE数据融合并结合Noah积雪反照率参数化方案估算MODIS SAD数据云下积雪反照率的算法,通过统计分析纠正了云对积雪反照率的影响,对云下积雪反照率进行了验证分析.结果表明:MODIS SAD产品在祁连山地区的精度要低于大面积积雪覆盖的平坦地区(如格陵兰岛),其平均绝对误差及均方根误差分别为0.0548和0.0727;云下积雪反照率估算方法可以有效地获取云覆盖下积雪像元的反照率值,纠正后的无云MODIS SAD数据与地面观测值有较好的一致性,其平均绝对误差为0.078.

雪地上的森林冠层混合反照率模型

反照率通常定义为出射与入射的能量之比 ,是地表能量平衡中的关键因子。气候变化对反照率也很敏感。典型的气候变化预测是通过GCM与地表模型的结合进行的。目前在地表模型 (如BATS模型 )中 ,是通过空气动力学粗糙度Z0 与降雪深度d两个参数来估计雪地上树冠的反照率的。在他们的工作基础上 ,重点考虑对于不同的太阳天顶角 ,直入—扇出反照率的方向性及其与叶面积指数 (LAI)的关系。同时 ,为了保持BATS模型所需反照率模型的基本特征 ,主要在几何光学—辐射传输混合模型 (GORT)的基础上做了一些近似来达到此目的。最后 ,以针叶林为例 ,用MODIS的反照率数据和BOREAS地面观测数据做了初步的模型验证。

中子反照实验的理论模拟

中子反照实验的目的是检验和标定工程设计使用的程序、参数和方法。本工作采用蒙特卡罗粒子输运程序模拟中子反照实验。模拟结果表明,铁球壳外表面各测点处的中子活化反应率及反照系数在实验数据不确定度范围内符合。

辽宁省典型地物反照率特性研究

地表反照率为地球表面反射的太阳辐射与地面入射太阳辐射之比,是一个广泛应用于地表能量平衡测量、中长期天气预测和全球变化研究的重要参数。它主要受下垫面状况、太阳高度角以及气象条件等因素的影响。本文利用2012年的MODIS地表反照率、植被指数和地表覆盖类型数据,分析了辽宁省地区六种典型地物(草地、水体、湿地、城区、林地、耕地)的WSA(反照率值)和NDVI(归一化植被指数)随时间变化特征以及二者的关系。

一种有效缓解中子反照效应的堆坑小室通道屏蔽墙设计

本研究以中子与物质相互作用的基本原理为基础,通过推演的方式进一步探究了悬挑结构抑制反照中子产额的机理,并基于此机理,创造性地提出了一种新型屏蔽墙。该新型屏蔽墙在不改变原有墙体厚度和材料种类的前提下实现了抑制反照中子产额的功能。为验证该新型屏蔽墙对反照中子总数的影响,以百万千瓦级压水堆核电机组功率运行期间反应堆厂房内的中子能谱作为输入条件,采用蒙特卡罗模拟结合加权计算的方式进行研究,发现与平面屏蔽墙相比该新型屏蔽墙能够减少系统中约46.56%的反照中子产额。

利用NOAA/AVHRR数据估算福建省月平均地表反照率

在对行星反照率与地表反照率关系理论分析的基础上,利用地表太阳总辐射观测数据,建立了利用NOAA/AVHRR数据估算地表反照率的模型.对每一幅卫星影像,分别确定了模型中系数a、b的值,并据此计算了卫星成像瞬间的地表反照率.计算结果表明,利用建立的地表反照率计算模型估算的月平均地表反照率比较准确地反映了福建省的地表状况.

MODIS反照率产品在模拟北京气温中的应用

地表反照率是制约地表能量收支平衡的基本因子,其变化会影响气温和降水等气象要素,进而影响区域乃至全球的气候。文中使用WRF模式,设计两组反照率敏感试验,探讨地表反照率参数对近地面2处气温模拟精度的影响。结果表明:(1)当北京地区地表反照率增大(减小)0.05时,气温相应降低(升高)0.1～0.5 K,气温变化从城区到郊区有一个明显的降幅,感热通量和潜热通量也相应减小(增大),且变幅主要为0～13 W/m2;(2)将控制试验和MODIS反照率敏感试验模拟结果与实况对比分析发现,两种试验的模拟结果偏低,但应用卫星反照率产品后,气温升高约0.2～0.7 K,更接近实际,即应用MODIS反照率产品替换WRF模式中原有反照率能进一步提高气温的模拟精度。