工程堆积体产流产沙及水沙效益对植被近地表特征的响应

针对陡坡工程堆积体水土流失严重的问题,通过野外模拟降雨试验开展植被不同近地表特征对堆积体产流产沙和蓄水减沙效益特征影响的定量研究。选择土石混合堆积体(10%砾石质量分数,坡度30°)作为工程侵蚀下垫面的典型代表,并以裸坡(bare slope,BS)为对照,定量分析了植被在3种近地表特征条件下(完整植株(intact grass,IG),不含叶(not leaf,NL),只含根系(only root,OR)对堆积体产流产沙特征和蓄水减沙效益影响。结果表明:1)植被在IG条件下延缓坡面径流发生使其较BS滞后,效益达50.74%~188.98%,但不完整植被(NL、OR)会加速径流发生使其较BS提前2.19%~70.12%;2)植被在NL和OR下的瞬时径流率比IG增大0.20%~185.58%,在降雨强度1.8 mm/min的瞬时径流率甚至比BS高1.20%~169.10%;植被在IG和NL条件下瞬时侵蚀速率比BS减少0.91%~98.71%,但在降雨强度达到1.8 mm/min时OR条件下甚至增大侵蚀使其比BS高6.76%~75.63%;3)随降雨强度增大,植被在NL和OR条件下的减沙效益由95.18%和68.31%分别递减至46.58%和-68.13%,但对IG下的减沙效益影响小(效益差异<2%),平均蓄水效益随降雨强度增大而减小。不同堆积体水沙呈显著线性相关(R^(2)在0.40~0.88),且径流率达到4 L/min会显著改变植被对堆积体坡面防护效益。提出开展堆积体生态修复时选择冠层丰富的植被,同时要避免外部因素对植被造成损害。研究结果对于揭示植被防护扰动边坡侵蚀机制具有重要意义,可为堆积体植被修复提供实践指导。

不同载畜率下荒漠草原生长季地表特征及对风沙通量的影响

为探寻不同载畜率下荒漠草原地表特征变化及其对风蚀作用的影响,以内蒙古荒漠草原(短花针茅为建群种)为研究对象,通过对2021年5~10月植物群落盖度、枯落物盖度、土壤结皮盖度及裸地率的连续测定和风蚀土的收集,开展不同载畜率下不同高度的风沙通量与地表特征关系研究。结果表明:在荒漠草原植物生长季,载畜率显著影响地表特征(P<0.05),载畜率增加使植物群落盖度、草层高度、枯落物盖度、土壤结皮盖度降低,裸地率增大;10 cm、30 cm、100 cm三个集沙高度的风沙通量随载畜率增加均呈增加趋势且30 cm高度以下尤其显著(P<0.05)。0~100 cm高度总风沙通量在重度放牧区最高,较对照区增加了69.4%,较轻度、中度放牧区的风沙通量分别增加44.3%、7.6%;不同载畜率下,地表特征对风沙通量有显著影响(典型相关系数0.8960),风沙通量与植物群落盖度、枯落物盖度和土壤结皮盖度均呈负相关,与裸地率呈正相关,其中土壤结皮盖度对风沙通量影响最大(载荷系数为-1.3865)。载畜率梯度干扰下的地表特征对土壤风蚀有直接影响,且干旱环境下的土壤结皮盖度对抑制风蚀有较明显作用。

复杂地表特征下超大型风电机组载荷响应

随着风电退补贴和双碳战略目标的到来,风电场不断被安装在各种复杂地形下。为了研究不同复杂地表特征对百米级大型风力机非定常载荷的影响,基于实测风速谱模型,对不同典型地表特征参数的边界层大气采用逆Fourier法生产全域端流风速,之后耦合叶素动量理论和几何精确梁方法对总高度为270m的15MW超大型风电机组进行载荷响应计算,通过与功率曲线理论值对比验证了方法的准确性,计算误差约为7%。之后,对不同地表特征参数下的风力机载荷进行仿真,结果表明,地表特征参数的增大可使风力机功率、叶根摆振力矩和叶根挥舞力矩分别降低约8%、5%和5%左右;该特征参数对风力机载荷的影响与来流风速大小存在交互调制现象;功率谱分析结果表明地表特征参数主要影响载荷谱的低频响应,其高频响应主要受风力机转频等动力学特性的影响。

城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响研究

本文利用京津冀地区24个气象站的日降水资料和耦合有单层城市冠层模式（SLUCM）的中尺度数值模式 WRF 的模拟结果，研究了城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响。结果表明，在京津冀城市面积迅速增长的近三十年（1981～2010），该地区大部分站点的降水量都呈现减少的趋势，减少最明显的站点主要集中在京津唐城市区域，其中≥50 mm的降水量减少趋势占总降水量减少趋势的50%以上。城市扩张可能是造成京津冀降水时空格局改变的因素之一。通过对比分析控制试验与敏感性试验的模拟结果，发现城市化引起的地表特征的改变使北京、天津、唐山主要城市地区的降水量和降水频次都有明显减少，而城市群下风向的降水量和降水强度则明显增加和增强，其中50 mm以上等级的降水量变化最为显著，贡献率在60%以上。城市地表特征使北京、天津和唐山地区50 mm以上等级降水量的百分比下降了6%～20%，下风向地区增加了8%。城市地表特征也影响了主要城市和城市群下风向地区降水量的日变化结构，使北京和唐山几乎所有时段的降水量都有所减少，而城市群下风向降水量的增加主要发生在白天。研究发现城市地表特征对深对流的抑制（加强）可能是造成京津冀地区降水减少（增多）的重要原因，而由于城市地表蒸发量的改变引起的潜热通量和对流有效位能的改变则可能是引起深对流变化的重要因素。

西宁城市活动断裂地表特征初步研究

在详细的野外地质调查基础上,通过开挖探槽剖面揭露了断层的基本性质,初步展示了西宁市北川河东岸断裂、南川河断裂和湟水河断裂的地表特征。结合前人的阶地测定年代结果初步判断,北川河东岸断裂错断相当于湟水河Ⅱ至Ⅲ级阶地,Ⅱ级阶地形成不晚于0.05 Ma,Ⅲ级阶地形成不晚于0.12 Ma,说明该断裂是晚更新世活动断裂;南川河断裂错断相当于湟水河Ⅳ、Ⅴ级阶地,Ⅳ级阶地形成不晚于0.54 Ma,Ⅴ级阶地形成不晚于0.78 Ma,说明该断裂是早中更新世活动断裂;湟水河断裂错断其Ⅱ、Ⅲ级阶地砾石层,说明该断裂是晚更新世活动断裂。这些断裂规模小、活动性弱,可能为盖层断裂。

卫星遥感敦煌地区地表特征参数研究

卫星遥感在研究沙漠化地区非均匀地表特征参数时有其独到的作用。本文提出了一个基于Landsat-7TM资料推算沙漠化地区地表特征参数的方案,并把其用于中国西北地区"我国重大气候和天气灾害形成及预测理论的研究"的敦煌试验区,并且利用3个景Landsat-7TM资料进行了分析研究,得到了一些有关沙漠化地区非均匀地表区域地表特征参数(地表反射率、地表温度、修正的土壤调整植被指数MSAVI和植被覆盖度)的新概念。

干旱-半干旱地区地表特征探测的成像雷达干涉测量方法与模型

从估测干涉测量雷达数据相关性出发,通过利用欧洲资源卫星1号和2号获取的重轨干涉测量雷 达数据,开展新疆喀什试验区地表土地类型的识别与分类,区分和识别出裸土、盐碱地、灌丛、裸岩/戈壁、沼泽 和水体6类土地类型。并对不同土地类型的后向散射特性和相关性进行定量分析,探讨干涉测量数据相关性 与干旱-半干旱地区地表特征的关系,从而建立了干旱-半干旱地区地表变化的干涉测量时相去相关模型,为 干旱-半干旱地区利用干涉测量数据进行地表变化监测提供理论依据。

青藏高原地表特征时空分布

通过利用地理信息数据库、卫星反演参数、气象观测数据,分析了我国青藏高原地区地表植被覆盖、地表反照率分布、地表蒸发分布、地表积雪分布.结果显示,随着青藏高原地表年平均气温的显著升高,青藏高原部分区域地表覆盖特征也发生了改变.在青藏高原南缘湿润大区降水充分地区,地表反照率相对较低,潜热蒸发量最大,1982～2000年期间地表植被覆盖呈明显增加趋势.青藏高原地区积雪覆盖在各个气候区域也呈现同步变化特征,自1970～1989期间,降雪量呈持续增加趋势,但之后至2000年期间,全区降雪量呈下降趋势,其中积雪覆盖变化最强烈的时段发生在10月～4月之间,变化幅度最大的区域位于青藏高原的东南部区域.

金塔绿洲地表特征参数遥感反演研究

TM影像是陆地资源卫星(Landsat)携带的专题绘图仪(ThematicMapper,TM)扫描计获取的遥感图像,近年来,该数据得到了广泛的应用。本文使用Landsat-5TM数据推算了金塔地区的地表参数,包括标准化差值植被指数NDVI、修正的土壤调整植被指数MSAVI、植被覆盖度、地表反射率及地表温度。并将地表反射率、地表温度的反演值与观测值进行对比,结果表明:地表温度反演结果的相对误差在9%以内,地表反射率反演结果的相对误差在8%以内。

卫星遥感藏北高原非均匀陆表地表特征参数和植被参数

卫星遥感在研究青藏高原北部地区 (藏北高原地区 )非均匀陆表地表特征参数和植被参数时有其独到的作用。作者提出了基于NOAA 1 4AVHRR资料推算藏北高原地区地表特征参数和植被参数的方案 ,并把其用于全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验(GAME/Tibet)试验区。同时利用 3个景的NOAA 1 4AVHRR资料进行了分析研究 ,得到了一些有关藏北地区非均匀地表的区域地表特征参数 (地表反射率、地表温度 )和植被参数(INDV、修正的土壤调整植被指数IMSAV、植被覆盖度和叶面指数ILA)。

利用ASTER数据反演珠峰地区地表特征参数

利用2006-2011年9景ASTER遥感影像计算了青藏高原珠穆朗玛峰地区的地表特征参数(地表反照率、地表温度、归一化植被指数、植被覆盖度),并对地表反照率和地表温度反演结果进行了验证。结果表明:地表反照率和地表温度的反演结果与观测值较为一致,能够作为陆面过程模式的输入数据;反演得到的植被指数能够较好的代表珠峰地区的地表植被特征;所有的反演算法和结果仅依赖于遥感数据,表明在资料缺乏地区利用卫星遥感技术是获取地表特征参数的有效手段。

利用Radarsat-2极化雷达数据探测湿地地表特征与分类

利用新型的Radarsat-2极化雷达数据,结合极化雷达目标分解方法提取鄱阳湖湿地不同地表类型的极化特征量,并进行了Wishart非监督和监督分类,取得了较高的精度。研究表明,Radarsat-2卫星的全天候极化雷达成像能力将在湿地监测和制图中有较大的应用潜力。

宁南地区地表特征参数及辐射平衡区域分布

本文利用2001年6月30日LANDSAT-7 ETM+卫星遥感资料和宁夏南部及周边区域22个气象站气象观测资料,求得地表特征参数中NDVI、地表反射率、地表温度和地表辐射平衡各量中地表短波吸收辐射、地表长波辐射区域、大气逆辐射、净辐射的区域分布和分布直方图,将地表分成5类,分类别讨论了其各量分布特征。主要研究结果表明:地表特征参数及地表辐射平衡各量的分布均呈现明显的地带性,各区域分布图上山体、水体的轮廓很显著,主要原因是山上及河流附近生长着茂密的植被,说明植被的分布在相当程度上影响了辐射平衡各量和地表特征参数的分布。

多时相SAR干涉测量数据探测地表特征变化

通过利用欧洲遥感卫星1号和2号(ERS-1/2)获取的多时相干涉测量雷达数据,提取干涉数据相干信息和后向散射信息,开展河北张家口试验区的地表土地类型的识别与分类,区分和识别出两类不同的草甸草地,以及水体、林地、旱地、草坡和干草原草地7类不同的土地类型,并通过对不同土地类型在多时相图像上后向散射特征和相关信息的分析,探讨时间序列上地表特征的变化。

黄河三角洲地表特征参数的遥感研究

地表特征参数与下垫面特征密切相关,它是研究地表物质平衡和能量平衡的基础,因而应用遥感方法反演区域地表特征参数日益受到重视。本文主要应用现有的地表特征参数遥感反演模型,利用AVHRR和TM数据反演了黄河三角洲的地表特征参数:地表反照率、地面温度和植被指数等,并根据反演结果研究了地表特征参数及其合理组合所反映的地表特征。农田植被和天然植被的植被指数变化规律不同;在植被全覆盖区域,植被指数与反照率成幂函数关系,在极干或极湿情况下,地表温度与反照率成线性关系;地表特征参数的合理组合反映出黄河三角洲下垫面覆盖度低,裸地较多,地表较湿润,蒸发量较大。

用于地表能量交换的动态地表特征模式

对于全球性气候变化的研究,应用现有的气候预测模式,很难解释、预测其生成、发展、演变规律及其内部机制.研究气候变化的手段主要是通过气候数值模拟.到目前为止,气候数值预测模式已经有几十种之多,但都存在着意义上的不确定性.问题主要在于模型运行方向上的非客观性:静态的初始边界场与动态的地-气过程之间的矛盾.随着模型的运行超过某一时间尺度后,这种初始场已不能影响模型的运行方向,由于现有气候模式的局限性,因而必须借助新的技术手段建立新的模型.该文发展了一个用于地表能量交换研究的动态地表特征模式,包括地表特征数据的建立,地表反照率、温度和粗糙度的反演和计算.

基于TM的重庆山地都市区建设用地扩展与地表特征参数时空变化研究

近年来随着城市建设用地的不断扩展,城市生态环境问题越来越突出,因此,进行建设用地扩展对地表特征参数的影响研究显得十分重要。以重庆都市区为研究对象,采用1988,2000,2011年LandsatTM遥感数据和1∶50 000DEM数据,基于人机交互解译和定量遥感技术相结合的方法,提取了土地利用现状数据和三个地表特征参数:地表温度、NDVI、土壤湿度,并分析建设用地扩展对地表特征参数的影响。研究结果表明:从1988—2011年,重庆都市区建设用地主要向西部和北部扩展,地表温度中的高温区主要向北迁移,NDVI和土壤湿度在建设用地扩展的区域呈下降趋势;城市建设用地扩展与地表特征参数的变化趋势呈现出明显的相关性,其中,建设用地的扩展与热环境呈正相关且在扩展方向具有高度的一致性,与NDVI和土壤湿度呈负相关关系。研究成果旨在为改善城市地表热环境效应、优化城市生态环境提供科学依据与参考。

利用NOAA/AVHRR数据获取地表特征参数的方法研究

地表特征参数的正确与否直接影响到区域陆面蒸散量估算精度,因此在区域非均匀陆面蒸散研究中,地表特征参数的获取方法是一个值得探讨的问题.与传统的方法相比,卫星遥感技术在求取地表特征参数时有其独特的优势.NOAA气象卫星AVHRR资料以其时间分辨率高、覆盖面广、价格低廉等优点广泛应用于非均匀陆面蒸散研究和应用中[1～6].本文建立了NOAA/AVHRR计算地表特征参数的参数化模型,选取中国东北松嫩平原西部地区2000年7月8日的AVHRR资料,试算了研究区地表温度、地表发射率、地表反照率、NDVI等主要地表特征参数,并且参照2000年研究区土地利用数据对各参数的空间分布特征及合理性进行了分析.

皇甫川流域地表特征参数遥感反演研究

运用Landsat-5 TM数据反演了皇甫川流域地表特征参数:归一化植被指数(NDVI)、植被覆盖度、地表比辐射率、地表反射率和地表温度。结果表明:反演的结果与实际地表状况较为吻合,能很好地反映研究区地表实际状况;将反演的地表温度进行检验,相对误差为0.58%。

准中沙漠区近地表特征及针对性勘探技术

准中沙漠区沙丘起伏剧烈,厚度变化大,二维勘探时主要采用小折射法进行近地表调查,近地表结构测量不准确使激发井深设计不合理,造成沙漠区资料品质较差,圈闭可靠程度低。近期开展的新一轮勘探,主要利用深井微测井近地表调查结果,对沙漠区顶、底板结构、厚度、速度、深度–时间关系、吸收衰减等地球物理参数进行了研究。研究发现,准中沙漠区属于固定或半固定沙丘,具有平缓稳定变化的沙丘底界面,深度–时间对应关系一致性好,不同位置相同的深度具有近似的速度与品质因子有良好的对应关系等特点。针对不同厚度沙丘分别采用逐点设计井深单深井激发、多井浅井组合激发,研发了综合沙丘量板拟合静校正、近地表吸收补偿等针对性技术,获得了高品质地震资料。