基于Aqua卫星AIRS数据的南大洋大气逆温和逆湿特性研究

南大洋大气普遍存在着逆温和逆湿现象,其分布和变化对海-冰-气之间的物质和通量交换具有重要影响。利用Aqua卫星上搭载的大气红外探测器(AIRS)观测数据,提取了南大洋大气的逆温和逆湿特性,并研究了其时空分布与变化特征。此外,以全球无线电探空数据集的探测结果为参考值,分析了AIRS在进行大气逆温和逆湿探测过程中受到云量影响的特征。结果表明,AIRS估计的逆温特性受云量的影响较小,在多云条件下AIRS也可精确地估计逆温特性。利用AIRS最新的第7版(V7)数据产品对2004-2020年南大洋大气逆温和逆湿的频率(强度)进行研究,发现秋冬季比春夏季高(强),在龙尼冰架、罗斯冰架和南极半岛附近的海域的大气出现逆温和逆湿现象较其他区域更频繁,且强度更强。

氮、磷浓度对太湖水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体生长的影响

大量微囊藻群体的形成和聚集是微囊藻水华形成的重要条件.氮、磷浓度是影响微囊藻群体生长的重要因素之一.为了探讨氮、磷浓度对微囊藻群体生长的影响,本研究以太湖微囊藻水华优势种之一的水华微囊藻作为研究对象,开展了不同氮、磷浓度对水华微囊藻群体生长的影响研究.以近几年太湖微囊藻水华暴发最严重的梅梁湾氮磷比的平均值作参考,氮、磷浓度设置为5个水平组,依次是T1(TN=0.1 mg/L,TP=0.005 mg/L)、T2(TN=1 mg/L,TP=0.05 mg/L)、T3(TN=10 mg/L,TP=0.5 mg/L)、T4(TN=100 mg/L,TP=5 mg/L)和T5(TN=250 mg/L,TP=5.44 mg/L)(BG-11培养基中氮、磷的浓度).结果显示,T1、T2、T3和T4 4组微囊藻群体均增大,且都发现有大于100个细胞的群体形成,群体大小分别为151、217、437和160 cells,而T5组微囊藻群体实验初期增大,实验后期变小,T5整个实验期间未发现有大于100个细胞的群体形成.研究结果表明相对低的氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,而过高的氮、磷浓度则会抑制微囊藻群体生长.本研究结果也表明目前太湖氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,从而有利于微囊藻水华形成.

基于FY3B/MERSI水稻长势监测及其与AQUA/MODIS数据对比分析

为利用中分辨率光谱成像仪FY3B/MERSI数据进行水稻种植面积信息提取及长势监测,首先对FY3B/MERSI与AQUA/MODIS单通道反射率进行对比分析;其次,通过目视解译和遥感监督分类方法提取了环鄱阳湖区双季早稻的空间分布;最后,基于面积识别结果,利用NDVI对环鄱阳湖区双季早稻长势进行监测。结果表明:(1)FY3B/MERSI与AQUA/MODIS水稻种植区红光和近红外通道反射率具有极显著相关性,且MERSI红光波段及近红外波段反射率都略小于对应MODIS反射率;(2)水稻的提取精度总体达到了92%,可以满足其生育期长势遥感监测的需求;(3)FY3B/MERSI和AQUA/MODIS计算的水稻区NDVI存在显著正相关,且二者测得的水稻长势均与实际苗情数据基本吻合,因此,由FY3B/MERSI遥感影像直接得到的水稻苗情分类基本可以满足业务化需要。

利用Terra和Aqua双星MODIS数据协同研究沙尘暴

利用2005-04-28上午星Terra和下午星Aqua白天和晚上共4景MODIS数据对影响华北地区的一次沙尘暴进行了研究。对于白天的MODIS数据,利用热红外亮度温度差值法结合可见光近红外波段反射率阈值法,可以很好地把沙尘与背景地物和云分离开来;对于夜晚的MODIS数据,利用热红外亮度温度差值法也能较好地提取沙尘信息。研究表明,MODIS数据在沙尘暴等灾害研究方面具有很大的潜力。

Terra MODIS和Aqua MODIS波段反射率及植被指数比较

对Terra MODIS和Aqua MODIS之间单波段反射率及植被指数进行了比较。结果表明:Terra MODIS和Aqua MODIS单波段反射率及植被指数具有极显著的相关性,植被指数较单波段反射率相关性更高些;Terra MODIS单波段反射率值普遍较Aqua MODIS值低,而植被指数值普遍较Aqua MODIS值高;不同时段Terra MODIS和Aqua MODIS单波段反射率及植被指数间差异不同,植被指数在冬季差异最大,而单波段反射率则在夏秋季差异较大;不同植被类型Terra MODIS和Aqua MODIS间植被指数差异总体规律相似,但单波段反射率间差异较为复杂;草甸、草原无论是单波段反射率还是植被指数,Terra MODIS和Aqua MODIS的差异均比其他几种植被类型小,而阔叶林和一年两熟作物则差异相对大些。

基于遗传算法综合Terra/Aqua MODIS热红外数据反演地表组分温度

混合像元组分温度相对来说更有应用价值,而多角度热红外遥感的发展推动了混合像元组分温度反演基础和方法的发展.根据前期数值模拟得到Terra和Aqua卫星上的MODIS测量可以认为是同一卫星在两个不同观测时间和观测角度上的测量,综合利用Terra和Aqua卫星上的MODIS数据反演混合像元内土壤和植被组分温度.根据混合像元热红外辐射模型,利用遗传算法,分别模拟Terra卫星MODIS的32和33通道,以及Terra和Aqua卫星上MODIS的32通道辐射反演了河北怀来试验区范围内植被覆盖率、土壤组分温度和比辐射率、植被组分温度和比辐射率等表面参数.通过与实测数据进行比较,综合利用上午Terra和下午Aqua卫星32通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量温度偏差在1℃内,而利用上午Terra卫星32和33通道数据反演的上午植被组分温度与地面同步测量值偏差在1.4℃内.尽管利用双星数据反演的组分温度精度相对较高,但针对同一个像元,两个方案反演的结果有一定偏差.

基于CloudSat和Aqua卫星资料的北疆一次暴雪过程中云的宏微观物理属性

采用CloudSat卫星资料2B-CLDCLASS及2B-CWC-RVOD数据集和Aqua卫星资料的CERES Aqua MODIS Edition 3A数据集,针对2010年12月2—4日北疆地区一次暴雪过程分析了云的类型分布、冰粒子等效半径、低层云等效高度等宏微观物理属性的垂直分布及空间分布情况。结果表明,此次暴雪过程中,云层分布在12 km以下,云中冰粒子等效半径和冰水含量均随云层高度增加而减少,冰粒子数浓度在垂直高度上呈单峰分布,高值分布在云层中部5.5 km处。北疆地区暴雪前和暴雪后基本为低层云云量小于40%的低值区,暴雪时则为大于60%的高值区,云等效高度暴雪前和暴雪后大多为小于6 km值域区,暴雪时为大于6 km的高值区。

南海海域MODIS-Aqua叶绿素浓度产品的精度对比和区域性算法修正

利用2004～2012年在南海获得的9个航次的实测Chl-a数据,采用NASA标准业务化算法OC3和针对低Chl-a水体所发展的最新算法OCI反演获得了相应的MODIS-Aqua Chl-a产品.通过建立实测与遥感产品的时空匹配数据对,开展了Chl-a产品的适用性评估,并对比分析了上述两种算法的性能.在此基础上,利用南海实测遥感反射率（Rrs（λ））和MODIS-AquaRrs（λ）产品以及相应实测Chl-a的匹配数据集,分别对算法OC3和OCI进行了区域性修正.结果显示：基于算法OC3和OCI反演所得的MODIS-Aqua Chl-a产品值均高估了实测值,平均绝对误差（APD）的精度分别为56.30％和42.58％,且算法OCI可明显改善低Chl-a水体（＜0.25 mg· m^-3）的反演精度;采用南海MODIS-AquaRrs（λ）产品与实测Chl-a匹配数据集（N=82）修正后的区域性算法NOC3和NOCI的精度均有不同程度提高,APD精度分别为37.85％和36.74％;采用现场实测Rrs（λ）与Chl-a匹配数据集（N=123）进行区域性修正后的算法INOC3和INOCI的APD精度分别为36.61％和37.79％,上述两种方案精度较为接近.因此,对于南海海域而言,算法的区域性修正对于改善MODIS-Aqua Chl-a产品精度非常重要.

MODIS-Aqua漫射衰减产品K_d(490)在南海海域的精度对比

基于遥感手段准确估算水体漫射衰减系数Kd(490),可为有效评价近岸海域水质、准确估算真光层深度提供有力数据和方法支撑。利用2004~2012年在南海海域获得的9个航次的实测Kd(490)数据,通过建立实测与遥感产品的时空匹配数据对,获取与Kd(490)实测数据相对应的MODIS-Aqua遥感反射率(Rrs(λ))和叶绿素a浓度(Chl-a)产品,分别采用算法Muller,Werdell,Morel,Lee和MODIS业务化算法KD2M对南海海域Kd(490)遥感产品进行精度评估与对比;在此基础上,考虑到南海海域水体的特异性,基于相应的实测Rrs(λ)和Chl-a数据集,利用上述算法对Kd(490)反演产品再次进行精度评估与对比,进而探讨Kd(490)产品的误差来源和算法区域化修正的必要性。基于MODIS-Aqua遥感产品,利用上述五种算法获得的MODIS-Aqua Kd(490)产品值与实测值的平均相对误差(APD)分别是20.12%,29.22%,17.98%,22.61%和21.61%,其中,Morel算法最优,且相关系数最高达0.5;基于相应实测数据,利用上述算法反演获得的Kd(490)产品精度均有不同程度的提高,特别是算法Lee和Werdell,APD分别为17.86%和17.97%,提高了5%~11%,最优算法为Morel,其APD可达15.44%。合理选取评估算法及进一步开展算法的区域性修正对于准确估算南海海域Kd(490)产品是非常必要的。

基于ABAQUS/AQUA的深水导管架平台动力分析研究

运用ABAQUS/AQUA中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程,包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量惯性力影响。通过大量数值模拟计算,得出了一些有规律性的曲线,为随机波作用下深水导管架动力响应分析提供借鉴。

基于MODIS/Aqua的胶州湾及青岛近海叶绿素a浓度年变化特征分析

利用2002-2013年MODIS/Aqua的Level 1B数据,经标准大气校正算法和叶绿素a浓度[chl-a]波段比经验算法(OC2M-HI),获得近12 a的胶州湾及青岛近海海域晴空的MOIDS/Aqua叶绿素a浓度。根据GOCI/COMS和MODIS/Aqua叶绿素a浓度产品在胶州湾及青岛近海交叉比较的结果[1],对2002-2013年的MODIS/Aqua[chl-a]进行了修正。基于修正后的MODIS/Aqua[chl-a]分析了胶州湾及青岛近海的叶绿素a浓度年变化特征。该海域的叶绿素a浓度大致呈现北高南低,湾内高于近海的特点,且每年空间分布趋势基本一致;近12 a的[chl-a]呈小的上升趋势,胶州湾的上升趋势大于青岛近海。胶州湾跨海大桥建设前,其附近区域叶绿素a浓度以0.47μg/L/year的趋势上升,基值为2.62μg/L;大桥开建及通车后,其附近叶绿素a浓度年变化趋势不明显,但基值明显增大(4.00μg/L)。

基于Aqua Crop的南宁市甘蔗响应气象干旱情景模拟

南宁市多低山丘陵、岩溶发育,甘蔗种植以雨养为主,气象干旱造成的土壤水分亏缺一直是影响该区域甘蔗生长和产量累积的主要因子,多年来旱灾造成的甘蔗产量损失巨大。为此,本文基于1979—2018年0.1°格点逐日气象数据,计算逐日标准化加权平均降水指数(SWAP)并分析了南宁市气象干旱特征及其在甘蔗生育期的可能发生情景,并采用水分要素驱动的Aqua Crop作物模型,开展了该区域甘蔗生长、生物量及产量累积过程对不同强度、历时的气象干旱的响应机制模拟研究。结果表明:经扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)对作物模型参数进行敏感性分析和本地化率定后,该模型模拟研究区的甘蔗产量拟合精度达0.92、均方根误差百分率为3.84%。历时典型气象干旱年情景模拟表明:产量和生物量累积对各强度气象干旱均有显著响应,蒸腾量变化只有在分蘖期和伸长期对气象干旱的响应敏感,而冠层覆盖度对气象干旱的响应具有显著的滞后递减特征。甘蔗各生育期的气象干旱情景模拟发现:萌芽期发生轻、中旱历时达15 d及以上时甘蔗的上述4个要素开始出现显著响应,伸长期发生轻、中和重旱历时为5 d及以上时,甘蔗各要素即出现显著响应,而成熟期基本不受气象干旱影响。各强度气象干旱情景下,甘蔗的产量、生物量、蒸腾量的减少率随干旱历时的变化分别为0~24.0%、0~18.5%及0~15.9%(轻旱历时5~35 d),25.0%~37.0%、20.0%~29.3%及8.0%~24.4%(中旱历时15~45 d),33.5%~40.0%、26.2%~31.7%及18.9%~25.7%(重旱历时35~50 d)。上述成果揭示了研究区甘蔗生长过程及累计产量等与各强度、历时气象干旱之间的定量映射关系,可为南宁市解析气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理、多阶段旱灾预警及旱灾动态风险智慧调控等奠定科学基础。

基于AQUA3D的地下水流模拟实例

通过基于AQUA3D水流模型对沈阳市规划中心区的地下水资源进行模拟和评价 ,介绍了该软件的原理、基本功能和自身所具有的特点 ,探讨了使用该软件过程中对研究区输入数据的处理等方面某些认识 ,该软件模拟的结果是令人满意的。

水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)生长周期中腐殖酸的释放特性

由于严重的水体富营养化,太湖长期暴发蓝藻水华,这些蓝藻在代谢及消亡过程中大量释放包括腐植酸在内的有机物,不仅影响供水水质,并且进一步加重了水华程度.以太湖水华优势藻种——水华微囊藻（Microcystis flos-aquae T34）为研究对象,对藻株生长周期中的藻细胞、浮游细菌进行计数,并使用TOC仪与三维荧光光谱对培养液中提取的腐殖酸进行定量与定性分析,探究水华微囊藻在生长过程中藻细胞密度、浮游细菌密度与腐殖酸浓度的变化规律.结果表明,培养液中腐殖酸浓度的变化趋势与细菌数量变化趋势一致,但与细菌数量曲线拐点相比,腐殖酸浓度曲线拐点出现两周的延迟.腐殖酸产量在藻细胞对数期较低,当水华微囊藻进入稳定期与衰亡期后,腐殖酸大量产生,其浓度迅速增加,最高可达到28.6 mg/L.根据三维荧光光谱分析,水华微囊藻所产生的腐殖酸特征峰出现在（235~245 nm）/（380~425 nm）,属于类富里酸荧光峰.本研究初步探究蓝藻与水体腐殖酸之间的关系,为水体腐殖酸来源的研究提供了新的思路.

基于Aqua-Sim的水声传感器网络MAC层协议分析

分析了水声传感器网络中MAC层协议的特点和分类。利用基于NS2的Aqua-Sim水声网络仿真模拟软件仿真了Broadcast MAC协议和R-MAC协议在五个节点的集中式拓扑结构的水声传感器网络中的传输过程,分析比较了两种协议在平均数据包延时、平均能量消耗以及平均吞吐量上的异同。得出在集中式拓扑结构的水声传感器子网中,Broadcast MAC协议更适合于要求较高吞吐量的应用环境,而R-MAC协议更适合于在能量消耗方面有严格要求的应用环境。

不同磷浓度下光强、温度对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)生长的动力学

水华鱼腥藻是常见的有害水华藻种,但其在磷、光强、温度等生境要素协同作用下的生长动力学鲜见报道.本研究在Lehman模型、Steele模型基础上,设置8个PO3-4-P梯度:0、0.1、0.2、0.5、0.75、1.0、2.5、5.0μmol/L,4个温度水平:15、20、25和30℃和4个光强水平:1000、2000、3000和5000 lx,采取单因素实验方法进行水华鱼腥藻室内纯培养.Monod模型表明水华鱼腥藻最适生长温度和光强条件分别是20℃和3000 lx,最大比生长速率(μmax)和半饱和常数(KS)分别为0.447 d-1和0.081μmol P/L;分别用Lehman模型和Steele模型模拟水华鱼腥藻μmax在不同磷浓度下对连续变化的温度和光强的响应,Lehman动力学模拟结果表明水华鱼腥藻的最适生长温度为21.22±0.98℃,μmax和KS分别为0.421±0.011 d-1和0.055±0.009μmol P/L;Steele模型结果表明μmax和KS分别为0.461±0.010 d-1和0.051±0.009μmol P/L,水华鱼腥藻最适生长光强Ik为2650.93±88.19 lx.

水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)毒素对小白鼠血液学若干生理指标的影响

为研究水华束丝藻粗提物进入小鼠血液后不同时间的毒性作用情况。通过培养水华束丝藻来提取石房蛤毒素 ,计算各种细胞的数量和成分变化来分析毒素对血液学若干生理指标的影响。结果表明 ,小白鼠在 0 5Mu mlSTX中毒后 3 0分钟、6、12、2 4小时 ,其血液中各血细胞数量发生程度不一的变化。其中 ,红细胞、血红蛋白和血小板等受影响不明显 ;而白细胞的变化则比较显著 ,约 3 0分钟时的变化最显著 ,随着时间的延长 ,其变化越不显著 ,即毒素对小白鼠血液各生理指标的影响随时间而减弱 ,2 4小时后小白鼠的血液各生理指标基本恢复到正常水平。结论 水华束丝藻粗提物中毒素和酸共同作用于小鼠血液 ,但它们作用的先后不同。pH5 3 ,0 5MU ml的STX进入小白鼠血液后 ,12h之前STX毒素的毒力作用占主导 ,而 2

Aqua-Sim水声信道仿真平台扩展研究

水声信道计算机仿真平台作为海洋网络研究的关键部分已受到广泛关注。由于水声信道具有复杂多变的特性,水声信道的普适性计算机仿真平台研究具有一定难度。本文针对现有水声信道仿真研究存在的问题,对Aqua-Sim水声信道仿真平台进行改进。将海水温度、盐度、纬度和深度等海域环境特征作为仿真平台水下声速和背景噪声计算参数,在仿真实验搭建过程中通过动态参数接口灵活搭建符合实验要求的仿真环境。仿真实验表明,改进后的Aqua-Sim平台仿真效果更加逼近实际海水信道环境。

利用TERRA和AQUA共同反演陆地上空的气溶胶光学厚度

利用TERRA和AQUA共同反演气溶胶光学厚度和地表反射率特征,对其原理及方法进行了详细的讨论。通过Terra和Aqua两颗卫星对同一地点的不同角度的观测,结合多个光学通道的信息,反演了北京地区光学厚度及地表反射率信息。反演的气溶胶光学厚度同地面观测的结果相比具有很好的一致性。同时,对地表反射率及气溶胶波长指数等也进行了讨论和对比,结果显示,对北京地区,MOD IS 1通道地表反射率和7通道地表反射率的比在0.66左右,3通道和7通道的比在0.28左右。相比于NASA暗背景全球反演算法中1、3通道和7通道的比为0.50和0.25的处理方法,反演得到的气溶胶光学厚度结果也较好。