基于MODIS数据计算的RLPM模型在黄土高原地区的应用

为了更加准确地估算黄土高原的蒸散发,本文基于FAO56的Penman-Monteith数学模型,结合Leuning提出的叶面积指数(LAI)反演ET的理论思想,提出Remote Sensing Leaf Area Index Penman-Monteith模型(RLPM)。使用MODIS中国合成产品NDVI和研究区气象资料数据反演出所需的参数值,以黄土高原为研究区域,最后可计算研究区域内任意时间、任意地点的日ET值。将本模型的ET反演值与普通的P-M模型得到的反演值进行线性分析,得到相关性系数均大于0.8。该研究旨在丰富蒸散发模型计算方法,提高蒸散发计算的准确度。

基于CART决策树方法的MODIS数据海冰反演

采用CART决策树方法从MODIS卫星遥感数据反演海冰面积,同时对可见光、近红外和热红外多波段进行自动分类计算,有效消除了传统阈值法在反演高悬沙等海洋环境时出现的海冰误判。经较高分辨率的中国环境与灾害监测预报小卫星(HJ-1A/1B)校验,结果表明基于决策树方法所得出的反演数据具有较高精度。利用建立的CART决策树方法反演了2003年以来辽东湾冬季海冰面积的生消变化过程,为进一步分析和建立气象因素与海冰演化规律的关系提供了精确可靠的基础资料。

基于MODIS数据的北京市水土流失快速监测

依靠MODIS卫星数据及时、全面获取地面植被指数的技术优势,对北京市水土流失情况做出快速评估,通过结合其他水土保持关键因子,得出北京市水土流失状况,计算出土壤侵蚀模数。结果显示:北京市土壤侵蚀总量为534.23万t,容许土壤侵蚀量为70.51万t,容许土壤侵蚀面积为1.16万km^2,平均侵蚀模数为325.55 t/(km^2·a),属于轻度侵蚀。土壤侵蚀主要发生在海拔低于1000 m的荒草地、800 m以下的林地(灌草坡)、低山村镇附近和山区与平原的交接带。

拉萨市气溶胶光学厚度研究及MODIS产品检验

利用拉萨站及纳木错站地面观测数据分析了拉萨市气溶胶光学厚度(AOD)日变化、季节变化,并对MODIS产品的数据质量及适用性进行了初步检验。结果表明,拉萨市AOD在08~10时,17~20时存在明显波动,11~16时比较稳定。拉萨站与纳木错站AOD季节变化存在差异,拉萨站呈单峰型,峰值在春季,纳木错呈双峰型,主峰在春季,次峰出现在8月,季节变化极大值的出现可能与春季沙尘天气有关。拉萨站AOD整体高于纳木错站,Angstrom波长指数则相对较小,这可能与城市人类活动有关。MODIS气溶胶产品在拉萨不具适用性。

三江平原主要生态类型耗水分析和水分盈亏状况研究

利用SEBAL模型并集成MODIS卫星数据,计算了三江平原2006年生长季5—10月的地表蒸散量,结合降水量数据,借助GIS技术对主要生态类型的耗水和水分盈亏状况进行分析。计算结果表明:森林、湿地、旱田和水田生态系统在2006年生长季的耗水量分别为697.14、562.21、486.17和523.52mm,森林生态系统的蒸散量大于其他生态系统;从2006年生长季总体来看,三江平原北部和中部区域耗水量要小于降水量,东部、南部和西部则相反。森林、湿地、水田和旱田生态系统在2006年生长季水分盈亏量平均值分别为-193.46、-23.38、-1.86和37.59mm;从湿地、水田和旱田的水分盈亏情况对比来看,湿地开垦为水田比湿地开垦为旱田更适于当地的自然条件;对于农作物来说,从整个生长季来看三江平原降雨量可以基本满足地表蒸散的需求,但是时空不匹配,在特定的月份上,会出现干旱。

CLM3.0-DGVM中植物叶面积指数与气候因子的时空关系

作为陆面模型里植被的特征量,叶面积值数(LAI)和植被覆盖度在陆地-大气相互作用的相关研究里被广泛应用。LAI的模拟是动态植被模式(DVM)的核心任务之一,需要对模拟的LAI与气候因子间的时空关系进行评估以更好的了解模式性能以及理解植被-大气反馈过程。用1950—1999年的气象数据驱动通用陆面模式的动态植被模式(CLM3.0-DGVM)模拟得到的全球潜在植被的LAI和2001—2003年MODIS观测资料衍生出的LAI数据进行对比,并在此基础上研究当前气候条件下不同植物功能型(PFT)的LAI与不同气候因子在年际尺度上的时空关系,包括运用Moran系数理论分析空间自相关性、运用逐步回归算法构建空间最优一阶线性回归方程、分析模式LAI与气候因子间的滞后相关性。研究表明:1)以MODIS衍生数据作参照,改进后的CLM3.0-DGVM能较好地模拟不同PFTs的LAI年最大值的空间分布型,但是在物候模拟即LAI的季节循环上存在不足;2)植物LAI的分布具有正的空间自相关性。对潜在植物LAI和气候因子进行拟合时不同气候因子对不同PFTs的方差贡献不一样,一般降水最大、风速最小。这反映了陆地生态系统和气候间复杂的相互关系;3)模式模拟的LAI和气候因子有显著的1—2a的滞后相关,其中光照、降水和LAI的滞后相关性波动较大,而温度、比湿的较小,风速的不明显。这些基于CLM3.0-DGVM的结论在自然界的植物-气候相互作用系统中具有普遍意义:不同地区不同植物受不同气候因子的影响不一样;找出不同PFT的主要气候影响因子和理解其中最关键的生物物理和生物化学过程是至关重要的。进一步工作需要用更精确和更高分辨率的气候数据以及局地观测的LAI对DGVM做评估,同时DGVM本身也需要继续改进(例如加入农作物和灌溉过程的模拟)。

广东一次罕见冰粒伴雨雪过程和云结构分析

利用探空资料和MODIS卫星数据,对2016年1月23-24日广东尤其是广州白云机场一次罕见的冰粒伴雨雪天气进行其垂直大气环境特征和云结构分析。结果表明,广东省处于高湿区,白云机场在暖气团控制向冷气团控制的转换过程中产生冰粒,冰粒天气主要以融化机制为主。白云机场上空的云类型变化为雨层云-雨层云混合积雨云-抬高的雨层云,广东省从北往南依次出现雨层云混合积雨云,伴随着降雪冰粒天气。