时间升尺度方法对城市地表热岛强度计算的影响研究

时间升尺度方法多用于减轻或消除卫星观测数据的缺失对城市热环境遥感研究的不利影响,然而不同时间升尺度方法对城市地表热岛强度计算是否存在差异,且该差异在多时间尺度上如何变化尚不明确。针对上述问题,该文对SMW平均法、ATCS和ATCE模型法3种时间升尺度方法进行了系统比较,总结了3种方法对城市地表热岛强度计算的影响及规律。结果发现:模型法(ATCS和ATCE)与SMW平均法的时间合成数据存在较大差异;晴空像元比例对基于3种方法生成的热岛强度影响显著,但随比例增加,热岛强度值愈加接近;多时间合成尺度下,SMW平均法和模型法计算的年内热岛强度最大值出现在不同的季节;随时间合成尺度的增大,SMW平均法的热岛强度变化较大,而模型法的热岛强度变化较稳定。总体表明:当卫星观测数据较多时,SMW平均法能够有效监测城市热环境;若卫星观测数据较少,应优先选择ATCE模型法。

中国水稻产量受水分胁迫影响的Meta分析

运用整合分析(Meta-analysis)方法,定量研究大尺度空间和时间范围内不同程度水分胁迫对我国水稻产量与千粒质量的影响,同时定量研究水稻在不同生长阶段受到水分胁迫所造成的减产效果,用科学手段应对季节性干旱或突发性旱灾,从而在最大程度上避免水稻大量减产。通过检索并收集国内外主流期刊的共93篇文献的试验数据,完成水稻产量和水分胁迫数据库的建立,从而实现了运用Meta-analysis方法比较分析水分胁迫对中国水稻产量的影响。与常规灌溉相比,不同生长期水分胁迫对水稻产量均有不同程度的减产效果,且土壤水势越低,减产效果越明显。在营养生长阶段,水分胁迫造成水稻平均减产19. 11%(95%置信区间减产16. 86%～21. 30%);在营养生长与生殖生长并进阶段,水稻平均减产26. 07%(95%置信区间减产24. 73%～27. 38%);在生殖生长阶段,平均减产13. 71%(95%置信区间减产7. 90%～19. 15%)。可以看出,营养生长与生殖生长并进阶段是影响水稻结实的关键时期,保证该阶段水稻供水充足是确保水稻产量的重要措施,避免水稻在该时期遭遇旱灾是降低水稻减产量的有效手段。

局地气候分区框架下城市热岛时空分异特征研究进展

局地气候分区(LCZ)框架自2012年提出以来,在城市热岛研究领域备受重视,但目前对LCZ框架下城市热岛(简称LCZ城市热岛)时空分异特征仍缺乏系统性总结。本文以统计和"荟萃分析"为手段,系统梳理了2012—2019年LCZ城市热岛研究在数据获取手段、时空格局和影响因素3个方面的进展,并对今后研究进行了初步展望。结果表明,迄今为止全球范围内已在超过130座城市开展了LCZ城市热岛研究,这些城市主要集中于中纬度(35°N^55°N)的亚洲和欧洲地区,且主要聚焦于以近地表气温表征的"冠层热岛"和以地表温度表征的"地表热岛"。具体而言:①在温度数据获取方面,站点观测(文献数量占比42.5%)、模型模拟(38.3%)与移动测量(19.2%)是获取气温的主要方法,其中模型模拟方法占比逐年升高。而卫星热红外遥感是获取地表温度的主要手段(86.5%)。②在时空格局方面,就全球而言,LCZ气温的类间极值差(均值为3.1 K)显著低于地表温度的类间极值差(9.8 K),且该极值差通常在夏季或冬季较大;冠层热岛与地表热岛均存在显著的"LCZ类内热岛"现象。③在影响因素方面,多数研究局限于定性分析地表结构、覆盖、材质和人类活动的影响,而普遍忽略了建筑布局与邻近LCZ类型等潜在因素的作用。本文将有利于从整体上更好地把握LCZ城市热岛的研究进展与今后的发展趋势。

城市地表温度遥感:从方向温度、全表面温度到三维表面温度

城市地表温度是城市下垫面能量收支和局地气候变化的重要参数,较大范围的城市地表温度一般通过遥感技术手段获取。城市地表显著的三维结构,使其具有较强的热辐射方向性。热红外遥感通常可以提供传感器在特定方向视场中所有组分表面的平均温度(即方向温度),方向温度随传感器观测角度变化,且与城市表面温度的真实分布状况存在差异。为更好地表征城市下垫面与大气的能量交换,已有研究常采用“全表面温度”代表城市表面温度特征。目前,“全表面温度”仅在描述城市表面温度的平均状况方面有所突破,但无法体现城市表面温度的高时空分辨率特征,不能满足精细城市热环境评估的需求。本文梳理了城市地表温度从“方向温度”(二维)到“全表面温度”(2.5维)再到“三维表面温度”(三维)的发展脉络;概括了目前利用遥感方向观测获取城市地表不同维度温度的进展;厘清了不同维度城市地表温度的差异及其相互关系;阐述了不同维度城市地表温度的应用。在总结存在的问题的基础上,指出了城市地表温度遥感的未来发展趋势:(1)面向应用的城市三维表面温度定义;(2)面向城市三维表面温度重建的立体化观测;(3)三维表面温度产品与城市气候模型的耦合。