重庆市主城都市区热岛效应定量评估

结合夜间灯光数据、高程数据及地表分类数据,提出一种针对山地城市郊区背景划分的方法,并采用城乡二分法定量评估2001—2020年重庆市主城都市区热岛效应时空变化特征。结果显示传统缓冲区法和综合缓冲区法提取的郊区背景存在明显差异。利用传统缓冲区法提取郊区背景估算的热岛存在大量假热岛像元,导致传统缓冲区法估算的热岛面积明显大于综合缓冲区法。综合缓冲区法估算结果表明:主城都市区热岛主要分布在中心城区、长寿区、涪陵区以及各区县驻地附近,冷岛分布在东南部高海拔地区及中心城区部分山脉处。2001—2020年主城都市区热岛面积占比随时间呈波动上升趋势,且具有明显的季节变化特征,夏季最强、冬季最弱。

重庆近5年耕地集约利用水平变化研究

为提高土地利用效率,选取2006-2010年间重庆市40个区县的耕地集约利用进行探究.研究采用了层次分析法、极差标准法,Matlab进行数据处理.结果表明:重庆各个区县耕地集约利用整体水平不高,并且伴随着距主城距离的增加而降低,同一地理区位的区县集约利用水平相差不大.研究发现,耕地集约利用受到经济发展水平的影响和地理条件的限制,提高耕地集约利用水平重在提高耕地产出.

三峡库区(重庆段)水源涵养功能遥感监测及时空分布特征分析

水源涵养功能是生态系统最重要的功能之一,可以为生态系统和人类保持、提供水资源。本研究根据水源涵养的物理含义,使用叶面积指数、植被覆盖度、蒸散代表植被层的水源涵养能力,使用地表温度、土壤含水量、坡度代表土壤层的水源涵养能力,通过主成分分析法构建水源涵养遥感监测综合指标模型,探索三峡库区水源涵养功能时空分布特征。结果表明,水源涵养生态功能指数(water conservation index,WCI)客观耦合了各个指标信息,能够快速简便地对三峡库区水源涵养生态功能进行评估,合理地代表了评估区域的水源涵养生态能力。2019年,三峡库区水源涵养能力分布不均,呈现下游强、上游弱的空间分布格局,渝东北以森林生态系统为主,水源涵养功能最强。2013—2019年7 a来,三峡库区大部分区域WCI处于略微增加趋势,其中,以丰都、开州、云阳的部分区域增加得较为明显。

多种光谱指数联合地形特征对复杂地形区主要粮食作物种植面积的遥感识别

复杂地形地区农作物空间分布信息的精准监测对指导农业生产精细化管理、合理分配资源具有重要意义,而农作物分布零散、空间异质性高是精细分类的难点。本文旨在探索复杂地形条件下,多时相高分辨率卫星资料的多作物同步精细识别的方法,以期为重庆市域乃至西南低山丘陵复杂地区作物识别提供理论和现实依据。选取重庆市渝西地区为研究区,采用多尺度分割算法,将同种地物类型的田块进行同质单元构建,从而避免基于像素分类过于零散的分类结果,实现高精度分类。再利用多时相Sentinel-2/MSI遥感影像有效挖掘主要粮食农作物生育期内物候规律和特征参数,构建NDVI、RVI和NDWI等光谱指数,对比地面样本点不同作物类型不同生育期的遥感光谱信息差异,联合地形特征以确定农作物识别的最优组合,从而建立面向对象的决策树逻辑分类规则集提取主要粮食农作物种植区。结果表明:(1)采用多尺度分割方法使农作物识别在田块基础上进行,在30分割尺度下、紧凑度因子和形状因子均为0.5时,植被边缘分割最优;(2)结合农作物物候期发育特征,选用4月NDWI、6月RVI、NDVI和8月NDVI等光谱特征指数,联合海拔高度、坡度等地形特征建立目标地物判别阈值,构建面向对象决策树分类模型,总体精度达到90.8%,水稻、玉米、红薯的分类精度分别为85.7%、83.3%和80.7%,说明多种光谱指数联合地形特征的作物种植面积识别方法达到较高的识别精度,具有实践意义。

三峡库区陆地生态系统净初级生产力时空演变及其影响因素

陆地生态系统碳循环是全球及区域气候变化及人类活动影响研究的重要内容,三峡库区作为长江流域重要的生态环境保护和修复区域,在全球及区域碳循环和气候变化研究中发挥着极其重要的作用。本文基于2000-2021年太阳辐射、气温、CO_(2)浓度及归一化植被指数等数据,依据C-FIX模型,调整参数建立三峡库区(重庆段)陆地生态系统净初级生产力(NPP)估算模型,引入重心模型、趋势分析等方法定量分析2000-2021年植被NPP时空变化特征,同时利用相关分析方法结合Miami模型定量区分气候变化与人类活动影响NPP的相对作用。结果表明:(1)研究区植被NPP整体呈波动上升趋势,有94%的区域植被NPP变化趋势率为正值,集中分布于长江沿线及以北的大部地区。2000-2021年区域年平均NPP由666.02gC·m^(-2)增加至809.04gC·m^(-2),增幅为17.68%。(2)研究区NPP空间分布整体呈现由东北向西南逐渐递减的格局,年平均NPP767.3gC·m^(-2)·a^(-1),其中NPP>800gC·m^(-2)·a^(-1)的区域占研究区总面积的46%,主要分布在海拔400-900m的区域。(3)研究区植被NPP重心呈现出由西南向东北移动的趋势,说明东北部植被NPP增量和增速高于中西部。(4)研究区植被NPP变化对气温作用更为敏感,植被NPP与年气温的偏相关系数为-0.68~0.94,呈正相关区域占比高达95.6%｡植被NPP与年降水量的偏相关系数为-0.83~0.82,呈正相关区域占比75.7%,分布于长江沿线以北的大部地区及武隆和涪陵的大部区域。(5)气候变化和人类活动对研究区植被NPP变化过程的相对作用存在显著的空间异质性,处于植被恢复状态的区域占总面积的93.63%,其中45.24%的区域受气候变化影响,46.72%的植被恢复区由气候变化和人类活动两者共同作用促成。

西南地区中稻高温热害时空分布规律研究

中稻是我国西南地区第一大粮食作物,高温热害已成为影响该地区中稻产量和品质的主要农业气象灾害。本文应用我国西南地区70个气象站点1960-2010年气象资料,采用二项式9点滑动平均法、Morlet小波分析和反距离权重(IDW)内插法,分析了中稻抽穗扬花—灌浆乳熟期高温热害的时空变化规律。结果表明:高温热害发生程度最重的是2006年,其次是2010和1970年;热害发生次数的年代际变化为"升-降-升-降"趋势,不同等级高温热害发生次数的年际变化趋势与热害年代际总体变化趋势一致;高温热害天数呈现不同尺度的周期震荡,1960-1975年表现为5a的周期,1976-2010年存在14年左右的显著周期,是中稻高温热害的主要控制周期;高温热害高值中心在四川盆地东部,且呈向西南等方向延伸缩少。因此,本研究结果对指导西南地区防御中稻高温热害、优化中稻生产布局有一定的参考作用。

重庆地区油用牡丹种植气候论证及区划初探

根据油用牡丹的生物学特性,结合引种地气候条件,筛选出影响重庆地区油用牡丹种植的气候区划指标。利用重庆34个气象台站的气候资料和1∶25万地形数据,建立各区划指标与经度、纬度和海拔的空间分析模型,采用GIS技术划分出油用牡丹种植的适宜区、次适宜区和不适宜区。区划结果显示梁平、垫江、石柱、南川、武隆、奉节等地的大部地区为油用牡丹种植的适宜区,次适宜区集中在长江河谷及以北地区。

近50年西南地区玉米干旱变化规律研究

收集西南地区63站的气象资料、玉米生育期等资料,以水分供需关系为基础,构建玉米干旱指数(HI指数),反演1961-2010年各站的逐旬干旱,研究西南地区玉米干旱频率和干旱强度的时空分布特征.结果表明,近50年西南地区各地均有干旱发生,云南中部、东部和四川盆地中部、西部干旱频率在20%以上;云南中部及东北部的干旱强度明显比其余各地大.玉米出苗至拔节期干旱频率最高,特别是云南省中部和东北部的干旱频率达到40%~50%;拔节至抽雄期,轻旱、中旱、重旱均发生较少;抽雄至灌浆期干旱频率最低,但贵州局部地区重旱频率达到7%~9%;灌浆至成熟期,大部地区干旱频率10%~20%,其中重庆西部、四川盆地中部、东北部和贵州东部、云南东南部重旱频率约4.5%.

2种基于历史丰歉气象影响指数的茎瘤芥产量动态 预报 方法比较

以涪陵茎瘤芥为例,基于历史丰歉气象影响指数,综合诊断筛选气象要素相似年型,采用大概率法与加权平均分析法建立茎瘤芥产量预报模型,并验证不同方法的茎瘤芥产量动态预报准确性。结果表明:同一年份不同起报时间的气象条件相似年型差异主要发生在热量条件的相似年,其次是光照条件相似年,而水分条件相似年在同一年份不同起报时间无变化。但同一起报时间不同年份的气象条件相似年,无明显的重复性,即年际间的气象条件具有差异性,能够综合反映气象条件对茎瘤芥产量丰歉的决定性。比较大概率法与加权平均分析法的茎瘤芥产量预报结果,在产量丰歉趋势预报方面,大概率法在较早的起报时间易出现较大的偏差,但是随着起报时间推后,产量丰歉趋势趋于正确;加权平均分析法在大多数年份的产量丰歉趋势预报准确性较高,但是个别年份会出现不同起报时间的持续性预报偏差。在单产预报准确率方面,加权平均分析法预报结果明显优于大概率法,但2种方法均在1月1日起报时间表现出最高的预报准确率,大概率法1月1日起报的单产预报准确率平均值为89.5%,加权平均分析法1月1日为起报时间单产预报准确率平均值为98.9%。在进入2月份也即茎瘤芥瘤茎膨大后期,预报准确率降低。

重庆一次暴雨过程的数值模拟与初值分析

针对2017年5月2-3日重庆地区发生的一次区域性暴雨过程,利用重庆市气象局天资高分辨率预报系统对本次过程进行了数值模拟。分析结果表明,该系统能够较好地模拟出本次区域暴雨过程的大尺度环流形势和降水的落区、强度。使用GDAS和ERA资料分别作为模式的初始场,对比分析二者的模拟结果,可以看出不同的初始资料对这场暴雨的预报结果存在较为显著的影响;对总能量偏差进行功率谱分析得出,对这次暴雨过程而言,整个积分时间内两种初始资料模拟结果的总扰动能量偏差在较大尺度上增长缓慢,而在较小尺度上增长速度很快,且累积降水量的功率谱分析表明最初的主要降水尺度出现在700km左右,随着积分时间的增长,主要降水尺度向大尺度方向转移。

重庆武隆高山甘蓝根肿病气象预测研究

为防御和减轻重庆地区高山甘蓝根肿病的发生,选择武隆高山甘蓝为研究对象,采用该区2010-2014年气象资料和高山甘蓝田间试验资料,分析气象因子与根肿病发病率的关系。筛选出对根肿病影响显著的气象因子为定植-成活期的累积雨量、定植后第12~14日平均气温,采用回归方法建立甘蓝根肿病气象预测模型。利用2015-2016年试验资料对模型进行验证和试用,确定系数R^2为0.68,说明该预测方法具有较好的客观性和适用性,可应用于重庆高山地区甘蓝根肿病发生的气象条件预测。气象防治和生物防治相结合,将为高山甘蓝根肿病的综合防治提供新的理论依据。

基于垂直足迹线性加权算法的宇宙射线中子法土壤水分测量校准与验证

为了研究宇宙射线中子法的不同测量足迹模拟对土壤水分反演结果准确性的影响,以烘干称重法为标准对比,频域反射法为趋势稳定性对照,基于垂直足迹线性加权方法对宇宙射线中子法反演区域土壤水分进行参数校准与测量结果验证,比较了相对于测量足迹等权重加权方法的区域土壤水分反演准确性。结果表明:相较于测量足迹等权重加权方法,垂直足迹线性加权处理的宇宙射线中子法区域土壤水分反演结果与通过烘干称重法获得的标准值一致性更好,反演模型准确性提高,与烘干称重法多点平均所代表的区域土壤水分值进行拟合,决定系数R 2增加0.036,均方根误差RMSE减小0.0023 kg/kg,纳什效率系数NSE提高0.041;与频域反射法连续性测量结果比较,研究宇宙射线中子法连续性测量结果稳定性,结果显示除降水时段外,利用等权重加权与垂直足迹线性加权算法的结果趋势具有相似的一致性;垂直足迹线性权重配比更符合不同深度土壤水分在宇宙射线中子法反演计算区域土壤水分的贡献差异,基于垂直足迹线性加权的宇宙射线中子法区域土壤水分反演结果能够更加客观地反映测量足迹内土壤水分的实际情况。

中国西南地区干旱对玉米产量影响评估方法

为研究干旱对西南地区玉米产量的影响,该文根据气候相似、发育期相近、农业生产水平相当的原则将西南地区玉米种植区分成6个亚区,利用1961-2010年西南地区63个代表站点逐日气象资料,计算逐旬水分盈亏指数,建立逐旬干湿指数,并基于旬干湿指数建立玉米干旱累积指数,同时结合玉米单产资料,构建玉米干旱产量损失评估模型。结果表明,玉米生育期内旬干湿指数与该旬的土壤湿度相关性较好;西南6个亚区玉米干旱产量损失评估模型均通过0.05水平的F检验,通过代表站、西南干旱年玉米干旱累积指数与干旱产量损失间的统计分析,两者之间具有显著的相关性,检验水平F均在0.05以上。模型能较准确地评估玉米发生干旱时的产量损失,具有一定的应用和深入研究价值。

2种茎瘤芥产量丰歉动态预报方法的对比

旨在以涪陵茎瘤芥为例,基于气候适宜度指数与历史丰歉气象影响指数2种方法建立产量丰歉动态预报模型,比较2种茎瘤芥产量丰歉动态预报方法的准确性。结果显示,2种方法均具有较高的单产预报准确率,在茎瘤芥产量的动态预报中,基于气候适宜度指数的茎瘤芥产量丰歉动态预报方法的最低单产预报准确率为88.7%,最高单产预报准确率为99.9%;基于历史丰歉气象影响指数的茎瘤芥产量丰歉动态预报方法的最低单产预报准确率为88.9%,最高单产预报准确率为99.7%,准确率极值差异较小。对比不同年份各起报日期的平均单产预报准确率可知,基于历史丰歉气象影响指数的茎瘤芥产量丰歉动态预报方法得出的单产预报准确率优于基于气候适宜度指数的茎瘤芥产量丰歉动态预报方法。对比同一年份不同起报日期的平均单产预报准确率可知,起报时间在1月1日及之前的预报准确率最高。在有限验证年份内,对比单产预报结果与历年实际单产发现,基于历史丰歉气象影响指数的茎瘤芥产量丰歉动态预报方法在产量趋势预报及大多数年份的单产预报准确率方面,均表现为优于基于气候适宜度指数的茎瘤芥产量丰歉动态预报方法的预报效果。

基于Copula模型的暴雨综合指标分析——以万州为例

利用重庆市万州区1967—2019年的降水资料,选取年暴雨量、年暴雨强度和年暴雨贡献率为暴雨要素,利用Archimedean Copula函数构建二维联合分布,并根据RMSE,AIC,Bias和OLS值进行优度检验,确立最优Copula函数,分析多要素联合下的暴雨概率以及重现期特征。研究表明,Clayton Copula函数适合构建年暴雨量和年暴雨强度、年暴雨强度和年暴雨贡献率的综合指标联合分布模型,Frank Copula函数适合构建年暴雨强度和年暴雨贡献率的综合指标联合分布模型;暴雨要素之间具有的正相关关系可由Copula函数直观清晰的反映,最优Copula函数适用于分析暴雨多要素的联合概率;Copula函数模型能够反映暴雨多方面的特征,基于暴雨多要素的联合重现期以及同现重现期可以呈现更多的暴雨要素信息,也可以反映暴雨灾害发生时的降水集中程度和暴雨的强度等级。因此,利用Copula函数能够有效反映暴雨的联合特征,提供更全面的暴雨信息。

基于地理加权回归模型遥感近地表气温估算

利用地理加权回归模型(Geographically Weighted Regression,GWR),考虑近地表气温与自变量之间的空间非平稳性,实现重庆市近地表气温的估算。并将估算结果与地表温度-植被指数模型(Temperature-Vegetation Index,TVX)和普通线性回归模型(Ordinary Least Square,OLS)估算结果进行对比分析。研究结果表明,3种算法估算的近地表气温与站点实测数据空间分布趋势保持一致,但不同日期GWR算法估算的近地表气温与站点实测值间的RMSE均低于OLS和TVX算法,其中TVX算法估算值与实测值间的RMSE均值为2.83℃;OLS算法RMSE均值为1.65℃;GWR算法RMSE均值为1.58℃。此外,各验证站点处GWR算法估算的近地表气温与实测值间的差值(Temperature Deference,TD)的标准差以及绝对值的均值均小于OLS和TVX算法,体现出GWR算法在复杂地表环境下近地表气温的估算优势。

基于气候适宜度指数的茎瘤芥产量动态预报方法

为做好重庆重要特色经济作物茎瘤芥的产量预报,本研究耦合光、温、水与茎瘤芥产量形成的供需关系,以预报日前不同生育期气象资料作为参考数据集,基于气候适宜度指数与气象产量指数,建立茎瘤芥产量动态预报模型。结果表明:茎瘤芥幼苗—瘤茎膨大期气候适宜指数与气象产量指数相关性优于仅考虑瘤茎膨大期的分析结果。采取幼苗—瘤茎膨大期以及仅瘤茎膨大期两类参考数据集建立茎瘤芥瘤茎产量丰歉动态预报模型,幼苗—瘤茎膨大期作为参考数据集的计算模型表现更佳,不同起报时间瘤茎产量预报准确率平均值92.0%;归一化均方根误差平均值0.196;丰歉趋势准确率平均值68.2%。说明幼苗期气象条件对茎瘤芥瘤茎产量形成有一定贡献,考虑幼苗期气象要素的气候适宜指数能够更好地解释气象条件对茎瘤芥产量形成的影响。利用2017—2019年气象数据和产量数据对产量丰歉预报模型进行检验,各年度产量预报准确率基本在90%以上。基于气候适宜度指数的茎瘤芥产量动态预报方法能够以较高准确性和稳定性对茎瘤芥产量进行预测。

基于站点资料的中小起伏山地近地气温推算研究

文中于大巴山区中小起伏山地的典型区域,利用代表性气温观测站与实测海拔资料,计算气温直减率与地形因子温度效应项,比较不同海拔基础气象站得到的研究区域近地气温推算效果。结果表明:研究区域不同季节气温随海拔高度上升均表现出良好的线性递减关系,海拔4~10hm范围内,不同季节气温直减率随高度变化趋势有所差异,海拔10hm以上,各季节气温直减率变化趋势趋于一致。局地冷湖效应对气温以及气温直减率随海拔变化有明显影响。地形因子温度效应项表现出与地形走向的相关性,以冷效应为主,局地冷效应超过-3.0℃,热效应可达1.4℃;同一位置不同季节之间存在一定差异,总体表现为夏秋季冷效应略强,春冬季冷效应略弱。对比不同海拔高度基础站点对研究区域验证站点气温模拟效果,2~12hm海拔范围内,接近研究区域平均海拔位置基础站的气温推算效果最好,平均绝对误差最小达到0.8℃,推算准确率最高可达74.0%。12~21hm海拔范围内,基于实测气温直减率的气温推算对局地冷湖效应的影响有较好的修正效果,平均绝对误差最小为1.1℃,推算准确率最高为57.4%。