基于FY4A静止卫星的植被NPP估算及时空分布——以多云雨山区重庆市为例

搭载光学载荷的静止卫星因其具有高频观测的特性,在缺乏有效光学数据的多云雨地区开展生态环境监测具有广泛应用前景,但至今利用静止卫星在我国西南多云雨山区开展植被NPP(net primary productivity)的监测评估还十分缺乏。以重庆市为研究区,基于FY4A静止卫星数据计算的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和ANUSPLIN软件插值的气象栅格数据,使用CASA模型估算了2021年植被NPP,并分析其时空分布。FY4A-NDVI与MODIS-NDVI的验证结果表明,二者的时空一致性较好,为估算植被NPP提供了可靠的模型输入数据。FY4A-NPP与NMC-NPP、MODIS-NPP产品的验证结果均表现出较高的时空一致性,相关系数分别为0.95和0.84。基于FY4A-NPP的分析结果显示,重庆市植被NPP在年内呈先增后减的变化,在季节上表现为夏季>秋季>春季>冬季。植被NPP高值区主要集中在重庆市东北部区县,低值区分布在重庆市西部和中心城区区县。该研究结果可为静止卫星在生态环境监测方面的应用提供参考。

重庆中心城区气象因子对大气污染影响的研究

基于多元线性回归模型,采用主成分分析和通径分析方法,量化研究了2014~2020年重庆市中心城区北碚区空气质量情况以及气象因子对大气污染的影响。结果表明:北碚区空气质量以优良天数为主,且优良天数呈逐年增加趋势,中度和重度污染天数不明显,环境空气质量指数(AQI)、PM2.5浓度呈逐年下降趋势,8 h臭氧(O3-8h)浓度呈上升趋势。最高气温和相对湿度对AQI的贡献率最大,均为16%;风速贡献最小,占11%。最低气温和最高气温是影响PM2.5浓度日变化的主要因子,贡献率分别为31.6%、−12.6%。平均气温和最低气温是影响O3浓度日变化的主要因子,贡献率分别为63.6%、−36.8%。可见,气温对重庆中心城区大气污染的影响最为显著。

重庆市气象因子对呼吸道疾病的影响及预测研究

利用2017年1月1日2019年12月31日重庆市渝北国家气象观测站数据及同期重庆市医科大学附属第三医院呼吸道疾病数据,采用Spearman相关分析法分别计算不同潜伏期(M=1~7天)气象因子与发病期(N=1~6天)就诊人次的相关性,探讨不同时效气象因子对呼吸道疾病的影响,并利用逐步回归分析和K最近邻分类算法(K-Nearest Neighbor,KNN)分别建立不同时效的呼吸道疾病风险等级预测模型。结果显示,重庆市呼吸道疾病患者男性略多于女性,冬季发病人数年占比28.7%,明显高于夏季的21.6%。气温、水汽压与呼吸道疾病就诊人次均呈现显著负相关,其中最低气温对呼吸道疾病影响最大,并且气温、水汽压对呼吸道疾病的影响具有滞后性。不同时效的逐步回归模型预测呼吸道疾病风险等级与实际完全一致的准确率为22.1%~47.9%,预测等级与实际相差1级以内的准确率为71.2%~91.7%;不同时效的KNN模型预测呼吸道疾病风险等级与实际完全一致的准确率为23.6%~64.4%,预测等级与实际相差1级以内的准确率为59.5%~92.3%。在历史气象资料充足的情况下(使用过去3~7天的气象因子),KNN模型预报未来1~6天的呼吸道疾病风险等级的准确率均明显高于逐步回归模型的准确率。

重庆市花椒气候生态区划研究

为探讨影响花椒生长发育的主要气候资源和气象灾害,根据不同品种的花椒对气候生态条件要求的差异,确定影响重庆市花椒区域分布差异的主要气候生态区划指标,并利用Arcgis和数字高程模型(DEM)对气候生态区划进行扩建扩展,得到重庆市年平均气温、年平均空气相对湿度100m×100m空间分布;制作了花椒气候生态区划,将重庆市划分为喜热型花椒适宜栽培区、喜热型及喜凉忌湿型花椒次适宜栽培区、喜热型及喜凉耐湿型花椒次适宜栽培区、喜凉忌湿型花椒适宜栽培区、喜凉耐湿型花椒适宜栽培区、喜凉忌湿型花椒次适宜栽培区、喜凉耐湿型花椒次适宜栽培区和气候寒冷花椒不适宜栽培区等8个类型.

基于RS的山地城市热岛效应及其与土地覆被变化关系研究——以重庆市主城区为例

随着城市化的迅速发展,城市热岛效应及其所带来的问题对我们日常的生产生活的影响变得日益严重。文章以重庆市主城区为研究对象,利用1988年、2001年、2006年三个时相的LandsatTM/ETM+影像进行地表温度反演和土地覆被解译,并且尝试使用定量的方法来研究温度与几种指数之间的关系,包括归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDW I)、归一化的城市用地指数(NDB I)等。结果表明:重庆市主城区热岛效应的空间分布呈现出一种混合状态,热岛与地表覆被类型关系密切,突出表现在城市建设用地区比其它类型的土地温度高;地表温度与NDVI、NDW I呈现一种显著的负相关。

基于FY-3A/VIRR数据的重庆市干旱监测研究

利用FY-3A/VIRR数据,基于植被供水指数法(VSWI),监测重庆市2011年盛夏干旱演变过程.利用全市150个土壤水分观测站点的数据和同期遥感反演结果进行相关分析,均达到极显著性相关;监测显示8月中下旬重庆市出现比较严重的干旱,特别是中部和西南部重旱一直持续.结果表明,FY-3A/VIRR遥感反演数据能够客观反映重庆地区的干旱演变过程,可应用于干旱监测业务.

重庆旅游气象扰动模型初步研究

利用2000年以来重庆市统计年鉴和重庆市旅游业统计公报中各类旅游统计数据,将重庆国内、国外和节假日旅游人数、收入滤除经济等因素的趋势影响,把得到的扰动变化结合同期各类气象数据建立适用于重庆的旅游气象扰动模型。通过对比分析发现:(1)2017年重庆国内游客人数和收入的模型评估值较政府公布的统计数据分别略偏高4.06%和0.63%,入境游客人数和外汇收入的评估值则分别偏高10.48%和15.89%;气象因素对国内旅游人数略有促进作用,而收入略有减少作用,相比而言,对入境游客人数和外汇收入都有一定的减弱作用,即气象因素对旅游人数和收入的影响存在非同号性。(2)2018年气象因素对国庆—中秋节游客人数、收入的影响较2017年均有增强,且都为促进作用;对小长假游客人数和收入的影响均有所减弱,但仍为促进作用。(3)最后通过建立的综合旅游气象条件评估指数发现,20112013年是重庆国内外旅游收益的最好时期;国庆—中秋节和小长假旅游的最有益年分别为2011年和2013年,但2014年均最不益于旅游业。

基于GIS的重庆市茶树气候区划研究

本文在分析茶树栽培与气象条件关系和重庆市气候资源和气象灾害特点的基础上,综合确定了影响重庆市茶树区域分布差异的主要气候生态区划指标;利用Arc GIS和数字高程模型(DEM)得到重庆市80%保证率≥10℃活动积温、春旱、夏旱、伏旱和秋旱100m×100m空间分布,制作了茶树气候生态区划,将重庆市划分为:气候炎热大叶茶适宜栽培区,气候温热中小叶茶适宜、大叶茶次适宜栽培区,气候温和中小叶茶适宜栽培区,气候温凉中小叶茶次适宜栽培区和气候寒冷茶树不适宜栽培区等5种类型区,为重庆市茶树产业合理布局提供了依据。

重庆市多源融合土壤湿度数据产品及应用分析

降雨过后的土壤湿度变化在一定程度上反映了渗透作用强度,有益于滑坡地质灾害的风险评估,而现有卫星遥感土壤湿度数据的时间分辨率低,地面监测数据的空间覆盖度差,均难以满足需求。因此,文章结合FY-3D MWRI土壤湿度升轨数据集产品和地面土壤墒情监测站数据,通过数据校准、缺失恢复、降尺度、时空加密等方法开展多源土壤湿度数据融合研究,得到时间分辨率为1 h的高空间覆盖度土壤湿度产品,并基于该产品数据开展了重庆市土壤湿度时空特性分析。结果表明,该数据不仅能够从宏观上反映研究区域土壤含水量的季节性特征和空间分布特征,还能在局部区域反映灾害发生前后土壤湿度的变化过程,满足地质灾害风险评估对土壤湿度数据的需求。

西南山地区域森林火险综合预报模型研究——以重庆市为例

森林火灾严重破坏森林生态系统的结构和功能,针对其风险预报开展研究具有重要的理论意义和应用价值。通过融合气象、地表覆盖和人类活动等要素的方式构建森林火险综合预报模型,是西南山地区域森林火险综合预报业务化应用的重要发展方向。基于《森林火险气象等级》国家标准(GB/T 36743-2018),本文研究首先构建了重庆市森林火险气象风险预报模型。然后通过融合可燃物因素和人为因素的方式,进一步构建重庆市森林火险综合预报模型。最后利用历史火点数据针对上述两类模型的精度进行对比和分析。研究结果表明:重庆市森林火灾发生次数较多,且呈现出季节性规律;重庆市森林火灾的发生不仅受到气象条件的影响,而且受到地表覆盖和人类活动等多种要素条件的共同影响;与森林火险气象风险预报结果相比,森林火险综合预报结果在空间分布上具有更高的精细程度;森林火险综合预报模型能有效提高森林火险等级预报精度。

基于GIS技术的重庆市暴雨洪涝灾害风险区划研究

为了定量地研究分析重庆暴雨洪涝灾害风险和区划,利用重庆1961—2008年的气象观测资料,综合全市各区县的自然、社会经济与防灾抗灾等数据,利用GIS技术和自然灾害风险指数,构建暴雨洪涝灾害风险评价模型,对重庆市暴雨洪涝风险的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾抗灾能力多个因子定量分析,计算得到重庆市区县级暴雨洪涝灾害综合风险指数,并绘制了风险区划图。结果表明:重庆的开县、梁平、合川、北碚、荣昌、永川、渝北及铜梁部分地区的危险性和易损性指数较大,其暴雨洪涝灾害风险最大;南川、丰都与石柱、黔江、涪陵、綦江部分地区由于暴雨洪涝发生频率较低,孕灾环境敏感性指数较小,灾害风险最小。

复杂地形下旅游气候适宜度空间分布研究——以重庆市为例

复杂地形导致的小气候多样,使得很难对一个地形复杂区域的旅游气候适宜度进行一个量化的评估。针对这种情况,文章以重庆市为例,从气候各要素空间分布的特点出发,在数字高程模型(DEM)和气象观测资料的基础上,利用GIS技术结合气象要素空间扩展模型分别对气温、日照、风速、相对湿度进行了空间化,在此基础上计算了三峡库区(重庆市)有效温度指数和风效指数的精细化空间分布,并利用相关资料进行了验证,结果表明使用模型计算的有效温度和风效指数空间分布结果要优于直接使用空间插值的结果。最后,在特吉旺法相关指标的基础上,结合重庆市实际情况和ARCGIS的空间分析功能,对重庆市旅游气候适宜度进行了分类,制作了重庆市旅游气候适宜度精细化的空间分布,并描述了其特点。

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。

重庆市清江河流域山洪致灾临界面雨量研究

为研究重庆市清江河流域的山洪致灾临界面雨量,利用FloodArea模型对该流域2014年8月11日的山洪过程进行模拟,采用统计分析方法确定雨-洪关系得到流水坡、龙洞沟、龙嘴和万里学校隐患点在淹没水深分别为0.6,1.2和1.8m下对应的临界面雨量,结果如下:1)FloodArea模拟的花林站最大水深出现时间与实际一致,最大淹没深度与实际相差0.295m,模拟结果与实际情况符合.2)不同隐患点淹没水深与不同小时尺度的累积面雨量的相关性不一样,分别选取2,2,4和6h累积面雨量作为流水坡、龙洞沟、龙嘴和万里学校隐患点的临界面雨量的小时尺度.

重庆市北碚区空气质量改善效果评估分析

基于2014—2020年重庆市中心城区北碚区环境监测数据及地面观测气象要素,分析了北碚区大气污染特征,利用KNN算法建立大气污染的评估模型,对空气质量改善效果进行评估。结果表明,重庆市中心城区北碚区的PM_(2.5)浓度逐年呈明显下降趋势,O_(3)浓度除夏季有一个弱的下降趋势外,其余3个季节和年平均值整体均呈上升趋势。全年以优良天气为主且呈增加趋势。O_(3)与气温、日照时间呈正相关,与相对湿度呈负相关性,PM_(2.5)与气温、降水及风速呈负相关。基于KNN算法对空气质量改善状况评估表明,减排对O_(3)污染平均贡献率在-4.7%左右,对PM_(2.5)污染平均贡献率为-52%,气象条件对O_(3)污染的平均贡献率在17%左右,对PM_(2.5)污染的平均贡献率在-7%左右。该大气污染评估模型能够有效地评估空气改善效果。

重庆市植被指数与高度/坡度的关系研究

为了明确并量化重庆市植被指数(NDVI)与地形的关系,利用重庆市2010-2013年中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,以下简称MODIS)250m分辨率的16d合成植被指数产品,并合成月和四季植被指数(植被指数为扩大100倍的结果),将植被指数按高度和坡度分别分成6个高度特征区和5个坡度特征区,分析植被指数与高度、坡度的关系,并建立关系式.结果表明:1植被指数与地形的关系受月份和季节的影响明显.6-9月逐月NDVI及夏季平均(6-8月均值)NDVI随高度的增加持续增大;10-12月逐月NDVI、1-5月逐月NDVI份及春季(3-5月)平均NDVI、秋季(9-11月)平均NDVI、冬季(12月、次年1-2月)平均NDVI,都随高度增加基本呈现出先增后减的趋势,增、减转折点出现的高度在冷的月份/季节降低,在暖的月份/季节会有所升高.植被指数随坡度的变化趋势相对明显和单一,在所有月份和季节里,基本呈现出随坡度增加而增大的趋势.2植被指数随高度/坡度增加呈现出来的增大趋势随高度/坡度增加逐渐减小.3植被指数与高度之间都基本遵循很好的二项式关系,并且大部分通过了p=0.001的相关检验;与坡度之间遵循二项式和幂函数关系,且基本都通过了p=0.001的检验.

基于净初级生产力的丘陵山地生态系统水源涵养功能评价——以重庆市为例

以丘陵山地典型城市重庆为例,基于植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP),改进水源涵养生态功能定量指标评估模型,对生态系统水源涵养功能以及重要性等级空间分布进行分析。结果表明:2019年,重庆市年平均NPP为934 gC·m^(-2),年降水量为500~1400 mm,改进的年平均水源涵养服务能力指数(Water Retention Index,WRI)为0.04。整体看,重庆市水源涵养生态功能呈“东北与东南部高、西部低”的空间分布格局,WRI高值区主要沿山脊呈带状分布。水源涵养功能极重要等级在渝东北和渝东南主要分布在高森林覆盖区域,而在渝西则大多集中在山脉附近呈带状分布;重要等级穿插在极重要等级之间,主要分布在奉节、云阳、忠县、綦江等区县;一般重要等级穿插在重要等级之间,主要分布在渝西。极重要等级面积中,森林、草地占比分别为33.8%、54.8%。改进的WRI综合利用遥感技术优势,耦合了植被和降水的信息,能可靠地对丘陵山地水源涵养功能进行定量化、空间化、精细化的监测。

重庆市优质稻气候资源及其开发利用研究

在分析优质稻生长发育与气象条件关系,影响水稻品质的主要气候因子,重庆市优质稻气候资源状况及其分布的基础上,进一步分析了重庆市优质栽培的气候资源优势和主要气候问题,最后从开展精细化优质稻气候生态区划,利用气候资源优势建立优质稻生产基地,选用与气候生态特点相适应的高产、优质、抗病良种,采取与气候特点相适应的综合栽培技术,加强优质稻生产、加工、销售配套体系建设,加强科技创新,为优质稻产业提供技术支撑等方面提出了充分利用气候资源优势,发展重庆市优质稻产业的途径和措施.

重庆市2006年夏季城市热岛数值模拟研究

为了解2006年夏季特大高温干旱期间城市热岛对城市高温的影响及分布情况,以高分辩率数值模式对城市热岛进行了模拟实验,结果表明:该数值模式能够较好地模拟重庆市城、郊之间的热岛分布情况,对重庆城市热岛具有较强的模拟能力。城区的热岛最高温均位于中梁山东侧的沙坪坝区一带,其成因主要是建筑物密集,有相当数量厂房,以及位于山脚静风区域。江北、渝中、南岸、九龙坡、大渡口这些沿江区域形成了连片的热岛高温区域,这些都是城市化水平非常高的老城区。热岛效应加重了市区夜间的高温热害。由于地形比较复杂,重庆市热岛的分布受城区、山脉、河流等多种因素的影响。

重庆市油桐气候区划精细化研究

重庆市有适宜油桐生长发育的优越气候,属于全国油桐中心栽培区.但重庆境内地形复杂,山地立体气候明显,在海拔、气温、降水、日照等多种气象因子影响下,油桐生长分布有一定规律.本文选取1971-2000年气候数据,基于GIS进行空间化分析,同时结合实地调研等相关资料,对油桐生长进行气候区划,划分出光温匹配最适宜区、气候温热适宜区、气候温凉适宜区、气候炎热较适宜区、气候冷凉较适宜区、光照一般较适宜区和气候寒冷不适宜区等7个不同类型栽培区,为油桐种植提供客观的参考依据.