查干湖陆区地表通量的定量遥感估算

选择查干湖陆区为研究区,应用TM热红外遥感图像,采用遥感模型以及理论定位算法,对农田地表热通量的相关参数进行反演,分析不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响,以实测数据进行了验证。结果表明:遥感模型应用于地表通量估算是可行的,可以减少在下垫面结构复杂的区域进行地表热通量估算时所需的参数,不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异较显著,水田的地表通量参数大于旱田。     

城市扩张对地表能量平衡的影响:以厦门为例

城市扩张与城市地表能量平衡的关系是研究城市气候的关键问题之一。该研究利用2000、2005、2011和2015年4期Landsat数据和对应卫星过境时刻的气象数据,借助土地利用转移矩阵方法,开展了厦门市近15年来城市扩张对地表能量平衡影响的分析。结果表明:(1)研究区近15年来耕地数量持续减少,林地和建设用地数量持续增加;裸地最容易变为其他土地利用类型,同时其他土地利用类型也最容易撂荒;建设用地主要由耕地转化而来,耕地主要转化为林地和建设用地。(2)地表通量的分布和大小与土地利用类型密切相关,其中水体和林地具有较高的净辐射和潜热通量,建设用地具有较高的显热通量、土壤热通量和人为热排放。(3)城市扩张引起地表反照率、地表粗糙度、热容量和透水能力等等的变化,使得潜热通量减少,而显热通量、土壤热通量和人为热排放增加。除了裸地以外,2000-2015年间其余4种土地利用类型变为建设用地时,净辐射是减少的。当裸地变为建设用地时,净辐射一直是增加的。     

土地利用/覆被变化对小流域地表温度的影响

遥感和GIS技术被用于检测白家湾河流域土地利用/覆被变化,并评估土地利用/覆被变化对白家湾河流域地表温度的影响。不同时期的Landsat TM和ETM+影像被用于确定土地利用/覆被变化格局,并对矿点增长及相关的植被覆盖减少情况进行量化。采用Landsat数据的热红外波段进行地表温度的反演。结果表明:(1)小流域内不同土地利用/覆被类型上地表温度具有差异;(2)由于不同时期不同人为干扰造成的影响不同,不同时期土地利用/覆被类型间的地表温度差异不同。(3)在整个研究区域内,平均地表温度和NDVI之间呈负相关关系,各种土地利用/覆被类型上的平均地表温度和NDVI都呈现负相关性,但一些土地利用/覆被类型与NDVI的相关性高于平均水平。(4)植被覆盖情况越好,对稳定地表温度所起的作用越大。     

无人机热红外支持下的城市微尺度热环境模拟

随着人们对生活舒适度、身体健康要求的进一步提高,微小尺度的热环境状况日益受到关注.地表温度场模拟是研究城市微小尺度热环境的关键,采用地面有限实测资料很难满足不同下垫面地表温度模拟的精度需求.针对这一问题,本研究利用无人机搭载热红外成像仪获取南京市江宁区某大学校园内典型区域夏秋两季的地表温度数据,通过ENVI-met和PALM-4U两个数值模拟模型模拟研究区地表温度,并结合实测数据对不同地表类型及阴影遮挡下的模拟精度进行误差分析.结果表明,数值模拟结果与真实结果较为接近,能够用于高空间精度的城市微热环境研究中;模型对人造地表的模拟效果均优于自然地表,对空旷处地表的模拟效果优于非空旷处地表;两个模型均能较好模拟存在建筑物遮挡下的地表温度,但在植被遮挡下PALM-4U则无法达到ENVI-met的效果,综合模拟结果显示ENVI-met在城市微热环境模拟上的适用性优于PLAM-4U.本研究可为城市微尺度热环境高分辨率遥感研究提供参考.     

荒漠草原区油气管道建设对地表植被格局的影响

以油气管道经过的乌鲁木齐荒漠草原地区为研究对象,选择施工前、施工期以及恢复期3个不同施工阶段的遥感影像数据,解译地表植被类型,采用象元二分法提取植被覆盖度,通过比较时间上植被覆盖格局和土地利用格局的变化,分析油气管道建设对生态系统影响的范围和特点.研究发现:不同建设时期管道两边荒漠草原区土地利用类型差异较大,草地面积持续降低,共计减少32.53%,灌木林地面积增加到24.61%,建设用地面积在建设期增加,植被恢复期降低.研究区复杂程度提高,原有生态结构发生改变;建设期管道施工作业带及两侧10m范围内植被覆盖度显著低于其他区域,而管道两侧50~100以及100~200m范围内的植被覆盖度无明显差异,但与200~300m范围相比差异显著.管道建设主要影响范围为管道上方施工作业带以及两侧10m的范围内,间接影响范围为施工作业带两侧200m内;恢复期人为措施对研究区植被覆盖度的主要影响范围为施工作业带;管道建设改变了荒漠草原生态系统的组成结构,是管道周边土地利用类型和荒漠草地系统变化的主要推动力;人为恢复措施无法使受影响区域的植被恢复到建设前的水平.     

城市热效应与热效应模型研究

影响城市热环境的因素有很多,其中地表覆盖类型是热效应影响因素中较为重要的一个。笔者在研究深圳市城市热环境效应的基础之上建立了一个三维动态模型,对硬化路面覆盖条件下的温度场进行模拟,并对该热环境效应模型进行了较为详细的分析。      

天津市热环境时空演变及影响因素分析

随着城市化进程加快,城市热环境发生显著变化,对人类活动造成很大影响。为探究天津市城市热环境时空变化及其影响因素,基于2005—2020年四期Landsat遥感数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,计算城市热岛比例指数,用标准差椭圆法分析城市热环境发展和布局,利用地表温度并结合土地利用分类研究城市地物覆盖类型与地表温度的响应关系,并采用地理探测器探究高程、绿地、建筑用地和水体对地表温度变化的影响差异。结果表明：天津市热岛足迹沿主干道由市内六区向环城四区发展,天津城市热环境呈现先增高后降低的趋势;由标准差椭圆分析可知,城市热岛呈现发展主轴维持在东北—西南方向,整体空间格局呈现放射状分布;天津市中心城区建筑用地面积占比逐年增加,水体面积占比逐年降低,各类型地物平均温度排序为：建筑用地＞绿地＞水体;地理探测器分析表明：NDBI和NDVI是影响地表温度变化的主要因子,NDVI和MNDWI对LST交互作用最强,是城市热环境驱动作用最强的因子组合。     

万山汞矿区地表与大气界面间汞交换通量研究

采用动力学通量箱与高时间分辨率大气自动测汞仪联用技术对万山汞矿区不同季节、不同地表与大气界面间汞交换通量和大气汞含量进行了测定.结果显示,受人为活动和地表强烈释汞的影响,万山地区大气汞含量高出背景区1～3个数量级,在冶炼厂附近平均值可达1 101.8 ng/m³,最低平均值达17.8 ng/m³,显示万山汞矿区已遭受较严重的大气汞污染.万山汞矿区土壤与大气界面汞交换非常强烈,土壤向大气的释汞通量最高可达27 827 ng/(m².h),大气汞干沉降通量最高可达9 434ng/(m²·h).万山汞矿区土壤与大气汞交换通量主要受光照强度、大气汞含量影响.光照在土壤释汞过程中起促进作用,而较高的大气汞含量则抑制了土壤向大气的释放,并导致大气汞强烈的干沉降.不同的地表类型对地表释汞影响较大,植被覆盖土壤释汞通量显著低于无植被覆盖地区,而冶炼后的矿渣堆则成为大气汞的净源.     

重庆缙云山4种典型植被覆盖下汞的释放通量及影响因素

为了揭示不同植被覆盖下土壤/大气界面释汞通量及其交换特征,在缙云山国家级自然保护区内选择4种典型植被覆盖类型(常绿阔叶林、楠竹林、灌木林以及草地)为研究对象,连续同步监测不同植被覆盖下土/气界面汞释放通量,同时考察各环境因子对土壤释汞的影响.结果表明,缙云山在4种不同植被覆盖下土壤汞释放通量具有明显的差异,总体表现为楠竹林[17.77 ng·(m~2·h)~(-1)]草地[17.58 ng·(m~2·h)~(-1)]灌木林[16.87 ng·(m~2·h)~(-1)]常绿阔叶林[14.32 ng·(m~2·h)~(-1)];不同植被覆盖下土壤释汞通量在季节变化上呈现相似的规律性,但不同植被覆盖类型之间也存在明显差异,主要体现在暖季汞释放通量高于冷季;缙云山地区不同林植被覆盖下土壤释汞通量存在明显的日变化;气象因素光照强度、气温、土温和相对湿度,对土/气界面汞释放通量影响也不相同,气温为常绿阔叶林,灌木林与楠竹林的主要影响因子,光照强度为草地的主要影响因子.     

基于RS和GIS的都江堰市热岛效应研究

随着人类社会的发展,城市的规模也不断扩张。持续加速的城市化对城市气候及环境产生了深远的影响。本次研究采用遥感与GIS相结合的方法来分析都江堰市城市热环境的时空变化。根据1994和2007年两个时相的LandSatTM影像提取了研究区的土地覆盖、亮温信息和植被覆盖信息。通过统计分析和空间分析对这13年来都江堰的热岛时空变化及其与土地覆盖和植被覆盖变化的关系进行了深入研究。分析结果表明,城市热岛与城区的空间分布之间存在明显的一致性,与植被覆盖有较强的负相关关系。     

呼伦湖消落带土壤碳氮磷释放的模拟研究

草原型河湖消落带由于其水陆的周期性交换特征,对水体碳氮磷等营养物质的输入具有重要作用。该文以呼伦湖及3条主要入湖河流消落带为采样区,采用原位土柱实验法探究了河湖消落带土壤碳氮磷的释放规律。结果表明:消落带地表覆盖对水淹状态下营养盐的释放影响较大,粪便覆盖土柱释放速率高于植被覆盖土柱,裸土土柱释放水平最低;蒸馏水对照组营养盐的总释放通量高于原位湖水组,平均释放通量为原位湖水组的1.1～1.4倍;不同类型土柱的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)释放速率的变化趋势基本一致,浸泡平均释放速率大小为TOCTNTPNH_4~+-N,且粪便覆盖土的释放通量约为裸土的6倍,为植被覆盖土的2倍。     

陆面模式Noah-MP模拟地表热通量的物理过程不确定性分析

陆面过程中的热量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要,然而目前陆面模式Noah-MP对地表热通量模拟的偏差在-180~180 W·m^-2之间,为明确模拟不确定性来源,本研究基于FLUXNET全球热通量观测数据,在5种气候类型、9类下垫面系统定量评估了Noah-MP感热和潜热通量模拟的不确定性.结果表明：Noah-MP在不同类型下对感热和潜热通量模拟的平均误差主要分布在-80~10 W·m^-2和-30~10 W·m^-2之间,模型在气候类型为热带和干旱气候以及下垫面类型为草地、针叶林、落叶阔叶林的模拟误差最大.研究发现植被过程是热通量模拟不确定性的主要来源,其次是水文过程和土壤过程;其中动态植被模型（DVEG）是植被过程模拟的主导因子,其次是湍流输送过程（SFC）、冠层气孔阻抗（CRS）和冠层辐射传输（RAD）.     

基于植被指数和地表反照率影响的北京城市热岛变化

利用TERRA/MODIS遥感反演的地表温度资料,对2000—2006年北京城市热岛季节变化特征进行了研究,结合同期降水量、植被指数和地表反照率变化,分析了该地夏季城市热岛的年际变化成因. 结果表明:北京多年四季热岛分布主要以城区为中心向周边郊区延伸,其中夏季城市热岛最强,春、秋和冬季较弱,这种热岛强度的季节性差异主要与太阳辐射强度、地表植被覆盖状况和城市人为热释放等的季节性变化密切相关. 北京夏季城市热岛的年际变化特征为:2005和2006年最显著,热岛中心强度分别为10.54和9.61 ℃;2002和2004年城市热岛最弱,热岛中心强度分别为6.54和7.39 ℃. 2000—2006年北京市夏季城市热岛具有明显增强趋势,热岛强度增温率为0.326 ℃/a. 北京夏季降水对城区地表温度影响大于郊区,降水主要通过影响城区地表温度来影响城市热岛变化;夏季地表植被和地表反照率变化对地表温度和城市热岛也均有较大影响. 2000年以来,北京郊区夏季地表植被指数增加率远高于城区,受地表植被和地表反照率变化的影响,郊区降温率明显大于城区,致使城郊温差增大,热岛效应加强.      

区域性气候变化对长江中下游流域植被覆盖的影响

利用2000─2010年MODIS EVI(增强型植被指数)数据和气候资料,对长江中下游流域区域性气候变化对植被覆盖的影响进行了综合研究. 结果显示:①2000—2010年间长江中下游流域植被覆盖度呈上升趋势,EVI年均值从0.302增至0.318,增幅达5.57%,增长主要出现在春季. 各植被类型中,常绿阔叶林、落叶阔叶林、混交林和人工农田植被覆盖度增加最为显著. ②研究区整体植被覆盖较好,但地域差异较大, EVI高值区分布在东南部南岭、武夷山、九岭山一带;中部江河湖泊区、长江两岸大型城市周边区域植被覆盖较差. ③气温是植被覆盖变化的主要影响因子,尤其春季表现最为显著;由于常年降水充沛,研究区降水量对植被覆盖影响程度不及气温;日照时数仅在夏季对当月植被覆盖有一定影响;相对湿度对植被覆盖影响较低,但在秋季对植被覆盖影响时间较长,可持续3个月. ④气候变化对自然植被覆盖的影响主要表现在湖南省和湖北省西部;对湖南省中部和安徽省中北部地区人工农田植被的影响较显著. ⑤空间相关性研究表明,长江中下游流域植被覆盖度增加除与自然条件改善有关外,国家近年来实施的各项生态工程也起到了积极的作用.      

密云水库流域2000-2005年植被覆盖度变化监测

植被是生态系统最重要的组成部分,而植被覆盖度是衡量地表植被状况的一个最重要的指标,是生态系统健康评价的前提和必要的基础。文章利用2000和2005年2个时相的Landsat 7 ETM+遥感影像为数据源,以BP神经网络法为植被覆盖度估算模型,计算了密云水库流域内不同时期的植被覆盖度,生成了该流域2个时相内的植被覆盖度图,以此分析密云水库流域植被覆盖度的时空变化。结果表明,从2000-2005年,密云水库流域内除无植被覆盖类型外(即水域部分),其余土地利用类型的植被覆盖度都呈增加趋势,其中以沙质地和耕地最为明显,分别增长了29.5%和27.3%,并且密云水库流域的平均植被覆盖度不高,尤其西部地区植被覆盖度较差,水土流失和土地沙化情况比较严重。     

近15年沈阳市夏季热岛效应时空变化特征

为了揭示沈阳市2002-2016年间夏季地表热环境时空变化规律,展示热岛的基本特征,利用MODIS地表温度(LST)产品(MOD11A2)数据和归一化植被指数(NDVI)MOD13A3数据,分析了不同行政区划尺度以及空间像元尺度LST的时空分布及其与NDVI的相关性。结果表明:(1)沈阳市9个行政区中,除康平县外,其他8个行政区地表温度具有增加的趋势;(2)中心城区以建设用地和硬化路面为主,且植被覆盖率低,是城市的主要热源区;(3)从空间像元尺度上看,研究区61%的区域地表温度具有增加的趋势;(4)强热岛区主要分布在中心城区以及新民市、辽中县城区,温度最低区主要分布在研究区内的水域和高植被覆盖区。空间尺度上,地表温度与NDVI主要呈现负相关关系,结合热岛强度和地表温度与NDVI相关性分析,表明水体和植被有助于改善城市热环境状况。     

基于OLI数据的云南砚山县植被覆盖率遥感估算

选取OLI数据为数据源,通过基于NDVI的像元二分模型法对砚山县植被覆盖进行遥感估算,并对砚山县植被覆盖进行分区,结果表明砚山县的植被覆盖率整体不高,高植被覆盖区1868.79㎞~2,占国土总面积的47.66%,中低植被覆盖区1859.32㎞~2,占48.04%;空间分布上,高植被覆盖区主要分布在东部、东南部,中低植被覆盖区主要分布在中部、西北部,分布均相对集中。     

基于Landsat 8劈窗算法的地表温度空间响应关系研究:以于田绿洲为例

该研究选取于田绿洲为研究区,运用遥感技术,采用能表示地表能量的指标——地表温度来研究绿洲能量,分析和探讨新疆于田绿洲热环境空间分布特征。具体研究内容:(1)将Landsat 8数据作为本研究的数据源,运用热红外遥感技术,收集并结合研究区气象数据计算关键参数:亮度温度、大气透过率、地表比辐射率,最后采用劈窗算法反演地表温度;(2)计算研究区植被覆盖度,并分析植被覆盖度与地表温度间相互关系,结果表明植被覆盖与地表温度具有较强的负相关性,R~2=0.979 2;(3)通过空间叠加分析研究区的地表温度与土地利用类型,得出研究区地表温度呈现出沿绿洲中心逐渐向四周增高的环状分布,地表温度均值从低到高依次为水体(18.02℃)、耕地(24.23℃)、林草地(26.3℃)、盐渍地(35.34℃)、其他(37.87℃)、沙漠(39.64℃)。     

西安市夏季热环境时空格局及公园减热效应

以Landsat TM、OLI和TIRS遥感影像为基础,采用单窗算法和分裂窗算法,反演和分析了西安市中心城区相应时间点上的热场温度;采用分型网络算法提取城市热岛范围,分析了西安中心城区1988-2014年间热岛效应空间分布及其动态变化特征;利用混合光谱分解的方法提取不同下垫面分量,研究了城市地表温度与不同下垫面因素之间的关系,并以西安市中心城区内10个公园为例,分析了公园下垫面类型对周边地区温度的定量影响。结果表明:1988-2006年,西安中心城区高温与最高温区所占比例增大,2006-2014年所占比例减小。26 a间,热岛区和次热岛区的面积增加,冷岛区与次冷岛区的面积减少,面积变化的绝对值依次为:冷岛区中间区次热岛区次冷岛区热岛区。中心城区地表植被覆盖度与地表温度呈对数负相关,不透水面与地表温度呈对数正相关关系。公园内部温度与公园的周长、面积呈显著负相关关系,与周长面积比呈显著正相关;公园平均降温范围与公园形状指数呈现较强的正相关关系,降温幅度与公园水域面积和形状指数呈较低的正相关。     

三峡库区典型农田系统大气汞浓度及不同自然界面释汞通量

以三峡库区周边典型农田系统为研究对象,对不同土壤利用类型下的界面汞释放通量及影响因素进行系统研究,并同时对区域内大气汞(TGM)浓度进行监测.结果表明,研究区TGM浓度范围为2.67~75.5 ng·m~(-3),春冬两季显著高于夏秋季,其均值为(6.26±8.11)ng·m~(-3),明显高于全球TGM浓度背景值.不同地表类型下土壤释汞通量表现为旱地稻田林地;季节变化表现为夏季最高,冬季最低;日变化中最大的释放量出现在正午.不同地表中释汞通量的主要影响因素均为气温、湿度、光照、紫外线强度、土温等,其中气温和紫外强度是影响不同地表土/气界面汞交换的主要因子;在环境因子与农业活动的外界影响下,土壤本底汞含量对不同界面的土壤释汞通量的作用不明显.