基于多源卫星测高数据的扎日南木错水位动态变化(1992—2012年)

湖泊水位的变化对区域气候变化响应敏感,可客观反映该地区水资源的时空变化,青藏高原的大部分湖泊缺乏实测水位资料,测高卫星的广泛应用为无资料区水位变化监测提供了一种新的有效技术手段。论文以扎日南木错为研究对象,利用多源卫星测高数据,获取该湖泊1992—2012年的水位序列,分析其20 a来水位的动态变化特征,并与其他数据源获取的水位序列对比。研究表明,1992—2012年,扎日南木错水位上涨了0.786 m,1999年前,水位以0.132 m/a速度下降,1999—2012年水位以0.144 m/a速度上升,总体呈现先下降后上升的趋势,与其他数据源获取的水位序列呈现的变化规律一致,且尤其是2000年后,扎日南木错春冬水位比夏秋水位变化幅度更剧烈。     

基于卫星测高数据的2002～2018年太湖水位变化监测

针对传统水位监测方法的弊端以及太湖水位变化监测的现实需求,基于Envisat和Cryosat-2测高数据,采用Morlet小波分析、Mann-Kendall检验法研究2002年6月~2018年12月近20a的水位以及周期变化,并应用实测数据进行精度验证,从气象因素和人为影响两方面分析其不同时间尺度的变化趋势以及原因.结果表明： Evnisat/RA2L2GDR数据和Cryosat-2/SIRAL L2GDR数据测量精度较高,与实测水位的季、年尺度相关系数分别为0.559和0.845,可以进行长时间序列水位变化的监测; 多年来太湖平均水位1.379m,最高水位为2016年6月的2.252m,最低水位为2011年10月的0.832m,每年1~4月水位逐渐上涨,在6月前后达到峰值,此后开始下降,在年末出现轻微抬升,且太湖春季水位最高,夏季最低,极差0.041m;在太湖近20a的水位变化中存在10~20个月、15~30个月以及40~60个月3类尺度的周期变化规律,且40~60个月时间尺度的周期变化最为强烈;以2015年4月份为分界点,在此之前水位呈显著下降趋势,此后水位呈上升趋势,并且在2003年3月与2004年12月水位发生显著突变;21世纪前10a太湖水位主要受控于气象因素,此后人为干预的影响逐渐加剧,使其与自然状态呈现出不一样的规律.     

Terra/MODIS时间序列数据在湖泊水域面积动态监测中的应用研究——以洞庭湖地区为例

论文利用2005年Terra/MODIS卫星8天合成的250m地表反射率数据（MODIS Terra Surface Reflectance 8-Day L3 Global 250 m: MOD09Q1）构建的时间序列数据集,通过计算NDVI指数,结合典型地物的谱间特征,并借助SRTM数字高程数据,采用多源信息提取的方法对洞庭湖地区2005年水域面积变化进行了动态监测。结合Terra/MODIS数据特点,提出了全年最大淹没时间指数的概念,并通过对该指数的构建,完成了对洞庭湖地区重点水域淹没风险评价。结果表明：①文中提出的基于Terra/MODIS MOD09Q1数据的多源信息水体提取方法,通过更高空间分辨率ENVISAT/ASAR数据以及水文测站水位数据的检验表明,是切实可行的;②2005年洞庭湖地区水域面积变化特征总体表现为,在11~4月份期间较小,而在5~10月份期间较大。其中,4月份最小,9月份最大,两者相差了几乎1.5倍,受地区季节性降雨的年内分布规律及长江主汛期的影响显著;③通过全年最大淹没时间指数的计算发现,占研究区总面积84.13%的年内持久陆地和持久水域区域,基本上没有防洪压力,而剩余的15.87%的年内变化水域,由于潜在淹没风险的存在,则需要抗洪防险部门进行重点防控;④文中有关多源信息水面提取方法的实现以及全年最大淹没时间指数概念的提出,为今后更深入地探讨三峡工程建成运营对洞庭湖地区水域变化以及江湖关系的影响奠定基础。     

基于卫星遥感等多源数据的发电厂CO2排放分析

应用烟羽分割、背景插值和高斯烟羽模型,使用轨道碳监测传感器(OCO-3)SAM模式在1年内的4次有效观测数据,估算了托克托电厂CO₂排放量,并利用年度核算报告结果、月度发电量与连续排放监测系统(CEMS)监测数据对卫星遥感估算结果进行验证.结果表明,2021年4次卫星过境时CO₂排放速率分别为1900.82、3353.96、2941.07和3701.71tCO₂/h,其不确定性分别为25.10%、20.27%、19.59%和29.52%,不确定性主要来源于气象数据、背景和其它排放源影响.CO₂小时排放速率卫星遥感反演结果和核算分配结果验证具有较好的一致性,相关系数R为0.822.电厂月度发电量及小时级在线监测数据分析结果表明,电厂活动水平具有明显的季节性变化和小时变化特征,其中与CO₂排放密切相关的月度发电量相对标准偏差可达14.55%,NO_x小时排放量相对标准偏差可达12.35%.     

水位变化对湖泊(水库)消落带生态环境影响的研究进展

消落带是水域生态系统与陆地生态系统的交替控制地带,具有生物的多样性、人类活动的频繁性和生态系统的脆弱性等特征。水位变化是影响湖泊特别是湖泊消落带生态系统主导因素,水位变化的频度、大小、持续时间等因素对消落带水-陆交换过程有重要的影响。本文回顾了近年来水位变化影响研究的基本概况,分析了水位变化对消落带物理因子、植物、动物、生物地球化学过程的影响,并讨论了国内外的研究趋势以及存在的问题。     

中国阿牙克库木湖水量变化及其驱动机制

融合卫星雷达测高（T/P、RA-2和Hydroweb）与光学遥感数据分析了一个长时间序列的阿牙克库木湖水位及面积变化趋势,并基于NDSI和监督分类的方法提取了湖泊补给冰川的面积。结果表明：阿牙克库木湖在监测期内逐年扩大,面积由1995年的624 km²逐年扩张到2015年的995 km²,在此期间水位总共上升了5 m。气温升高导致补给冰川持续消融,冰川面积由1994年的361.27 km²退缩到2016年的345.26 km²。区域气候的暖湿化是1995-2015年阿牙克库木湖水量增加的主要背景,流域降水量的增加对湖泊水位上升产生直接驱动,持续升高的气温导致的补给冰川消融对湖泊扩张具有重要的促进作用。此外,最大可能蒸散、高海拔降水（雪）、冻土融化等因素也对湖泊的扩张产生重要影响。总之,准确掌握阿牙克库木湖的水量及其对气候变化的响应,对深刻理解青藏高原北部边缘的水资源平衡研究具有重要意义。     

岱海湖水域面积萎缩原因初探

岱海是内蒙古三大内陆湖之一,本研究通过卫星遥感图像解析岱海流域的水域变化趋势.通过对历史气象数据分析和实地水系及土地利用调查等手段对水域变化的原因进行探讨.结果表明:(1)水域是岱海流域减少量最大的地类,草地是增加量最大的地类.(2)多年来岱海湖面面积、湖水位、蓄水量均呈现下降趋势,湖泊面积由峰值年的160.93km2...     

基于Landsat8影像的Himawari-8叶绿素a空间降尺度研究

新型地球静止气象卫星Himawari-8由于空间分辨率较低,其叶绿素a产品难以满足空间异质性高的近岸海域水质监测要求。为了克服这个限制,基于非线性的随机森林算法,利用陆地资源卫星Landsat8的波段反射率数据和Himawari-8的叶绿素a产品,通过构建降尺度模型,以提高Himawari-8的叶绿素a数据的空间分辨率。结果表明,2个秋季模型和2个冬季模型的模型决定系数(R²)分别达到0.6、0.72、0.71和0.85;均方根误差(RMSE)为别为1.47,1.05,1.89,0.76mg/m³。通过实测站点数据对比分析表明,降尺度模型生成的叶绿素a与葵花叶绿素a数据具有较高的一致性,R²达到了0.81,能较好的反映近岸海域叶绿素a浓度的空间变化特征。     

环境一号卫星CCD相机应用于陆地气溶胶的监测

环境一号卫星CCD相机应用在陆地气溶胶的监测中,因缺少短波红外通道,使地表反射的去除变得异常困难.应用改进的暗目标法,利用辐射传输方程(6S)构建查找表,对CCD相机数据进行图像重采样和辐射定标处理,进而对查找表进行插值,获得气溶胶光学厚度(AOD)分布.通过AERONET地基数据的验证及与MODIS气溶胶产品的对比表明,环境一号卫星CCD相机对陆地气溶胶的监测结果在AOD较大(>0.2)时,精度与MODIS相近;在AOD较小(<0.2)时,结果欠理想.     

基于静止卫星GOCI传感器的大气污染过程AOD监测

针对北京及周边地区2017年11月2~8日的一次污染过程,利用韩国静止卫星COMs1GOCI数据,对北京地区进行AOD监测.AOD反演采用时间序列迭代算法,根据地表反射率随时间慢变而大气气溶胶随时间快变的理论,采取最小值拟合的方式,获取气溶胶光学厚度数据.反演结果与地基AERONET监测结果具有很好的一致性,两者的相关系数R²大于0.89.AOD监测结果表明,GOCI传感器1次/h的监测频率,可以很好地展现北京地区大气污染过程的开始,发展及消散过程,可以展示出一天之内AOD的变化,为大气污染监测以及气候变化研究提供依据.     

基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征

农业面源污染已成为我国河流污染的主要来源。三峡库区是典型的生态脆弱区,水资源安全已越来越受到关注。以三峡库区重庆段21个区县为实例,在区县级尺度上,研究了2005-2011年农业面源污染化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、全氮（TN）、全磷（TP）所导致的水质的变化。并借助地统计学中的空间插值方法,对30个水质监测站点的数据进行插值分析,最后利用内梅罗综合水质指数,通过核算和实测的数据来研究三峡库区重庆段水质的时空变化。结果表明：1）从库区平均水质浓度分析得出,2005、2008、2011年3个时间断面的TN、TP的浓度已经超过地表水环境质量三级标准。2）从核算数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为2.48、2.51、2.88,均处于中度污染状态,而2011年甚至逼近严重污染状态。在空间分布上,三峡库区重庆段库中和库区腹地的区县整体的水质状况在下降,而位于库尾的核心都市区水质状况则有所提升。3）从监测数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为1.26、1.38、2.14,2005和2008年属于轻污染状态,而2011年则为中度污染状态。在空间分布上,和核算数据的空间分布呈现出相似的地方。4）通过河流水体断面的监测数据与理论核算数据的对比看出,两者呈现出较好的吻合度。     

地下水型水源地水质安全预警技术体系研究

地下水型水源地水质安全预警是城镇集中供水的地下水资源保护和管理的重要依据.为了提高地下水型水源地水质安全预警功能,提出了包括基于水质长序列监测预警、基于污染动态模拟预警及基于区域污染风险评价预警的技术体系.其中,基于水质长序列监测的预警是通过因子分析筛选水源地特征污染物,分析水质数据变幅以确定水源地水质的预警级别,可实现针对水源井的开关控制作用;基于污染动态模拟的预警是在水源地外围污染源特征基础上,模拟其动态迁移过程,进而确定其影响水源地水质的预警级别,可实现对水源地水质变化趋势的预判;基于区域污染风险评价的预警着重于水源地受区域污染风险控制与水源地保护区的耦合效应,同时结合其他预警影响因子作用以确定预警级别,可实现对水源地所在区域的宏观管控.该技术在哈尔滨市利民水源地进行了综合应用,结果显示,基于水质长序列监测预警中,COD_Mn及NH₄+的最大变幅指数均在1~2之间,预警级别确定为一级;根据污染动态模拟的结果得知,位于水源地开采井流场上游较高ρ（NH₄+）的范围在迁移20 a后,污染晕前段尚未到达水源地,确定预警级别为零级;基于区域污染风险评价的预警确定水源地所在区域为零级预警区,综合分析可以确定利民水源地地下水水质存在污染风险,应采取相应的管控措施.      

四川升钟水库水体富营养化评价

针对四川升钟水库生态安全问题进行了研究讨论,采用该水库2006年具有代表性监测点的监测数据与1987年、2006年、2007年监测数据平均值进行分析,选择总氮（1N）、总磷（11P）、叶绿紊a（CMa）、化学需氧量（CODMn）等4项指标作为评价参数对水库富营养化现状进行了评价。1987年升钟水库水体为中营养,2006年、2007年水体为中富营养,20余年以来水库水质下降,同时提出防治升钟水库水体富营养的措施。     

煤矿塌陷湿地水体富营养化评价

以徐州某矿塌陷湿地为研究对象,通过对该矿塌陷湿地水体水质监测数据的分析,采用综合营养状态指数法（TLI）对该塌陷湿地水体的富营养化水平进行了评价。研究结果表明：①该矿塌陷湿地水体水质总体优于GB3838-2002Ⅳ类标准,TN和TP的平均含量分别为0.31mg/L和0.024mg/L,可达到Ⅱ类标准;②整个塌陷湿地水体的综合营养状态指数TLI为47.46,处于中营养状态,有向富营养化状态变化的趋势;③在水质监测数据的基础上,分析了水体营养状态变化的原因,并提出了针对该矿塌陷湿地水体的富营养化控制措施和建议。     

闹得海水库营养状态分析及富营养化防治

结合9年来对闹得海水库水质监测及相关文献资料，评价闹得海水库营养状态，分析主要污染物变化趋势，对该水库营养状态进行分析，提出该水库富营养化防治对策。结果表明：闹得海水库9年来营养状态在中营养-中富营养之间，主要营养盐总氮、总磷及高锰酸盐指数9年间无显著变化，农业面源是该水库主要营养盐及有机物主要来源。     

安徽铜陵地区河流生态系统健康的多指标评价

根据安徽铜陵地区河流2010年水生态调查数据,构建了涵盖上覆水体、沉积物、水生生物和河流物理栖息地质量等要素的河流生态系统健康评价的候选指标体系.采用主成分分析与相关性分析方法进行指标筛选,构成河流健康综合评价指标体系,以基于方差赋权的综合指数法作为评价方法,评判多指标下的河流健康等级状况.结果表明,铜陵地区河流生态系统的60个采样点中仅2个达到“健康”等级,16个达到“亚健康”等级,33个为“较差”等级,剩余9个为“疾病”等级,铜陵地区河流生态系统退化较为严重.矿山开采活动、农业面源污染和生活污水排放是导致铜陵地区河流生态系统健康恶化的主要原因.     

单因子标识指数法在浑河抚顺段水质评价中的应用

经济的快速发展给水环境带来巨大压力,水质评价对于制定水环境政策具有重要意义。常见的水环境评价方法大多不能对水体污染程度给出直观判断,且无法进一步区分劣五类水质的污染轻重。文章选用单因子标识指数法,以沈阳经济区典型城市抚顺为研究对象,以溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和生化需氧量为考察指标评价浑河抚顺段水质。结果显示,溶解氧、高锰酸盐指数沿程均达到水环境功能区标准;氨氮、总磷除St2点位达标外,其余监测点位均超标;生化需氧量全程为劣五类水质。通过单因子标识指数值不仅直观地看出浑河抚顺段各个监测指标是否达到相应水环境功能区标准,还直观地看出未达标指标的超标程度。对于劣五类水质,单因子标识指数值区分出了超过五类标准的程度。     

基于EOS/MODIS数据的近10a青海湖遥感监测

选取青海湖周边地区气候资料及青海湖近10 a MODIS遥感资料,通过分析水体面积和水位、 年均气温和年降水量的变化揭示青海湖面积的变化趋势。对青海湖近10 a遥感监测以及青海湖周边地区气候要素的分析研究结果表明:在2001-2010年10 a来青海湖周边地区年平均气温显著增加,平均每年升温0.12℃,年降水量在波动中呈上升趋势。青海湖水位虽然在近50 a内持续下降,而在2001-2010年呈现逐年增加的趋势,且增加趋势非常明显。从MODIS遥感资料对青海湖10 a来4月和9月的湖水面积监测结果显示,4月和9月青海湖面积在2001-2010年呈现波动上升趋势,且与4月和9月的水位呈极显著相关关系,相关系数分别为0.818和0.875(P<0.05)。近年来由于气候变化导致的青海北部一些地区降水量增多或气候变湿,而暖湿型的气候导致的降水量增多最终可能是水位升高的主要原因,且这种气候变湿的趋势使10 a来青海湖面积增大趋势明显。     

呼和浩特市地下水水位动态特征及影响因素分析

本文根据多年地下水水位监测点动态资料，对呼和浩特市地下水水位动态特征及地下水水位变化趋势进行了论述，在此基础上对其影响因素做了分析。