山区LAI遥感产品对比分析及影响因子评价

叶面积指数（LAI）遥感产品对比分析不仅能够提供产品质量的定量化描述信息,还对产品反演算法优化和认知陆面过程模型的不确定性具有重要意义。为研究不同LAI产品在地形复杂、景观破碎的中国西南地区的表现差异,选择2001-2016年间MODIS（C5、C6）和Geoland2（GEOV1、GEOV2）LAI产品,从时空完整性和连续性方面,对比分析不同LAI产品在山区的变化情况,并比较同源不同版本LAI产品在山区的改进效果。选择地形（如高程、地形起伏度）、植被类型、气候因子,使用地理探测器评估LAI遥感产品受不同下垫面的影响程度。结果表明：（1）高海拔和高地形起伏度区域LAI产品质量较差;（2） MODIS LAI产品连续性整体性差于Geoland2,MODIS LAI均值在局部地区高于Geoland2,同源产品LAI差值低于非同源产品;（3） MODIS C6主算法反演比例低于C5,时间连续性优于C5,GEOV2反演成功率和连续性优于GEOV1;（4）各因子对山区LAI变化的贡献量q：地形起伏度最小,MODIS产品受植被类型影响最大,Geoland2产品受高程和气象数据影响较大。通过LAI产品对比分析,能够准确认知山区各因素对LAI产品精度的影响程度,可为山区生产高质量的LAI产品提供借鉴。     

长江三角洲大气气溶胶光学厚度分布和变化趋势研究

利用2000～2005年MODIS Level 2气溶胶产品分析了长江三角洲区域气溶胶光学厚度的分布和季节变化特点.结果显示,近年来长江三角洲气溶胶光学厚度值较高的区域逐年增加,光学厚度大于1.0的区域面积增加最快.根据城市气溶胶季节变化特征研究,发现长江三角洲地区各主要城市近年气溶胶有逐渐增加的趋势.统计结果表明,平原城市群气溶胶年峰值出现在夏季;山区城市群气溶胶年峰值出现在春季.平原城市群光学厚度增加速度大于山区城市群.     

未来升温1.5℃与2.0℃背景下中国水稻产量可能变化趋势

基于ISI-MIP的5个气候模式在4种RCP情景下模拟输出未来气候数据,筛选未来升温1.5℃和2.0℃的情景数据,依托CERES-Rice水稻模型,模拟升温1.5℃和2.0℃的背景下中国各区水稻产量变化趋势,综合分析未来气候变化特征与水稻产量之间的关系。结果表明:在1.5℃和2.0℃升温背景下,中国平均温度相对于基准时段分别升高1.19℃和1.87℃,平均降水量相对于基准时段分别增加3.07%和6.17%。1.5℃升温背景下中国水稻单产平均减幅7.49%,减产面积占水稻种植总面积的68.6%,严重减产面积占水稻种植总面积的10.3%,其中华南双季稻区单产减幅最大,而东北单季稻区单产增幅最大;2.0℃升温背景下中国水稻单产平均减幅12.02%,减产面积占水稻种植总面积的70.6%,严重减产面积占水稻种植总面积的18.7%,其中华南双季稻区单产减幅仍然最大,而西北单季稻区单产增幅最大。     

基于卫星遥感的湖南省甲醛时空分布及影响因素分析

利用OMI遥感的甲醛逐日数据、MODIS传感器监测的NDVI数据以及湖南省能源消耗和氮氧化物排放量数据,对2009～2017年湖南省对流层大气中甲醛柱浓度时空变化特征及其影响因素进行了探究。结果表明：湖南省甲醛柱浓度总体空间分布具有西部山区低、北部洞庭湖平原和南部南岭地区高的特征;近九年湖南省甲醛柱浓度时间分布呈先增加后减小的趋势,最高值出现在2012年,最低值出现在2017年;年内甲醛柱浓度值夏季最高,秋季、春季次之,冬季最低,最低值出现在12月,最高值出现于9月;影响因素中地形与风向因素对甲醛柱浓度的空间分布有一定的影响,甲醛柱浓度与温度的相关性较高,降水次之,植被对甲醛的产生有很大的贡献,能源消耗与氮氧化物排放是湖南省甲醛柱浓度变化的重要人为因素。     

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Landsat影像的鄱阳湖平原水稻主产区水稻熟制动态监测

鄱阳湖平原是我国重要的粮食生产基地,是华中单/双季稻作带,是基于遥感监测水稻多熟种植的典型区域。动态监测区域水稻熟制时空格局,对评估耕地利用强度、增强粮食供给功能以及保障国家与地区粮食安全具有重要意义。论文以鄱阳湖平原水稻主产区为例,首先结合水稻物候历、多年月均降水和Landsat影像云量特征,利用Landsat-5/7/8 TM/ETM+/OLI影像数据,在目视解译水田分布的基础上,基于合适时间窗口影像监测了主产区2005年和2013年水稻熟制变化格局;其次,通过农户访谈和调查问卷（677份）收集了主产区水稻种植及熟制变化的相关信息。研究表明：1）9月中旬到10月上旬是判别鄱阳湖平原单/双季稻的合适时间窗口。主产区9-10月处于少雨期,平均降水占全年的4%;云量覆盖小于等于10%的Landsat影像占20%,共484景,其中,9-10月占27%。2）2005-2013年,主产区水田面积减少2.68%,但复种指数增加9.0%,其中,单季稻减少1 061.35 km²,双季稻增加1 564.45 km²;2013年单季稻种植面积为4 795.63 km²,双季稻为11 617.13 km²,水稻复种指数为156.7%。3）空间上,双季稻主要分布在赣江河口三角洲、信江河口三角洲,而单季稻集中在鄱阳湖湖汊周边及市县（区）周围,总体上以赣江-饶河一线为界,界线以北以单季稻为主,以南则以双季稻为主。4）近3成受访农户近5 a调整了水稻熟制,其中“双改单”和“单改双”分别为14.2%和10.8%。另有4成多受调查县域存在主动弃耕现象,研究区弃耕或耕地他用比例占4.9%。     

基于RUSLE模型的延河流域2001-2010年土壤侵蚀动态变化

以黄土高原典型丘陵沟壑区--延河流域为研究区, 基于GIS和RS技术, 利用2001-2010年延河流域水文站月降雨量数据、MODIS NDVI数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定了修正的通用土壤流失方程(RUSLE)的相关参数,计算了研究区2001-2010年逐年的土壤侵蚀模数, 利用杏河水文站实测的泥沙数据, 验证了模型的有效性,分析了延河流域土壤侵蚀强度的时空变化特征。结果表明,2001年到2010年延河流域土壤侵蚀模数呈减小趋势,2001年土壤侵蚀模数最大,为6 596.72 t/(km²·a),2008年土壤侵蚀模数最小,减小到2 485.46 t/(km²·a),降低62.32%;2009年由于暴雨冲刷,土壤侵蚀模数显著增大;2010年土壤侵蚀模数和2006、2007年相差不多;土壤侵蚀强度分布比例变化明显,土壤侵蚀强度为强度、极强、剧烈的面积比分别由16.21%、21.93%和12.36%降低为10.85%、4.58%和0.39%。土壤侵蚀强度等级转移矩阵表明大部分地区的土壤侵蚀强度向低一级转移,2001-2005年31.68%的面积土壤侵蚀强度降低一级,2005-2010年42.13%的面积土壤侵蚀强度降低一级。     

EOS/MODIS数据在太湖蓝藻水华时空分布规律提取中的应用研究

EOS/MODIS数据非常适合于蓝藻水华的监测.为充分发挥EOS/MODIS数据高时间分辨率以及高光谱的独特优点,在2008年太湖蓝藻预警遥感监刹的基础上,利用MODIS数据开展了蓝藻水华时间和空间分布规律信息的提取方法研究,从蓝藻水华分布频率、分布区域的迁移变化以及基于水质指标反演(以温度为例)的相关性分析等方面系统开展太湖蓝藻水华时空发生规律提取方法研究,为蓝藻应急治理工作提供支持.     

遥感数据结合Biome-BGC模型估算黄淮海地区生态系统生产力

植被净生态系统生产力(NEP)和净第一性生产力(NPP)作为表征植被活动的关键变量,在全球变化研究及区域生态环境评价中起着很重要的作用。Biome-BGC是一个模拟生态系统植被和土壤中的能量、水、碳、氮的流动和存储的生物地球化学循环模型。论文利用2004年时间序列MODIS LAI遥感产品和气象数据,对黄淮海地区的NEP和NPP进行了模拟估算,由于Biome-BGC模型没有农作物生理生态参数,农作物模拟通过修改草地生理生态参数,并在增加施肥、灌溉和收割代码基础上实现。结果表明,2004年黄淮海地区NEP、NPP呈现南部大于北部的空间分布特征;不同植被类型平均NEP和NPP大小顺序分别为:混交林>落叶阔叶林>常绿针叶林>农作物>灌木>草地、混交林>农作物>落叶阔叶林>常绿针叶林>灌木>草地;与观测数据、MODIS NPP产品和统计数据进行对比,表明Biome-BGC模型可较好用于区域植被生产力的模拟,农作物模拟结果与统计数据的决定系数达到0.612 3,且模拟得到的黄淮海地区农作物NPP比MODIS NPP产品更接近统计值。     

2010年春西南酷旱的监测与机理分析

针对2010年春季我国西南地区出现的严重干旱,采用MODIS数据和TVDI方法对云南省春季旱情进行了监测,揭示了云南省入春以来的旱情动态变化及旱情分布特点。以TVDI作为旱情评价的指标,并结合气象观测的探空资料、天气图以及ncep月平均气温资料和MODIS数据反演大气含水量,分析了导致云南省春旱的地面温湿特征、大气环流特征及大气能量结构特征,提出了此次干旱特殊的形成机理:大气环流、大气能量结构以及地热蒸发等因素的综合作用导致了严重干旱的发生,这对干旱的监测预警提供了有益探索。     

HSPF径流模拟参数敏感性分析与模型适用性研究

选择太湖丘陵地区典型小流域,在分析径流模拟关键参数敏感性的基础上,对HSPF模型进行了率定与验证,并评价了该模型在太湖丘陵地区的适用性.采用基于扰动分析法的相对灵敏度方法,分析了影响水文过程的AGWRC、UZSN、INFILT、LZSN、DEEPFR这5个关键参数的敏感性,进而通过参数调整对模型率定与验证,模拟估算了2005～2010年的径流量.其中率定期径流模拟的偏差百分比均控制在10%以内,分别为-6.39%、-8.76%、9.66%,模拟精度很好;验证期偏差百分比分别为-13.31%、5.22%,模拟结果在良好范围内.在率定期和验证期,模型的效率系数(Ens)分别达到了0.87、0.69,相对误差(RE)分别为1.63%、4.14%,精度满足模拟要求,模拟结果能反映中田河流域年径流量变化规律.研究结果表明,HSPF模型在太湖丘陵地区模拟流域径流量具有较好的适用性,对该地区水文过程模拟具有科学指导意义,也为HSPF模型在国内不同地区的应用和推广提供借鉴.     

炉渣与生物炭施加对稻田土壤细菌多样性及群落组成的影响

以福州平原稻田为试验基地,通过设置对照组、炉渣施加组、生物炭施加组、炉渣与生物炭混施组,探究它们对稻田土壤细菌相对丰度、多样性、群落组成的影响.结果发现,在晚稻生长期,废弃物施加处理条件下细菌群落多样性有所提高,与对照相比,生物炭、炉渣处理组细菌多样性指数分别提高了2.55%、3.21%.早稻混施组与早稻对照组之间的群落结构差异最大,晚稻生物炭施加组与晚稻对照组之间的差异最大.废弃物施加处理均提高了早稻芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度,降低了晚稻芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度,但晚稻中Bacillus占比始终高于早稻.环境因子对稻田土壤细菌相对丰度有显著影响,其中,芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度与稻田土壤pH值呈极显著正相关（P<0.01）.建议在晚稻生长期可进行表层废弃物单独施加管理,以通过微生物多样性的增加,改良土壤、提高土壤肥力并达到增产的效果,而对于早稻未来可尝试废弃物深施方式,并探讨其生态影响.     

种植杂交稻对甲烷排放的影响及评价

早、中、晚稻三季24h稻田甲烷监测结果表明,种植杂交稻没有明显增进福田甲烷排放的作用．甲烷释放总量在3个种植季节中,除连作晚稻的杂交稻田比常规稻田高11．6％外,早稻、单季稻杂交稻田分别低于常规稻田6．4％和8．9％．稻田甲烷每周日平均释放量在水稻生长前期（移栽后5～7周）杂交稻高于常规稻,孕穗至收获期杂交稻低于常规稻．温度对甲烷释放影响十分明显．在不同水稻种植季节,稻田甲烷释放模式各不相同．经测定,杂交稻田的土壤产甲烷细菌数量及土壤产甲烷潜力明显高于常规稻田,其中产甲烷细菌数可相差数倍至2个数量级．试验结果还表明,种植水稻明显增加了稻田甲烷排放量,与侵水稻田相比．植稻田甲烷排放量增加了41．4％．     

中国粮食作物种植结构调整及其水土资源利用效应

粮食种植结构调整会影响农业资源的消耗需求。20世纪90年代中后期以来,玉米在我国粮食生产中的地位明显提升。以粮食种植结构无调整为参照情景,一定产量下,1996-2015年,在国家层面,因粮食种植结构调整对水土资源消耗的节省量约占现期需求量的4%左右。在区域层面,从结构调整对种植面积的减省效应看,耕地资源相对丰富的北方地区明显高于南方地区;从对水资源消耗的减省效应看,北方贫水区也普遍高于南方地区,干旱度最高的西北地区最高。期间区域分品种粮食生产广泛受到作物种植比例变化的影响。研究结果表明,要充分利用好南方水热资源,恢复水稻生产,主要取决于稻米需求及其种植效益,而北方地区则要尽可能按降水规律调整农作制度,合理控制水稻、小麦的种植面积。     

模拟酸雨对福州平原水稻田温室气体排放的影响

农田生态系统是温室气体的重要排放源,研究酸雨对水稻田温室气体排放及其综合增温潜势的影响,对我国酸雨背景下农田生态系统固碳减排具有重要的现实意义.本文以福州平原水稻田为研究区,通过模拟酸雨探讨其对水稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量及其综合增温潜势的影响.结果表明:模拟酸雨并未显著改变早、晚稻田CO_2、CH_4和N_2O排放的季节变化规律,但降低了其排放通量.与对照组相比,pH=4.5酸雨作用下,早稻田CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量依次降低11.54%、133.33%和22.22%,晚稻田CO_2和N_2O平均排放通量依次降低39.53%、156.00%,而CH_4平均排放通量与对照组差异不显著;pH=3.5酸雨作用下,早稻田CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别降低10.82%、75.00%、54.00%,晚稻田平均排放通量分别降低17.32%、20.00%和197.67%.综合增温潜势表明,CO_2的增温潜势显著高于CH_4和N_2O,是稻田生态系统中温室效应的主要温室气体,在pH=4.5和pH=3.5的酸雨作用下,早、晚稻田生态系统温室气体综合增温潜势均降低.     

近30年来洞庭湖地区水稻种植面积演变的影响因素分析

研究多熟制水稻面积时空演变及驱动机制对保障我国粮食生产和安全具有重要意义。综合运用Nich指数和地理探测器模型,探讨了洞庭湖地区1987—2017年一季稻和双季稻种植面积的时空动态变化及主要影响因素。结果表明：（1）近30年来,位于丘岗山地区的一季稻面积比例大于中部平原地区,整体呈上升的变化趋势;武陵区、沅江市等地在2007—2017年呈先降后升的变化趋势。（2）1987—2002年间一季稻和双季稻面积相对变化率呈西高东低的梯度型变化模式;2002—2017年间一季稻呈高—低—高的条带状变化模式,双季稻呈北高南低的变化发展模式。（3）1987年和2017年地理探测模型结果表明,有效灌溉面积、工业从业人员、农业从业人员、农林牧渔总产值对水稻面积影响程度不断加深。研究结果可为水稻种植结构调整提供参考依据。     

三江源区高寒草地地上生物量遥感反演模型研究

为了发展适用于三江源区高寒草地（包括高寒草甸和高寒草原）地上生物量（aboveground biomass,AGB）模拟的遥感反演模型,基于2006—2014年逐年7—8月三江源区高寒草地70个采样点地上生物量数据与同期MODIS-NDVI和MODIS-EVI数据,通过回归分析方法建立高寒草地地上生物量遥感反演模型,并利用长时间序列MODIS数据对2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量的时空格局进行模拟分析.结果表明:基于EVI建立的乘幂模型对三江源区高寒草地地上生物量的拟合效果最好,其判定系数（R2）最大,达到0.654;均方根误差（RMSE_P）最小,仅为27.86 g/m2.根据三江源区70个采样点的地上生物量数据最终确立的估算模型为y=348.769x0.783（R2=0.655,P < 0.001）.估算模型模拟结果显示,2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量空间特征基本一致,总体表现为从东南到西北逐渐减少的变化趋势,这与该区域的降水量、气温、海拔和植被类型等因素有关;2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量平均值为169.25 t/a,最高值为2010年的178.36 t/a,最低值为2008年的162.80 t/a,年际变化趋势表现为2005—2008年逐年下降、2008—2014年则在波动中逐年有所上升.研究显示,三江源区高寒草地地上生物量遥感反演模型及其确定的模型参数可对该区域草地地上生物量进行有效评估.      

基于MODIS影像估测太湖蓝藻暴发期藻蓝素含量

利用太湖水体藻蓝素的实测数据,基于蓝藻的光谱特征分析,选择MODIS 250m分辨率的卫星遥感影像,建立了藻蓝素估测模型.研究表明,该模型可以较为准确地识别新生蓝藻水华,辅助提取新生蓝藻水华的覆盖区.在新生蓝藻水华的覆盖区内,藻蓝素的定测估算已经失去实际意义,没有必要讨论估测的精度高低.在新生蓝藻水华的覆盖区外,藻蓝素的遥感估测精度取决于藻蓝素浓度的高低以及藻蓝素与叶绿素的定量关系,即当藻蓝素浓度35μg/L时,平均相对估测误差降至31%;但对于那些藻蓝素的浓度>35μg/L,且藻蓝素浓度与叶绿素a浓度的比值<8的湖区而言,藻蓝素浓度模型的相对估测误差约为29%.     

基于A-train卫星对中国北方地区气溶胶分布的研究

利用A-train(CALIPSO和MODIS-Aqua)卫星的数据资料,对比分析了中国北方地区(分为3个部分西部-W区,中部-M区和东部-E区)2007年1月~2010年10月AOD的年平均和季节平均分布特征,结果发现:MODIS-Aqua的卫星资料在我国北方地区区域基本具有适用性;MODIS和CALIPSO卫星反演的AOD年平均分布特征基本一致,AOD的高值区分布在南疆盆地(主要受沙尘气溶胶的影响)和地势较低的华北平原地区;MODIS和CALIPSO卫星反演的北方地区AOD季节平均分布的结果基本一致:W区AOD的高值区在季节上分布特征是:春季最高,夏季次之,秋季最小,冬季又慢慢增大;E区AOD的高值区的分布特征是:夏季最大,春季次之,秋冬季最小.