松原地表通量遥感反演及与下垫面关系分析

选择松原地区为研究区,应用TM热红外遥感图像,采用SEBAL遥感模型,对地表热通量的相关参数进行反演,进而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。结果表明,该遥感模型应用于地表通量估算是可行的,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。在相同的外部气侯条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量。由于城市地表显热通量明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一。     

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）.     

沈阳城市CO_2通量的足迹分析

基于涡动法测量的沈阳市CO2通量资料,利用KM模型(Kormann-Meixner method)分析了沈阳市2008年供暖期前后CO2通量足迹及不同区域的贡献.同时,探讨了影响CO2通量的因子,并重点分析了交通和供暖对CO2通量的影响.结果表明,供暖对城市CO2体积分数有显著影响,较非供暖时期平均增加了102.54×10-6,CO2通量平均增加了10.74μmol.m-.2s-1.风向与源区也会显著影响CO2体积分数.CO2通量贡献率受风向、供暖、下垫面类型、交通和人口密集度等因素的影响.供暖期间住宅区的CO2通量贡献率夜晚大于白天,交通区的CO2通量贡献率白天大于夜晚.供暖期间交通区在白天和夜晚的单位面积CO2通量贡献率分别为住宅区的6.0和4.2倍.     

利用MSG数据估算裸土热惯量及地表热通量

文章提出了利用搭载在欧洲第二代静止气象卫星上（MSG）的SEVIRI传感器数据估算裸土区热惯量及地表热通量的方法。首先,文章根据Jiang(2006)提出的方法,结合MSG－SEVIRI可见光及热红外数据,获得了间隔15分钟的地表温度数据;其次,利用日出与日落间的时间段及相应的地表温度和平均夜晚净辐射,估算了热惯量。在热惯量估算过程中,考虑到在整个夜晚,只能够获取两条大气廓线,所以作者用两种方法估算了平均净辐射。一种是以18时和24时的平均净辐射作为整个夜晚的净辐射;另一种是假定夜晚净辐射是时间的线性函数,通过这个函数关系得到各个时刻的净辐射,进一步得到不同时段的平均净辐射。基于两种估算夜晚净辐射的方法,文中分别计算了固定时间段及变化时间段的热惯量。最后,结合地表温度的余旋周期函数和前面所估算的热惯量,估算了地表热通量。通过三个试验点的两天数据对此方法的验证表明,变化时间段方法估算的热惯量比固定时间段方法估算的热惯量更为稳定,同时,这3个位置的地表热通量较高,最高达到了300W/m2。图2表5参12     

矿业密集区地表热环境时空异质性驱动机理

基于Landsat遥感影像热红外波段数据，利用大气校正法反演地表水热因子中的地表温度值，基于Landsat遥感影像可见光波段，从生物地球物理效应角度提取下垫面地表扰动类型和4个生物物理参数（光合植被覆盖度，Fractional Cover of Photosynthetic Vegetation，f_PV；土壤湿度监测指数，Soil Moisture Monitoring Index，SMMI；增强型裸土指数，Enhanced Bare Soil Index，EBSI；归一化不透水面指数，Normalized Difference Impervious Surface Index，NDISI），借助叠加分析、相关分析和回归分析，定量分析了河北省迁安市马兰庄镇地表热环境时空异质性特征并可视化，以及4个生物地球物理参数的响应规律.结果表明：矿业用地地表温度最高，属热岛效应聚集区；地表下垫面扰动类型以及4个驱动因子的时空变化，导致研究区夏季午间地表热环境异质性较大，且5期影像下垫面地表温度均呈现出工矿用地>居民地>耕地>林地>水域的分异特征；单因素回归分析表明，f_PV和SMMI指数与归一化地表温度（Normalized Land Surface Temperature，NLST）呈线性负相关（P<0.01），EBSI和NDISI与NLST呈线性正相关（P<0.01）；多元回归分析表明，利用4个生物物理参数综合考量地表热环境异质性，可全面反映下垫面生物物理参数与地表温度的真实关系，且5期影像与LST呈负相关关系的SMMI回归系数均大于f_PV，说明地表温度的下降与土壤湿度的增加有明显的关系；与LST呈正相关关系的EBSI回归系数均大于NDISI，说明地表温度的上升与裸土的增加有明显的关系.研究结果可为矿业密集区地表热环境异质性的评估和优化提供定量参考.     

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.     

西北地区戈壁和绿洲风蚀起沙(尘)的研究

利用敦煌地区戈壁和绿洲的观测资料,分析了两种地表下春季的风蚀起沙(尘)情况.研究表明,在自然状态下,由于地表土壤的粒子尺度分布特征、植被覆盖度及地表土壤水分含量等下垫面特征不同,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度要大于戈壁地表,其垂直尘粒通量(风蚀起沙率)比戈壁地表小将近一个数量级;但考虑人为的翻耕作用时,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度可能会减小一半以上,其垂直尘粒通量也将增加大约一个数量级,甚至比戈壁地表还要大.     

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。     

华北平原冬小麦生长期典型农田热、碳通量特征与过程模拟

以位山试验站典型农田为对象,利用位山站2005-10-10～2006-06-10日的实验观测数据,探讨了冬小麦整个生长期农田的热、碳通量特征,并运用SiB2(simple biosphere model Version2)模型对热、碳通量进行了模拟分析,结果表明,农田的热、碳通量在冬小麦生长过程中表现出明显的日变化,这些通量的最大值基本出现在正午前后;热、碳通量的日际变化也较明显,其中净辐射与潜热通量在冬小麦不同生长期表现为:越冬期拔节抽穗期灌浆成熟期;感热通量表现为:拔节抽穗期灌浆成熟期越冬期;而CO2通量为:越冬期灌浆成熟期拔节抽穗期.对以上通量及地表温度的模拟表明,SiB2模型能较好地模拟冬小麦生长期中农田热、碳通量及地表温度,净辐射、潜热通量、感热通量、CO2通量与地表温度的模拟值与观测值的一致性较好,线性相关系数R2分别达0.985、0.637、0.481、0.725、0.499与0.877,其中感热通量与CO2通量模拟偏差较大.另外,按冬小麦生长期分阶段对农田以上分量模拟结果表明,SiB2模型在冬小麦拔节抽穗期模拟效果最好,并发现模型对叶面积指数敏感.     

基于TBL模型的闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO2扩散通量估算

扩散模型是估算水生生态系统水-大气界面二氧化碳(CO_2)交换通量的重要手段.选取多种参数化方法对闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2气体交换速率(k_x)及CO_2扩散通量进行估算,探讨闽江口围垦养虾塘k_x及CO_2扩散通量的变化特征及影响因素.结果表明:①养殖期水-大气界面CO_2气体交换速率及其扩散通量均呈现显著的时间变化特征,分别表现为10月 9月 11月 7月 8月和11月 7月 8月 9月 10月的变化趋势;②风速、pH、水体CO_2、DOC和叶绿素a(Chl-a)浓度是影响CO_2扩散通量时间变化特征的重要因素;③不同参数化方法计算得出的闽江口养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量存在显著差异(P 0. 01),表明模型方法估算养殖塘CO_2扩散通量具有一定不确定性,综合分析认为模型RC01和CW03是估算闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量较为合适的方法.