冠层结构对亚热带常绿林光能利用效率估算的影响

利用遥感方法可以使用光化学植被指数（PRI）在叶片尺度表征光能利用效率（LUE）的动态变化,但在冠层尺度上,森林植被冠层结构是影响LUE估算精度的关键因素之一。利用2014-2015年中国科学院广东省鼎湖山森林生态试验站自动多角度高光谱观测系统的光谱反射数据,分别计算常绿阔叶林PRI、归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和优化比值植被指数（MSR）。基于通量观测计算的LUE,分析不同表征冠层结构的植被指数对于LUE与PRI拟合精度的影响,并利用不同类型植被指数的组合,构建多元线性回归模型。研究结果表明：（1）亚热带常绿阔叶林冠层结构型植被指数与冠层尺度PRI具有显著的相关性,其中MSR与PRI相关性较为显著（R²=0.40,P<0.01）;（2）在植被冠层密度较大、LAI较高（即高NDVI和MSR）时,PRI对于表征LUE的动态变化更具优势;（3）利用NDVI、EVI、MSR和PRI所构建的估算LUE的多元回归模型,能将LUE估算精度提高18.14%,对于冠层结构变化活跃期（1-5月）,能将LUE估算精度提高54%。研究认为利用冠层结构参数能够进一步改进PRI对LUE的估算精度,提升遥感精确评估亚热带常绿林生产力的能力。     

基于数据同化的太湖叶绿素多模型协同反演

在国内外众多学者的不懈努力下,开发了大量的水质参数遥感估算反演模型,但不同的模型都具有其"局限性",只能从某个层面反映"真值".基于上述考虑,本研究发展了基于数据同化方法的太湖叶绿素a浓度多模型协同反演算法.利用2006~2009年太湖野外实测水体高光谱遥感反射率数据,构建了7个叶绿素a浓度反演模型;通过模型精度对比,最终遴选出6个适宜的叶绿素a浓度反演模型.进而使用不同模型组合,进行多模型协同反演.结果表明:1多模型协同反演算法的反演精度要高于单模型反演的反演精度,最优MAPE仅为22.4%;2随着参与多模型协同反演的模型个数的增加,其反演精度也逐渐提高,MAPE均值从25.6%降低到23.4%,RMSE均值从15.082μg·L-1降低到14.575μg·L-1,相关系数R均值从0.91提升到0.92;3通过对多模型协同反演产品的置信区间进行计算,可以有效地估算产品精度和误差,同时使得获取全湖反演叶绿素a浓度的误差空间分布情况成为可能.     

太湖东部湖湾大型水生植物分布对水质的影响

调查了太湖东部湖湾(贡湖湾、光福湾、渔洋湾)秋季沉水与浮叶植物的种类组成、覆盖度及水体理化性质,分析了大型水生植物的生长与分布对湖水总氮、总磷、透明度与叶绿素(Chl-a)等水质因子的影响.结果表明,太湖东部不同湖湾大型水生植物的分布状况具有明显差异,其分布频度在4.8%~95.2%,并以马来眼子菜分布频度最高.大型水生植物的生长对水体营养盐含量、理化因子等具有较为明显的影响,水生植物生长区湖水不同形态营养盐含量均低于无水生植物生长区,其总氮与总磷平均含量分别低约39%与51%.此外,蓝藻水华首先会在有水生植物生长的区域堆积,且沉水植物生长优势区蓝藻水华堆积程度要高于浮叶植物生长优势区,表现为该区域Chl-a平均浓度最高,达11.15mg/L,而浮叶植物区Chl-a平均浓度为9.98μg/L,无水生植物区的水华堆积程度最低,其Chl-a平均浓度为7.19mg/L.因此,针对不同水生植物生长区,其水体富营养化治理策略亦不同.     

NOAA卫星云雾自动检测和修复方法

云雾在时间和空间上具有不稳定性。不同高度、厚度、面积和太阳高度角情况下，NOAA卫星可见光波段的海面反射率和红外波段亮度温度都不相同。据此，根据云雾光谱和红外特征，研究并找出了可见光波段海面最小反射率、云雾区最大反射率与云雾最佳判别阈值之间的关系，得出了不同月份东海海面最低温度和NOAA卫星红外波段亮温特征；通过采用光谱和结构分析相结合的方法，研究和研制了NOAA气象卫星云雾自动检测和修复模型，取得了较好的运行和检测、修复效果。     

非分散红外法应用于在用柴油车NOx排放检测的研究

柴油车排放的NO_x量大且占比高,污染状况不容忽视。针对目前柴油车排放环保定期检验中缺少NO_x检测方法和标准的情况,采用非分散红外法对210辆柴油车NO_x排放进行实测。结果显示,加载减速检测工况中80%VelMaxHP工况点可用于柴油车NO_x排放检测,有利于识别高排放车辆。该方法的推广应用,将为今后柴油车后处理装置的效果监管和车辆NO_x实际排放的日常检测提供重要技术支撑。     

天地一体化遥感监测大气污染技术进展

天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感监测技术发展现状,对相应的平台建设、算法研发及应用实例进行介绍.结果表明:①可通过地基观测网络实时连续监测大气污染物的浓度（柱总量）/廓线信息,目前国内组建并运行了CNEMC空气质量监测网络和USTC地基遥感网络.②可通过紫外-可见波段卫星载荷获取全球/区域尺度大气污染物的浓度（柱总量）/廓线产品,GF-5搭载的EMI填补了国内该类载荷的空白,基于DOAS（BOAS）的柱总量反演算法、基于OE的垂直廓线反演算法是当下国际主流业务算法.③天地一体化遥感监测技术以高精度、广覆盖、准定位的优势得到快速发展,可为亟需解决的大气污染治理成效评估、作用机理研究、区域传输测算及精准溯源等难题提供技术支持.研究显示,天地一体化遥感监测技术需以应用化和业务化为导向,加快观测平台硬件建设,加强相关反演算法研发,深入融合多平台数据,全面推进大气遥感监测技术的立体化和系统化发展.      

降水波动对呼伦贝尔草甸草原初级生产力年际动态影响

降水是控制草原植被生产力最关键的因素. 为探明降水量在不同时间尺度上的波动及其对草原植被的响应机制,以呼伦贝尔草甸草原为研究对象,选用反映年际降水量波动的降水集中度和偏离期2个因子,将以地面光谱生物量模型计算获得的草甸草原植被NPP(net primary production,净初级生产力)与不同周期降水量和降水波动因子建立回归模型,分析年际降水量波动对草甸草原植被NPP的影响. 结果表明:①在呼伦贝尔草甸草原区,以年内4—7月为关键期,P_k(关键期累积降水量)对草甸草原植被NPP的影响最大,C_dk(关键期降水集中度)平均值为0.439±0.182,d_k(关键期降水偏离期)平均值为31.6 d,变幅为-3.6~94.2 d. ②以P_k和以旬为单位的C_dk、d_k构建的草甸草原植被NPP估算模型,y=-52.11+88.957C_dk+0.724d_k+0.953P_k,能较好地反映草甸草原植被NPP与降水波动之间的关系,模型估测精度可达91.0%. 因此,在半干旱草原区,利用基于遥感植被反射光谱构建的NPP模型计算草甸草原植被NPP具有较高的可信度,并且与样方调查结果有极高的关联性.      

岩溶地表河旱季有色溶解有机质组成及来源:以金佛山碧潭河为例

岩溶水体中的有机碳汇是岩溶碳汇的重要组成部分,为探明地处亚热带的岩溶地表河——碧潭河水体CDOM的组成及来源,于2017年1~3月开展从上游至下游9个点位的调查,利用三维荧光光谱结合紫外-可见吸收光谱以及常规水化学指标,分析碧潭河CDOM组成和来源及其影响因素.结果表明:(1)碧潭河水体中HCO_3~-的质量分数70%、Ca~(2+)+Mg~(2+)的质量分数80%,为主要阴阳离子,水化学性质主要受岩石风化作用的影响;(2)水体CDOM在旱季主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类酪氨酸(C3)组成,FI、BIX、HIX以及β:α的平均值分别为2.06、0.87、4.35和0.69,较高的FI、BIX、β∶α以及较低的HIX显示碧潭河水体CDOM在旱季整体而言具有较强的自生源特征;(3)水体中DIC质量浓度与C2、C3荧光强度得分的相关性系数分别为0.515(P0.05)和0.644(P0.01),表明水生生物光合作用固定DIC对水体中CDOM的形成起到重要作用,该过程是对岩石风化碳汇的转换和稳定.     

秦岭北麓河流夏季有色溶解有机物分布特征及影响因素

以秦岭北麓辋川河水体为研究对象,利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱结合平行因子分析法解析了夏季辋川河水体有色溶解性有机质(CDOM)的组成结构,并探讨了水体有色溶解性有机质的来源,运用冗余分析法和Pearson相关性分析阐明了光学参数与水质参数的相关性.结果表明,①辋川河水体CDOM由类色氨酸组分C1(245, 300/335 nm)、短波类腐殖质组分C2(240, 320～340/405 nm)和长波类腐殖质组分C3(270, 350～370/470 nm)组成,其中组分C1与C2具有一定的同源性(r=0.859,P0.001).②CDOM吸收系数α(355)表明辋川河水体CDOM浓度处于较低水平,并且α(355)与DOC浓度相关性显著(r=0.850,P0.001),这有利于建立DOC反演模型.③水体荧光指数FI(2.36±0.20)、HIX(3.66±2.47)、BIX(1.56±0.82)和新鲜度指数(β:α)(1.33±0.62),以及光谱斜率比S_R(0.76±0.25)表明,辋川河水体CDOM呈现强自生源、低腐殖化和非陆源的特征.④冗余分析结果表明类腐殖质组分(C2、C3)受藻类代谢和微生物作用影响,而类色氨酸组分(C1)与陆源输入有关,类色氨酸组分C1与DTN呈负相关关系,类腐殖质组分C2和C3与TP、DTP和DOC呈现正相关关系.本文阐明了夏季秦岭北麓河流水体有色溶解有机质的特征及影响因素,为秦岭流域水体治理提供理论依据.     

汽车尾气净化催化剂Ag-ZSM-5选择性催化还原NO

评价了Ag-ZSM-5分子筛催化剂选择性还原NO的活性,并运用原位漫反射红外光谱研究NO在该催化剂上的选择性还原机理.结果表明,以丙烯为还原剂,有O₂(3.6%)存在时,Ag-ZSM-5有良好活性,在773K时N₀还原成N2的转化率达68.8%.基于漫反射红外光谱,认为N₀还原为N2的过程中,NO以NO_x吸附态形式与丙烯的活化物种C_xH_y或C_xH_yO_z反应,生成有机-氮氧化物(R-NO₂或R-ONO)中间体,再进一步反应,最终生成N₂;催化剂表面形成有机-氮氧化物是关键步骤,Ag的作用是促进形成NO_x,O₂ 的作用是促进C₃H₆活化及NO转化成Nox,并且O₂是有效产生有机-氮氧化物不可缺少的条件.