青藏高原不同气候子区典型湖泊多时间尺度变化的遥感对比研究

青藏高原湖泊作为气候变化的重要指示器,监测高原湖泊水位变化对于准确评估该地区的气候及其对周围水文与环境的影响至关重要。而由于青藏高原地理环境复杂且恶劣,难以对湖泊进行长时间、连续的实地观测,但遥感技术的发展弥补了这个不足。利用多源测高卫星数据可以有效地监测湖泊水位长时序连续变化,促进对青藏高原湖泊气候变化响应特征的理解。基于Hydroweb多源测高水位同化数据,结合气温和降水地面观测资料,从年代际和年际变化、季节性变化以及极端干湿年份等不同时间尺度上对比青海湖和色林错的水位变化特征。并据此探讨了青藏高原湖泊变化的时空异质性,以及处于不同气候子区的湖泊变化响应特征。结果表明：青海湖和色林错水位变化差异较大,青海湖水位从1998年至2004年逐年下降,随着降雨量的增加,从2005年开始水位才开始上涨,直到2018年已经累计涨幅2.95 m;色林错水位从1998年开始,除了2015、2016两年水位有所下降外,一直处于增长状态,尤其前半段2000~2010年水位上涨更为迅速,年增率约0.8 m/a。最后,发现并讨论了青海湖和色林错的水位变化对于不同气候特征的响应规律,为下一步结合遥感观测和水文模型深入开展湖泊变化的驱动机制研究提供了基础。     

CMORPH对青藏高原地区夏季降水的模拟精度研究与修正

利用青藏高原77个地面台站的2003年~2009年夏季(6月~9月)的降水资料,对月尺度和年尺度上CMORPH(Climate Prediction Center morphing)多卫星降水数据的精度进行研究,并引入Sokol模型对年尺度上的CMORPH数据进行修正,旨在为基于卫星降水数据的青藏高原地区气候、水文等方面的研究提供科学依据。研究结果表明:1CMORPH数据对青藏高原降水的时间变化趋势和空间变化趋势的模拟精度较低,且存在明显的时空不稳定性。2不同时间尺度的CMORPH数据在青藏高原东南部的模拟精度要高于其他地区,而喜马拉雅山脉北麓以及青藏高原东北部的模拟精度最低。3CMORPH年数据存在明显的高值高估、低值低估的现象,其模拟值与误差之间的相关系数均在0.53以上。4经过Sokol模型修正后,CMORPH年数据均方根误差明显降低,而相关系数均有不同程度的提高,表明该模型能够提高CMORPH数据对青藏高原地区降水的模拟精度。     

利用Sentinel-1A数据的纳木错湖面月际变化监测北大核心CSCD

针对高原湖泊缺乏月际面积变化监测的问题,基于Sentinel-1A SAR数据,以纳木错湖为实验区,采用面向对象分割方法,通过最大类间方差法(Otsu)确定湖泊提取分割阈值,并结合灰度共生矩阵提取的纹理特征,进行湖泊面积提取并分析其变化情况。结果表明:Otsu法提取水体速度快但提取精度低,基于纹理特征方法提取水体边界清晰但存在误提现象,两种方法相结合提取准确率达到95.12%,精度明显提高;通过分析提取结果得到,2018年12个月纳木错水域面积呈现动态变化趋势,1—3月湖泊面积最小,随后缓慢增加,在9—10月达到年内稳定最大值;气温升高和降水增加是影响湖泊面积变化的主要正向驱动因素,风速的增大是主要负向驱动因素,湖面面积的变化与蒸发量、日照时数相关性不明显。     

基于MODIS和AVHRR数据源的东北地区植被NDVI变化及其与气温和降水间的相关分析 

基于逐像元一元线性回归模型,应用MODIS NDVI数据对AVHRR-GIMMS NDVI进行时间序列拓展,拓展序列通过一致性检验,基于所建立的1982~2009年植被年最大NDVI数据集,在GIS平台上进行了植被NDVI变化和NDVI与年平均气温、年降水量之间的相关分析。研究结果表明:过去28 a间,植被年最大NDVI呈3个变化阶段:1982~1992年呈小幅上升趋势,1992~2006年呈缓慢下降趋势,2006~2009年呈缓慢回升态势。由空间变异分析得出NDVI变化相对大的区域主要分布在内蒙干旱和半干旱区。21世纪初和20世纪90年代相对于80年代NDVI值升高,3个阶段平均NDVI变化幅度为±0.3。 20世纪初,赤峰地区以及松嫩平原西部地区植被NDVI呈轻度增加的面积占全区6.45%。植被年最大NDVI与年平均气温、年降水量相关性空间差异明显。偏相关系数绝对值,气温大于降水的像元数占54%;综合分析,较降水而言,气温是东北全区植被年最大NDVI的主控影响因子。对于不同植被类型年最大NDVI,受气温影响强度由大到小依次为:森林>草地>沼泽湿地>灌丛>耕地;受降水影响按草地>耕地>灌丛>沼泽湿地>森林依次减弱。     

基于遥感的NDVI与气候关系图式研究

利用1983～1992年逐月的NOAA/AVHRR归一化植被指数（NDVI）数字影像，计算了中国NDVI动态变化与气温、降水变化的相关关系，在此基础上，分析了中国NDVI变化的区域分异规律，其结果表明：东北地区、内蒙东部以及青藏高原对降水的敏感度较高，而广大的华南平原、黄淮地区和新疆西部对气温的敏感度较高；我国陆地NDVI变化特征从东南到西北，呈现不同驱动因子及强度，且具有明显的地带状分布规律，经研究表明中国1983～1992年间NDVI变化空间差异存在气温、降水、气温降水共同驱动等3种变化图式，利用该图式可进一步表明中国NDVI变化气候驱动的区域差异规律。     

利用多源数据分析呼伦湖地表与地下水的动态变化

湖泊对揭示区域环境演变特征与规律具有重要意义。为研究近30 a呼伦湖地区地表水面积与地下水水储量的变化,利用Google Earth Engine（GEE）云平台处理了1986~2018年间所有Landsat卫星影像。结合卫星测高所获得的水位数据,得到呼伦湖的水体面积长时间变化序列,并将其划分为4个阶段：2000年之前的平稳扩张阶段,2000~2012年的骤减阶段,2013~2015年为迅速回升阶段,2016年之后的稳定阶段。在此基础上,综合利用降水、蒸发以及河流流量等模型数据对其变化原因进行了全面分析,揭示了3个因素在4个阶段所发挥的不同作用。最后,利用水量平衡公式推算出地下水储量变化,分析了（1986~2013年）呼伦湖地下水水储量变化趋势,结果表明该地区地下水水储量持续减少。     

基于遥感的西藏S301公路沿线湖泊变化研究

西藏S301公路联结那曲和阿里地区,东接青藏铁路、G109线青藏公路及G317线川藏北线,西接G219线新藏公路,是西藏“三纵、两横、六个通道”骨架公路网中的北横线西段,是通往阿里地区的重要通道之一,其路网地位和作用十分重要。该公路经过地区湖泊纵横,在全球气候变暖、冰川融化退缩和冻土退化的背景下,湖泊水位上涨给公路带来许多隐患。利用1970~2000年来的地形图、航空相片和多时相TM卫星遥感资料对西藏S301公路沿线的湖泊变化进行了遥感综合分析,并对湖泊变化对公路的影响进行了研究。结果表明,在1970~2000年期间,西藏301公路沿线的湖泊以扩张为主,部分湖泊的水位上升对西藏301公路已造成较大影响,此公路的改扩建工程一定要考虑公路沿线湖泊水位上升所带来的影响。     

我国西北干旱区湖泊变化时空特征

以西北干旱区1990、1999、2007和2015年4个时期Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为基础,运用水体指数获取104个面积大于1km2湖泊数据,并分析湖泊变化的驱动机制。研究表明:(1)1990~2015年西北干旱区湖泊面积整体呈"增加"的状态,其中1999~2007年湖泊面积扩张速度最明显;(2)西北干旱区湖泊整体呈扩张趋势,存在明显的区域差异,面积呈先减少后增加趋势的湖泊数量最多,分布也最广。面积持续减少的湖泊数量较少,团状分布在腾格里沙漠腹地;(3)降水和温度是影响湖泊变化的两个重要因素。高山湖泊面积变化稳定,湖泊面积变化与降水、温度和蒸发量具有较好的一致性,人类活动对湖泊面积变化影响微乎其微。而平原湖泊面积变化则受自然因素和人类活动共同影响。沙漠湖泊面积则是气候变化与地下水补给源变化共同作用的结果。研究整体提高西北干旱区湖泊时空变化特征的认知,并将为本区湖泊变化研究和环境保护提供合理依据。     

基于EVI2和多趋势分析法的高原草地植被物候动态监测研究

基于EVI2数据集提取青藏高原草地植被的物候信息,分析青藏高原草地返青期(Start of Growth Season,SOG)、枯黄期(End of Growth Season,EOG)和生长季长度(Length of Growth Season,LOG)的空间分布格局及近30 a来青藏高原草地物候的时空动态变化特征。结果表明:青藏高原的草地物候由东南向西北呈现出明显的区域性差异。其中,高原东部和西北部地区的草地植被返青时间早于中部和西南部地区,而枯黄时间却晚于中部和西南部地区,生长季长度较中部和西南部地区长。同时,青藏高原物候变化趋势在东西部地区的差异十分明显。草地植被返青提前的区域主要集中在高原的东部,提前速率为0.49 d/a(R~2=0.54)。草地植被物候分布和变化趋势在不同海拔和坡向上的差异也十分显著。海拔每升高1 000 m,草地SOG推迟4 d,EOG提前5 d,LOG缩短9 d。随海拔的升高,草地SOG的推迟速率逐渐增加,LOG变化速率呈现出逐渐减小的趋势。此外,南坡草地SOG较北坡晚,其LOG较北坡、东坡和西坡的短。北坡草地SOG平均推迟速率低于南坡。     

青藏高原玛旁雍错和拉昂错水色差异遥感分析

湖泊水色是湖水光学性质之一,青藏高原地区由于其特殊的地理条件,不同湖泊水色差异十分明显。选取藏南地区玛旁雍错和拉昂错作为研究对象,从二者水色差异的遥感图像表征出发,充分借助遥感手段,对造成差异的因素进行分析。结果表明,补给和蒸发的差值不同,使湖内盐分等物质的积聚不同,进而造成二者水色的差异。该方法为青藏高原地区难以获得有效资料湖泊的研究提供了一种新思路。