4～10月藏北地区地表植被参数的卫星遥感研究

利用MODIS可见光和近红外1~3波段的卫星资料推算得到“全球能量水循环之亚洲季风青藏高原实验”(GAME/Tibet)实验区4~10月季风前后的地表植被参数的变化情况,并将其与NOAA-14 AVHRR卫星资料分析得到的实验区的植被参数进行了比较。同时分析了不同算法在青藏高原的适用性。     

卫星遥感敦煌地区地表特征参数研究

卫星遥感在研究沙漠化地区非均匀地表特征参数时有其独到的作用。本文提出了一个基于Landsat-7 TM资料推算沙漠化地区地表特征参数的方案，并把其用于中国西北地区“我国重大气候和天气灾害形成及预测理论的研究”的敦煌试验区，并且利用3个景Landsat-7 TM资料进行了分析研究，得到了一些有关沙漠化地区非均匀地表区域地表特征参数(地表反射率、地表温度、修正的土壤调整植被指数MSAVI和植被覆盖度)的新概念。     

卫星遥感确定沙特阿拉伯吉达地区非均匀地表区域地表参数和能量通量

对临海沙漠地区非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)的研究,是一个十分重要但又是一个难点问题。本文提出了1个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其应用于沙特阿拉伯吉达地区,利用1个景的陆地资源卫星Landsat-7E^TM^ 资料进行了分析研究,得到了一些有关临海沙漠地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的新概念。最后讨论了所提出的参数化方案的适用范围和需改进之处。     

用NOAA/AVHRR探测地表反射率和NDVI的订正及误差分析

NOAA/ AVHRR反射率和标准化差值植被指数 (NDVI) 资料在气象、水文等领域都有广泛的应用。但因为地表双向反射和大气对可见光和近红外辐射的影响, 即使在地表没有变化的情况下, 卫星探测到的反射率和NDVI也有很大的变化。在除云处理和NOAA-14/AVHRR衰减校准的基础上, 利用6S模式对NOAA-14/AVHRR可见光和近红外反射率及NDVI资料进行了大气订正, 并利用Roujean和Rahman模式在大气订正后进行了双向反射订正。大气订正使可见光反射率减小3.34(反射率单位), 近红外反射率增加3.43(反射率单位), NDVI增加了0.22, 分别占各自平均值的78.2%, 15.9%, 35.5%。双向反射订正对NDVI的绝对值影响不大, 但消除了反射率和NDVI的不规则变化, 订正后能够较好地反映森林植被的物候效应。对各订正参数进行了误差分析, 结果表明订正对太阳和卫星天顶角的误差最敏感。     

大气科学2004年第28卷总目次

第 1期关于末次盛冰期青藏高原大范围冰盖存在可能性的再研究姜大膀　王会军　郎咸梅 ( 1 )…………季风及季风与西风带相互关系的数值模拟研究左瑞亭　曾庆存　张　铭 ( 7)………………………卫星遥感藏北高原非均匀陆表地表特征参数和植被参数…………………………………………马耀明　刘东升　苏中波　李召良　MassimoMenenti　王介民 ( 2 3)………………………………海峡两岸及邻近地区暴雨试验 (HUAMEX)期间暴雨过程及环流特征研究陈　红　赵思雄 ( 32 )……地球轨道偏心率变化对东亚季风气候模拟的影响郑益群　于　革　王苏民 ( 4…     

中国西部云和积雪的多通道特征和识别

由于云与雪具有类似的辐射特性——高反射率与低亮度温度,利用目前的业务气象卫星扫描辐射计资料,用客观方法识别单个像素所对应的是雪还是云仍是一个十分困难的问题。本文利用NOAA-9和NOAA-11日间所有5个通道的AVHRR资料,分析了中国的西部——青藏高原及戈壁、沙漠等地区云和地表雪的多通道辐射特征,并采用多阈值法,结合实例进行了云、雪及背景地表的识别分类试验。分析结果表明,AVHRR第3通道的测量值经过适当处理后对识别云和地表积雪是十分有意义的。     

干旱及半干旱地区地表能量通量的卫星遥感参数化

对干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表能量通量的研究是一个十分重要但又是一个难点问题。作者提出了一个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其用于中国西北地区“我国重大气候和天气灾害形成和预测理论的研究”(国家重点基础研究发展规划项目G1998040900,1999-2003)的“敦煌试验”区和“黑河试验”(HEIFE,1989-1994)区,并利用4个景(“敦煌试验区”:2000年6月3日-初夏、2000年8月22日-夏末和2001年1月29日-冬天:“黑河试验”区:1991年7月9日-夏季)的陆地资源卫星Landsat5 TM和Landsat-7 TM资料进行了分析研究,得到了有关干旱及半干旱地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的分布图像。最后还讨论了参数化方案的适用范围和需改进之处。     

利用ASTER数据估算西藏一江两河地区地表特征参数

利用ASTER数据估算了2001年11月27日西藏中部一江两河地区(包括雅鲁藏布江中游和拉萨河、年楚河中下游地区)的代表日喀则地区地表特征参数(地表温度T、地表反照率r、归一化植被指数NDVI和植被覆盖度Pv),研究表明,卫星所得到的地表参数分布范围较广,能很好地反映该区域的地表状况。ASTER遥感数据在青藏高原有较好的适用性。     

非均匀陆面条件下区域蒸散量计算的遥感模型

非均匀陆面条件下的区域蒸散计算是一个复杂的问题。文中首先在利用遥感资料求取地表特征参数 (如植被覆盖度、地表反照率等 )的基础上 ,建立了裸露地表条件下的裸土蒸发和全植被覆盖条件下植被蒸腾计算模型 ,然后结合植被覆盖度 (植被的垂直投影面积与单位面积之比 )给出非均匀陆面条件下的区域蒸散计算方法。实测资料验算表明该模型具有较高的计算精度。文章最后利用该模型对中国北方地区的蒸散量进行了计算 ,并对该研究区蒸散的特点进行了分析     

基于AVHRR和VIRR数据的改进型Becker“分裂窗”地表温度反演算法

为了将基于NOAA-9/AVHRR数据提出的Becker和Li的“分裂窗”地表温度算法成功地应用于长序列NOAA/AVHRR和FY 3A/VIRR数据的地表温度反演,为气候变化研究提供长序列、高精度、高分辨率的地表温度数据集,从辐射传输方程出发,首先利用MODTRA 4.1模式模拟了多种地表和大气状态下的光谱辐亮度数据,并结合AVHRR和VIRR通道4、5的光谱响应函数建立了温度数据集(TS,T4,T5);然后,基于该数据集采用最小二乘法重新计算了Becker和Li算法中的各参数,提出了一个适用于NOAA/AVHRR和FY-3A/VIRR数据的改进型Becker和Li分裂窗地表温度反演算法;并利用改进型算法对2008年4月27日03时12分(世界时)观测的一景覆盖北京地区的NOAA-17/AVHRR数据进行了地表温度的反演,将反演结果与日本东京大学提供的同地区、同时相的MODIS地表温度产品进行了对比分析.结果表明,两种地表温度产品的相关系数为0.88,均方根偏差(RMSD)为2.1K;在两种地表温度差值图像的频率直方图上有69.6％的像元的值在±2K之内,37％的像元的值在±1K之内.     

Diurnal and inter-monthly variation of land surface heat fluxes over the central Tibetan Plateau area

Summary The energy and water cycle over the Tibetan Plateau play an important role in the Asian monsoon system, which in turn is a major component of both the energy and water cycles of the global climate system. Using field observational data observed from the GAME/Tibet (GEWEX (Global Energy and Water cycle Experiment) Asian Monsoon Experiment on the Tibetan Plateau) and the CAMP/Tibet (CEOP (Coordinated Enhanced Observing Period) Asia-Australia Monsoon Project (CAMP) on the Tibetan Plateau), some results on the local surface energy partitioning (diurnal variation, inter-monthly variation and vertical variation etc.) are presented in this study.The study on the regional surface energy partitioning is of paramount importance over heterogeneous landscape of the Tibetan Plateau and it is also one of the main scientific objectives of the GAME/Tibet and the CAMP/Tibet. Therefore, the regional distributions and their inter-monthly variations of surface heat fluxes (net radiation flux, soil heat flux, sensible heat flux and latent heat flux) are also derived by combining NOAA-14/AVHRR data with field observations. The derived results were validated by using the ground truth, and it shows that the derived regional distributions and their inter-monthly variations of land surface heat fluxes are reasonable by using the method proposed in this study. Further improvement of the method and its applying field were also discussed.     

甘肃马衔山区陆面过程与降水的研究

采用定西的麦田微气象观测,定西、兰州的辐射观测和马衔山区34个气象、水文和雨量站的气候资料,结合NOAA-16卫星的AVHRR资料以及反演的地表植被盖度和反射率,并用SEBAL算法推导出夏季地表净辐射、感热、潜热、土壤热通量密度的区域分布特征,并分析陆面过程对降水的影响。结果表明:本区降水的空间分布与夏季植被盖度对应最好,相关系数高达0.722,其次是土壤热通量和潜热通量,相关系数分别为-0.65和0.615。这表明森林通过降低地表反射率和表面温度,不仅增加地表净辐射,而且减少其用于感热和土壤热通量的消耗。由于林区地表水分多,从而将接收较多的太阳辐射能主要用于蒸散,增加边界层中的水汽。故林区降水远大于植被稀疏的半干旱黄土梁。     

Estimation of Land Surface Temperature over the Tibetan Plateau Using AVHRR and MODIS Data

Estimation of large-scale land surface temperature from satellite images is of great importance for the study of climate change. This is especially true for the most challenging areas, such as the Tibetan Plateau (TP). In this paper, two split window algorithms (SWAs), one for the NOAA’s Advanced Very High Resolu-tion Radiometer (AVHRR), and the other for the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), were applied to retrieve land surface temperature (LST) over the TP simultaneously. AVHRR and M...     

Using MODIS and AVHRR data to determine regional surface heating field and heat flux distributions over the heterogeneous landscape of the Tibetan Plateau

In this study, a parameterization methodology based on Advanced Very High-Resolution Radiometer (AVHRR), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), and in situ data is proposed and tested for deriving the regional surface heating field, sensible heat flux, and latent heat flux over a heterogeneous landscape. In this case study, this method is applied to the whole Tibetan Plateau (TP) area. Four sets of AVHRR data and four sets of MODIS data (collected on 17 January 2003, 14 April 2003, 23 July 2003, and 16 October 2003) were used in this study to make comparisons between winter, spring, summer, and autumn values. The satellite-derived results were also validated using the “ground truth” as measured in the stations of CAMP/Tibet (Coordinated Enhanced Observing Period (CEOP) and Asia–Australia Monsoon Project on the Tibetan Plateau). The results show that the surface heating field, sensible heat flux, and latent heat flux in the four seasons across the TP are in close accordance with its land surface status. These parameters range widely due to the strongly contrasting surface features found within the TP region. Also, the estimated surface heating field, sensible heat flux, and latent heat flux all agree with the ground truth data, and usually, the absolute percentage difference between the two sets of data is less than 10 % at the validation stations. The AVHRR results were also in agreement with the MODIS data, with the latter usually displaying a higher level of accuracy. We have thus concluded that the proposed method was successful in retrieving surface heating field, sensible heat flux, and latent heat flux values using AVHRR, MODIS, and in situ data over the heterogeneous land surface of the TP. Shortcomings and possible further improvements in the method are also discussed.     

AVHRR分裂窗算法反演高山草甸地表温度精度评估

利用理塘县高山草甸地表温度实测数据,分析6种常用AVHRR分裂窗算法的精度,为青藏高原地区地表温度的卫星反演提供技术支持.结果表明：6种常用AVHRR分裂窗算法反演地表温度与实测值之间有很好的线性正相关关系,反演温度与实测温度最大偏差3.36K,最大平均绝对误差2.25k,最小平均绝对误差0.77K.给出了反演高山草甸地表温度的AVHRR分裂窗算法建议.     

地表反照率与高原夏季风爆发关系分析

利用2000～2016年MODIS地表反照率和ECMWF/ERA-Interim再分析资料,选取有代表性的高原季风指数DPMI,统计分析了青藏高原地表反照率与高原季风之间的联系,结果表明:1)11月高原地表反照率大小与次年高原夏季风爆发存在密切关系:11月高原地表反照率偏低(高),次年4月高原夏季风爆发偏早(晚),强度偏强(弱)。2)可能的影响机制为:当前期11月高原地表反照率偏低时,后期高原主体对大气的感热加热信号更强,从而引起4月高原上空近地面层上升运动明显加强,这有利于热量向高空传输,导致对流层加热作用加强,高原上空对流层温度偏高,使得高原季风环流系统加强,最终导致高原季风季节变化相应提前;反之亦然。