基于长时间序列MODIS数据的鄱阳湖湖面面积变化分析

湖泊是气候、水和生物地球化学循环的关键组分,遥感观测有助于获得湖泊面积变化及对环境的响应信息。本文基于长时间序列遥感观测提出了一种利用像元水淹没/陆地出露比例的湖面变化分析算法,并应用于鄱阳湖的湖面提取及变化分析。首先,用全年遥感数据合成获得当年最大湖面;然后,在此最大湖面范围内,识别出每景数据的水体和陆地状态;最后,统计一定时期内每个像元的水淹没比例,并据此分析湖泊的年际和季节变化特征。该算法的最大优势是克服了云的干扰,以及湖面快速变化造成的年际变化对比分析困难问题。算法应用于2000-2010年MODIS观测,分析结果表明,本算法检测出的湖面面积与鄱阳湖水文站水位观测资料非常一致;算法可以获得鄱阳湖湖面面积的显著季节变化信息;2000-2010年间,鄱阳湖湖面面积在丰水期未发现有规律的变化;在枯水期,2003年后湖面面积急剧减小。     

中国近海浮游植物叶绿素、初级生产力时空变化及其影响机制研究进展

综合分析中国近海不同海域浮游植物的时空分布和季节变化特征研究,概述该海域浮游植物叶绿素和初级生产力研究。受复杂的物理环境场、生物地球化学作用等综合影响,不同海域Chl-a和初级生产力具有显著的时空变化特征:空间上,叶绿素浓度表现为近岸高离岸低、离岸海域随纬度增加呈升高趋势;时间上,大体呈现明显的季节变化特征,北部季节特征尤为明显,其中叶绿素浓度及生产力的季节最大值在南海出现在冬季,而在中国北部海域逐渐变化为春季。影响浮游植物生长的主要因素有营养盐、温度、光照、陆源输入、季风、环流、涡旋等,不同海域、不同季节浮游植物生长的限制因子有差异。另外,由于遥感数据的精度以及现场观测航次的频率较低和站位布置较为稀疏影响了上述机制的探讨,因而浮游植物生长的主要调控机制仍待进一步研究。     

基于MGIS与MODIS SST数据的黑潮海表温度锋特征分析

本文利用我国自主研发的海洋地理信息系统软件MaXplorer,以黑潮为例,阐述了基于过程的海洋形态特征提取方法,利用VC++,对MODIS水星SST时间序列数据进行海表温度锋抽取,并分析了2003年东海黑潮表层温度锋位置的季节性变迁。结果表明,东海黑潮表层温度锋位置的季节性变化不大,只是在台湾东北部海域和北纬30°附近海域季节性变化比较活跃,由于夏季东海表层水温比较均匀,基本保持在28℃以上,温度锋位置难以确定。其他3个季节温度锋的位置由于受海底地形的影响,基本保持在200m等深线附近的陆坡区,而在台湾岛东北部有一个明显的先是气旋,后是反气旋的弯曲,冬季的温度锋位置相对稍偏东,秋季的温度锋路线比较曲折。     

基于DEM修正的MODIS地表温度产品空间插值

地表温度是资源环境、气候变化、陆地生态系统等科学研究的重要参数之一。MODIS LST（Land Surface Temperature, LST）产品是地表温度相关研究的重要数据源。而现有MODIS LST产品均存在云覆盖区域,因此云覆盖区域地表温度估计已成为热红外遥感的前沿性研究难题。为解决MODIS LST产品云遮挡区域地表温度信息缺失,以秦岭地区为研究区,选用2001-2017年的MOD11A2数据,在传统的反距离权重（IDW）、规则样条函数（SPLINE）、普通克里金（OK）、趋势面（TREND）空间插值方法中引入高程因子,通过反复试验形成基于DEM修正的MODIS LST空间插值方法。分析空间插值结果表明： ① 空间插值精度由高到低为：OK>SPLINE>IDW>TREND,基于DEM修正后精度分别提高了约0.38、0.31、0.32和0.78℃; ② 空间插值结果的精度呈现季节差异,夏季6、7、8月的精度较高,1月的精度最低;③ 插值精度与云区的范围存在一定的关系,当云覆盖区域<1.1 km²时,DEM+OK方法的插值误差<0.55 ℃,当云覆盖区域<3.1 km²,插值误差<1 ℃;DEM+SPLINE方法在云覆盖区域<2.7 km²时,插值误差<0.55 ℃,云覆盖区域<10.4 km²,插值误差<1℃;当云覆盖为1.1~2.7 km²时,DEM+SPLINE方法的插值精度高于DEM+OK方法。     

黄河三角洲地区植被变化及其对气温的响应特征

监测植被动态并确定其与气温要素的关系,有助于充分理解区域生态系统对气候变化的响应。目前对黄河三角洲地区的植被研究多以年际展开,分析植被月度变化的研究较少。针对此问题,利用趋势分析和相关分析方法对黄河三角洲地区植被长势对气温月度变化的响应机制进行研究。并对2000—2014年内共13个时段数据进行对比分析,得到研究区域内植被特征变化及其对气温的响应特征,为黄河三角洲生态环境发展及经济政策制定提供一定的参考。     

宁夏不同植被类型NDVI变化特征及其对气候的响应

定量分析植被覆盖变化的驱动机制,探索植被与气候因子之间的关系,对区域生态环境评价和水土保持具有重要意义。基于1998～2019年宁夏归一化植被指数(NDVI),采用趋势分析、偏相关分析和冗余分析方差分解等方法,研究不同植被类型NDVI时空变化特征及其驱动因子。结果表明:①宁夏NDVI整体呈波动上升趋势,NDVI年增长速率为0.007 1 年^-1,春季增长速率最低(0.002 3 年^-1),秋季增长速率最高(0.007 5 年^-1); 针叶林、灌丛和荒漠NDVI在夏季增长速率最大,阔叶林、农田、草原和草甸NDVI在秋季增长速率最大。②在年际尺度上,93.4%的区域NDVI呈现改善趋势; 不同季节内,春季植被退化严重,16.6%的植被面积呈现减少趋势,主要发生在北部引黄灌区,其他季节植被退化的区域集中在银川市周边; ③气候是影响植被变化的主要因素,全年和春季NDVI与温度成正相关关系,夏季NDVI与温度成负相关关系,不同季节内NDVI与降水量均成正相关关系。     

基于Argo海洋观测资料分析2005~2015年全球比容海平面变化的时空特征

利用3家机构（JAMSTEC、SIO、IPRC）发布的Argo海洋温度和盐度数据分析2005~2015年全球SSL在不同时间和空间尺度上的变化特征。结果表明,全球平均SSL（即由海水密度变化引起的）上升速率为1.08±0.38 mm/a;年际信号对SSL变化速率的估算结果存在显著影响,近期（2011~2015年）Argo数据的估算结果（2.16±0.50 mm/a）显著大于早期（2005~2010年）的结果（0.66±0.64 mm/a）。当前Argo产品用于全球平均SSL变化趋势的分析结果较为一致,差异为3家机构所得结果平均值的10%左右;而小尺度上(20°宽纬度带)的计算结果差异很大,能达到平均值的80%。对全球SSL的空间特征的分析结果也显示,3家机构产品估算的海平面比容变化周年振幅和线性速率在更小的尺度(±5°)上存在不可忽视的差异。     

2010年中国西南旱情的时空特征分析——基于MODIS数据归一化干旱指数

近年来,干旱灾害频繁发生,对区域内农业生产和生态环境造成了极大的破坏.为了快速准确地获取大面积地表土壤水分信息用以评估地表受旱程度,本文以2010年年初中国西南大旱为例,运用MODIS可见光-红外波段数据以及像元可信度综合生成了归一化干旱指数(NDDI).同时,结合研究区内地面气象站点实测的土壤湿度数据验证了NDDI对地表土壤湿度的敏感度.结果表明:相比于植被状态指数(VCI)干旱监测模型,NDDI能更加灵敏地对浅层地表干湿变化做出迅速响应.最后,本文利用NDDI分析了2010年年初中国西南大旱旱情发展的时空演变过程,宏观上重现了此次旱情的发展历程,并使用该指数统计了不同时间节点、不同干旱等级下的贵州省土地受旱面积.结果显示:2010年1月- 2010年4月为贵州省旱情最为严重的4个月,平均受旱面积达103 352km2,最大受旱面积达132 257km2,占贵州省总面积的75％以上.同时,旱情等级为重旱的土地面积最大达到88 246km2,占贵州全境土地面积的50％以上.     

基于MOD16产品的我国2001-2010年蒸散发时空格局变化分析

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于MODIS全球蒸散发产品(MOD16),分析了2001-2010年我国陆面蒸散发的时空格局变化,得出以下结论：(1)站点尺度和流域尺度的精度验证结果表明,MOD16产品对于我国森林、农田生态系统类型,以及辽河、海河、黄河和淮河流域的模拟精度较高;(2)2001-2010年,我国年均蒸散发为532±10 mm,年内蒸散值变化最大的是东北区,月均蒸散变异系数为0.87,而西北区变化幅度最小,变异系数为0.19;(3)2001-2010年,我国陆面蒸散发年际变化总的趋势不明显,占陆地面积11.2%区域的蒸散发呈显著减少趋势(p<0.05),主要分布在青藏高原中部,内蒙古中东部地区及新疆北部,只有2.3%的区域的蒸散发增加趋势显著,(p<0.05),主要分布在黄土高原地区、黄淮海平原及东北平原;(4)通过对比干旱指数变化趋势、植被指数变化趋势图可以看出,蒸散发显著减少的区域主要分布于干旱加剧的半干旱地区,而蒸散发显著增加的区域主要位于植被变好的地区。     

全国水温台网井水温度2008年动态及其汶川地震前后的异常变化

在全面收集与系统分析全国水温台网近300口观测井2008年动态的基础上,梳理出井水温的正常年动态与固体潮,并进一步识别与分析2008-05-12汶川MS8.0地震震前、震时及震后的异常变化;归纳出全国井水温动态的正常年动态类型、特征及水温潮汐的基本特征,识别出汶川地震前14口井出现的异常,并分析该异常的形态与时空分布特征;分析125口井的同震响应与震后变化特征,进一步论证利用井水温动态监测地震前兆的可能性与存在的问题,提出把现有的水温观测网进一步改造与升级、开拓地壳热动态与地震活动关系观测与研究的创新思路。     

Silicon limitation on primary production and its destiny in Jiaozhou Bay, China VI： The ecological variation process of the phytoplankton

1 INTRODUCTION In a marine area, temporal and special variation in phytoplankton growth is closely related with that of light, water temperature and nutrient. The key study in this paper is how environmental factors in- cluding light, water temperature an…     

DYNAMIC VARIATIONS OF WATER QUALITY IN TAIHU LAKE AND MULTIVARIATE ANALYSIS OF ITS INFLUENTIAL FACTORS

ＤＹＮＡＭＩＣ　ＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳ　ＯＦ　ＷＡＴＥＲ　ＱＵＡＬＩＴＹ　ＩＮ　ＴＡＩＨＵ　ＬＡＫＥ　ＡＮＤ　ＭＵＬＴＩＶＡＲＩＡＴＥ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＯＦ　ＩＴＳ　ＩＮＦＬＵＥＮＴＩＡＬ　ＦＡＣＴＯＲＳＤＹＮＡＭＩＣＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳＯＦＷＡＴＥ...     

Application of MODIS data in monitoring suspended sediment of Taihu Lake,China

Application of MODIS in ocean color is mainly based on bands 8-16 with the spatial resolution of 1 000 m.This spatial resolution,however,can not meet the application demand of inland waters where the areas are relatively small.With the assumption of the black water at shortwave infrared(SWIR) wavelengths(>1 000 nm),we first propose an atmospheric correction method for bands 1 and 2 with their spatial resolution of 250 m,and we then establish a quantitative retrieval model for suspended sediment concentratio...     

GRAIN PRODUCTION AND CLIMATIC VARIATION IN TAIHU LAKE BASIN

Before the end of the Ming Dynasty to the early of the Qing Dynasty, climate was warm, and heat energy was plentiful, so double-cropping of rice in Taihu Lake basin could grow without any protection. Later the global climate entered the Little Ice Age, the double-cropping of rice was extirpated nearly, grain output decreased heavily. After the Little Ice Age, although, the global climate got warm, sometimes, the thermal condition was enough for two crops no three crops one year throughout the period. So both the area and output of of double-cropping of rice was fluctuated with variation of cold/ warm. The condition of heat energy, with the movement of climatic zone, becomes a sensitive factor effecting grain production. Recently, as CO2concentra-tion in atmosphere is increasing, climate is getting warm. With the comprehensive effect of such warming and natural cooling trend, the climate in Taihu Lake basin shows the following trend: warm in winter, cooling in summer, decreasing of annual accumulated tem     

Study on Optical Properties of Unpigmented Suspended Particles,Yellow Substance and Phytoplankton Algae in Taihu Lake

The optical properties of a waterbody are subjects of research on limnological hydrooptics. The optical properties of, and parameterization methods for, three impurities in Taihu Lake, namely unpigmented suspensions, yellow substance and phytoplankton algae, are analyzed in detail in this paper dealing with the optical types of Taihu Lake waters both in winter and in summer. The results showed that : 1 ) The optical parameters of suspended particles can be calculated by the application of Mie Theory; 2) The absorption of yellow substance decreases exponentially with increasing wavelength, with the mean value of decreasing rate being about 0.014 nm^-1 ; 3) Taihu Lake waters appeared to be of type PY in winter, with suspended particles and yellow substance being the dominant light absorbers, and type CPY in summer, with suspended particles, yellow substance and phytoplankton algae being the dominant light absorbers; 4) In winter or summer, unpigmented suspension has the main effect on the scattering property of Taihu Lake waters.     

ESTARFM模型在西藏色林错湖面积时空变化中的应用分析(1976-2014年)

湖泊（特别是内陆湖）作为全球气候变化的敏感区域,是气候变化与环境变异的指示器,其面积变化在一定程度上可反映区域的气候变化。因此,精确监测湖泊面积的时空变化,对分析区域生态环境变化具有重要的意义。本文基于ESTARFM时空数据融合模型,利用MODIS数据模拟了2000年后无法得到的Landsat数据;利用NDWI和MNDWI 2种水体指数并辅以DEM数据分析了1976-2014年西藏色林错湖湖面面积的时空变化;综合湖区周围6个气象站点的气象数据(1970-2014年),探究了湖面面积变化的原因及其对气候变化的响应。结果表明：(1)利用ESTARFM时空融合模型得到的Landsat-Like数据与真实的Landsat数据在水体信息提取方面具有较高的相关性,R²可达0.93,时空数据融合的结果可用于湖泊水体的信息提取;(2)近40年来（1976-2014年）,色林错湖处于持续扩张状态,面积呈较显著的增长趋势,增加了近711.652 km²,增幅为42.36%,年平均增长速率约为18.728 km²a^-1,增长最快时可达55.954 km²a^-1;湖面面积变化先后经历了平稳变化-迅速变化-平稳变化3个阶段;北部湖区在40年间变化最为明显,向北扩展了约22.812 km;2003-2005年,南部湖区已与雅根错湖连为一体,随后二者共同扩张;(3)气温的持续升高造成的冰雪融水补给增加可能是导致湖泊面积扩张的主要因素,风速的降低为次要因素,湖面的面积变化与降水量、日照时数的变化相关性不明显。     

基于MODIS数据探讨玉树 Ms7.1地震前后温度变化

以2010年4月14日青海玉树Ms7.1地震为例,用MODIS L1B反演玉树地震短临时期的温度变化.与往年的平均温度相比,在3月20日-4月18日出现比较高的温度,表明地震发生的过程中存在温度异常.从反演的热红外图像中发现,在临震前2～5天,震中处的温度比周围低,结合当地气象资料分析得出:在玉树-甘孜长约50 km的断裂带上,由于刮风下雪,导致雨雪融化流入断层内,形成断层内的温度反而低、周围温度相对偏高的现象.     

A Method for Retrieving Water-leaving Radiance from Landsat TM Image in Taihu Lake, East China

The visible and infrared bands of Landsat Thematic Mapper (TM) can be used for inland water studies. A method of retrieving water-leaving radiance from TM image over Taihu Lake in Jiangsu Province of China was investigated in this article. To estimate water-leaving radiance, atmospheric correction was performed in three visible bands of 485nm, 560nm and 660nm. Rayleigh scattering was computed precisely, and the aerosol contribution was estimated by adopting the clear-water-pixels approach. The clear waters were identified by using the Landsat TM middle-infrared band (2.1μm), and the water-leaving radiance of clear water pixels in the green band was estimated by using field data. Aerosol scattering at green band was derived for six points, and interpolated to match the TM image. Assuming the atmospheric correction coefficient was 1.0, the aerosol scattering image at blue and red bands were derived. Based on a simplified atmospheric radiation transfer model, the water-leaving radiance for three visible bands was retrieved. The water-leaving radiance was normalized to make it comparable with that estimated from other remotely sensed data acquired at different times, and under different atmospheric conditions. Additionally, remotely sensed reflectance of water was computed. To evaluate the atmospheric correction method presented in this article, the correlation was analyzed between the corrected remotely sensed data and the measured water parameters based on the retrieval model. The results show that the atmospheric correction method based on the image itself is more effective for the retrieval of water parameters from Landsat TM data than 6S (Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum) code based on standard atmospheric and aerosol models.