半干旱区气溶胶散射特性研究

利用2005年1月至9月锡林浩特观象台积分浊度计的观测资料,结合同期的PM10质量浓度、能见度以及常规气象资料,分析了半干旱地区气溶胶的散射系数变化特征,讨论了它的季节变化、日变化、不同沙尘天气下气溶胶散射系数的变化情况,以及散射系数与PM10质量浓度、能见度的关系。结果表明1月至9月散射系数总体呈先下降再升高的趋势,日变化呈明显的双峰型;散射系数能很好的反映沙尘天气的强度;它与PM10质量浓度变化规律基本一致,两者之间具有很好的相关性;散射系数与能见度呈指数相关关系。     

大连地区一次沙尘过程的激光雷达观测研究

利用激光雷达、PM10观测、地面及探空等综合观测资料,针对大连地区2006年4月7—8日的沙尘过程,基于Fernald积分法反演了沙尘过程气溶胶消光系数,分析了沙尘过程的时空分布特征及沙尘气溶胶的垂直结构,并对沙尘严重影响地面的原因进行了初步探讨。结果表明,激光雷达探测可以精确反映沙尘气溶胶的垂直结构和时空变化信息,并且能弥补人工气象观测的不足;此次沙尘影响高度较低,主体过境时沙尘层中心高度小于0.5 km。沙尘层内消光系数最大达到0.96 km-1;激光雷达反演得到的180 m高度处的气溶胶消光系数与地面PM10浓度吻合较好;沙尘影响地面时,地面PM10浓度增大,相对湿度明显降低。大气低层逆温和近地面风速等气象条件对沙尘影响地面的时间和程度有很大作用。     

激光雷达在沙尘观测中的应用——2004年春季北京和呼和浩特沙尘天气的解析

2004年春季（2003年12月至2004年5月）利用激光雷达在北京和呼和浩特对沙尘天气进行了连续观测。利用激光雷达的数据导出了沙尘和大气污染物气溶胶消光系数的关系,对两个地点的沙尘天气特征和大气污染特征进行了探讨。该期间在呼和浩特观测到较大型的沙尘事件（消光系数大于0.3·km-1）有9次,这些起源于蒙古国/内蒙古的沙尘事件晚于呼和浩特6~10 h在北京被观测到。在呼和浩特观测到的沙尘云块的高度普遍较低（由地表至高空1~2 km）,而在北京较高一般可达到2~4 km,同一沙尘事件的最高浓度（消光系数）是呼和浩特高于北京。在北京观测到的沙尘天气共有17次,其中包括数次小规模的沙尘事件在呼和浩特未观测到。从北京及呼和浩特的观测结果可以看出,北京地区3~5月沙尘的背景浓度高于呼和浩特,北京地区具有明显的区域规模大气污染特征,而呼和浩特只具有局部规模的大气污染特征。     

黄土高原半干旱区气溶胶光学特性季节变化特征

采用AERONET Version 2 Level 2.0气溶胶数据集,分析了光学厚度、Angstrom波长指数、粒子尺度体积谱分布(dⅤ(r)/dlnr)、折射指数(n-ik)和单次散射反照率(ω<,0>)等大气气溶胶光学特性参数的季节变化特征以及光谱依赖性.结果表明:气溶胶特性参量均具有明显的季节变化且呈现出明显的...     

高反射率地区气溶胶光学厚度遥感反演:现状及展望

气溶胶在地球大气辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着重要的角色。利用卫星数据反 演水体、浓密植被等暗背景上空的气溶胶光学厚度已经达到了较高的精度, 而对于干旱、半干旱 以及城市等高反射率地区, 气溶胶光学厚度反演仍面临严峻挑战。高反射率地区气溶胶光学厚度 反演的困难主要是地表反射率的确定精度较低; 气溶胶的指示作用随着地表反射率的升高而降 低。为精确反演高反射率地区的气溶胶光学厚度, 国内外开展了大量的研究工作。本文介绍了对 比算法、高反差地表法等几种主要的反演方法, 介绍了这些方法的理论基础, 指出了它们的优势 与不足, 并分析了高反射率地区气溶胶光学厚度反演的发展前景。     

中国西北干旱半干旱区气溶胶分类及特征

基于2013—2015年CALIPSO星载激光雷达的Level 2数据集资料,对中国西北干旱半干旱区的气溶胶进行了分类研究,并对不同种类气溶胶在不同光学厚度下的年均发生频率做以分析。结果表明：沙尘气溶胶整体随气溶胶光学厚度值增大呈下降趋势;而污染沙尘型气溶胶在6类型气溶胶出现频率最高;大陆污染型气溶胶频率集中在[0.1,0.35],随气溶胶光学厚度值的增大频率呈升高趋势;烟尘型气溶胶频率集中在[0.2,0.4],在不同气溶胶光学厚度值情况下,频率较大陆污染型气溶胶高,随气溶胶光学厚度值的增大频率呈上升趋势;从四季来看,秋季和冬季当气溶胶光学厚度值大于0.1时,大陆污染型气溶胶频率明显高于沙尘气溶胶。春季,河西地区的气溶胶光学厚度高于其他三季,而在研究区域的南部和东南部,秋、冬季的气溶胶光学厚度值高于春、夏季。气溶胶光学厚度秋季 > 春季 > 夏季 > 冬季。     

基于MODIS高分辨率气溶胶反演的ETM+影像大气校正

针对陆地遥感影像,提出一种利用MODIS遥感数据反演高分辨率气溶胶光学厚度(AOD)进行大气效应校正的方法.采用地基和MODIS卫星遥感结合的方法确定气溶胶模型,通过暗目标法确定地表反射率,反演得到1 km高分辨率的气溶胶光学厚度分布.将反演的气溶胶与地面太阳光度计观测值进行对比验证发现,其相对误差小于10%,反演精度很高.将得到的气溶胶参数带入辐射传输模型中,对当天同地区的Landsat ETM+数据进行大气校正试验,结果表明,该方法反演得到的气溶胶参数可以对遥感图像进行有效的大气效应校正.与试验区同步观测地表反射率对比发现,经过大气校正后的ETM+光谱明显比校正前更接近真实地表光谱,从而更有助于地物真实光谱信息的提取及其识别研究.     

半干旱区冬春季黑碳气溶胶吸收特性的观测研究

利用2006年4月和12月锡林浩特观象台黑碳灰度仪的观测资料,分析了半干旱地区黑碳气溶胶浓度的变化特征,讨论了引起这些变化特征的影响因子。结果表明,黑碳气溶胶浓度冬季远大于春季,日变化呈明显的双峰型;讨论了风速对黑碳气溶胶浓度不同影响的范围,可知风速在较小的情况下（小于3.5 m·s-1）,黑碳气溶胶浓度值随风速的增大而减小;在3.5~4.5 m·s-1之间,风速增大,黑碳气溶胶浓度值也增大;风速较大（大于4.5 m·s-1）后,黑碳气溶胶浓度与风速之间没有明显的相关性。冬季12月由于黑碳气溶胶吸收作用造成的消光占总气溶胶消光的25%。     

河西走廊干旱区春季沙尘气溶胶对辐射的影响初步研究

利用2008年春季中美沙尘暴联合观测实验中张掖站晴朗少云天正午的地表辐射和太阳光度计资料,计算分析了沙尘气溶胶对太阳辐射和大气逆辐射的影响,结果表明：沙尘对太阳总辐射有一定程度的削弱作用,经估算,大气浑浊度每增加0.1,太阳总辐射平均减少约10.45 W·m^-2;当大气浑浊度一定时,沙尘粒子越小,对太阳总辐射的削弱效率就越高;大气浑浊度小于0.3时,大气逆辐射有随大气浑浊度的增加而增加的趋势,大气浑浊度大于0.3时,大气逆辐射随大气浑浊度增加有减小的趋势。     

西北干旱半干旱区一次层状云系微物理特征分析

利用西北干旱半干旱区一次飞机探测资料、卫星资料,分析了层状云微物理结构以及作业前后云微物理变化,结果表明：（1） 此次层状云系垂直结构配置为冷暖两层,云层发展厚实。云的垂直和水平分布极不均匀。相对层积云,高层云小云粒子浓度低,大云粒子浓度高,液态含水量高。小云粒子浓度尤其是峰值区域与平均直径呈明显反相关。大于60个·cm^-3和35个·L^-1的小云、大云粒子浓度分别主要由3.5~10 μm、50~200 μm粒径段决定。（2） 不同高度云粒子谱为单峰或双峰分布,总体呈单调递减趋势,但云形成和增长条件存在差异。强可播、不可播和可播性冷云粒子谱基本符合负幂指数的单调递减规律,云粒子浓度差异较大,自然冰晶浓度不可播云较高,可播云次之,强可播云较低。（3） 作业后小云粒子浓度明显降低,在6.5~20 μm粒径段降低了2个量级左右,大云粒子浓度明显增加,谱宽增大,尤其在大于150 μm粒径段。     

基于CALIPSO星载激光雷达的中国沙尘气溶胶观测

基于2006年6月至2012年5月无云条件下CALIPSO星载激光雷达观测资料,分析中国典型地区（塔克拉玛干沙漠、柴达木盆地、戈壁区和华北）沙尘气溶胶分布。结果表明：塔克拉玛干沙漠和戈壁区为沙尘天气发生频率高值区,且前者在各高度层的沙尘发生频率都大于后者。沙尘发生呈季节性分布。塔克拉玛干沙漠在春季沙尘发生频率最大,抬升最高可至10 km,冬季频率最小,高度最低,主要分布在3 km以下。戈壁区在春季沙尘发生频率、抬升高度最大,冬季抬升高度最低,但低层发生频率大于夏、秋两季。在塔克拉玛干沙漠,沙尘光学厚度春季最大约为0.44,冬季最小约为0.17,春,冬季消光系数峰值最大,可达0.25 km^-1,且随高度的递减率大于夏,秋季。在戈壁区和柴达木盆地,沙尘光学厚度春季最大、秋季最小。在华北,沙尘光学厚度春季最大、夏季最小,消光系数在2 km以上春季最大,这主要是由于春季远距离高空传输到华北的沙尘量最多。塔克拉玛干沙漠与柴达木盆地的退偏比为0.2~0.35,戈壁区为0.16~0.28,可能是由于塔克拉玛干沙漠的物质组成与柴达木盆地相同,而与戈壁区不同。华北因低层沙尘与其他气溶胶混合导致退偏振比廓线随高度递增。4个区域对流层上部退偏比全为0.2,表明高空气溶胶可能为来自相同源区的沙尘。     

塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区大气气溶胶散射系数影响因子

利用2010年塔克拉玛干沙漠腹地塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站单波段(525nm)积分浊度计和PM10自动监测仪、能见度仪器观测资料,结合塔中地面气象观测资料,分析影响塔中气溶胶散射系数的各因子。结果表明:(1)散射系数和PM10质量浓度具有明显的正相关关系,相关程度秋季最大,达0.96;夏季次之,为0.94;冬季最小,为0.91。(2)质量散射系数3月最小,10月最大;四季中,春季最小,为0.60m2·g-1,秋季最大,为1.38m2·g-1。塔中站气溶胶质量散射系数小于河北张北站、甘肃民勤站、兰州西固区,大于内蒙古锡林浩特站、希腊克里特岛、以色列内盖夫沙漠。(3)能见度与散射系数呈显著负幂相关关系,相关系数为0.80,其中夏、秋、冬季的相关系数都超过了年相关系数,分别是0.913、0.908、和0.857,春季最低为0.723。(4)风速较大时,散射系数的值也比较大,两者呈现正相关关系,相关系数为0.45。散射系数小于500 Mm-1时,主要分布于ENE和NE;大于500Mm^-1以上则主要是在ENE、NE、E风向。在ESE风向时,散射系数的平均值最大,其次是SSE方向上,最小值是S风向。     

半干旱荒漠化草原春季边界层特征的一次综合探测

利用“沙尘气溶胶辐射模型及气候环境生态效应研究”项目加强观测期在二连浩特气象站进行的温、风、湿探空观测资料及架设在朱日和气象站的气象激光雷达资料,采用综合评定法分析了内蒙古半干旱荒漠草原地区大气边界层的厚度、结构特征和变化规律,同时利用气象激光雷达回波资料及气溶胶消光系数在垂直高度上的分布特征,确定了朱日和地区边界层的高度及日变化特征。结果显示,用探空资料综合评定得到的二连浩特地区大气边界层总体厚度偏大,边界层最大厚度达到2 300 m,稳定边界层高度在300 m左右;1 000 m附近为风向的转变高度,其下全为偏东风,其上全为偏西风,边界层风速切变较大;午后到夜间,近地层有东风急流出现,急流最强可达12 m·s-1,急流高度在300 m;在600 m高度附近出现逆湿,低层逆湿现象夜间比白天显著。气象激光雷达资料显示,朱日和地区春季晴日混合层最大厚度可达2 400 m,出现在16:00左右。     

塔克拉玛干沙漠腹地大气气溶胶散射特征研究

利用沙漠腹地塔中气象站积分浊度计的2004年观测资料,结合同期PM10质量浓度、能见度和常规气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地气溶胶散射系数的变化特征,以及气溶胶散射系数与PM10质量浓度、能见度的关系。研究表明,2004年塔中气溶胶散射系数、PM10质量浓度、能见度日平均值分别为124.74±187.30 Mm-1,538.9±841.7 μg·m-3,12 748±7 274 m。塔中气溶胶散射系数小时平均值出现频率最高的区间主要在100 Mm-1以下,中午气溶胶散射系数小,早晚气溶胶散射系数大;冬春两季的凌晨空气中含有较多的粒子,气溶胶散射系数较大;气溶胶散射系数小时平均值与PM10质量浓度变化规律基本一致,2004年1—6月的气溶胶质量散射系数平均值为0.37 m2·g-1;散射系数与能见度日平均值非线性相关较好,两者呈负幂函数关系。     

甘肃省会宁县和定西市安定区退耕农户恩格尔系数差异

测度退耕还林农户的恩格尔系数并分析其显著影响因素及差异性,对于完善退耕还林政策、巩固退耕还林成果、改善退耕农户贫困状况具有重要的现实意义。选取位于黄土高原丘陵沟壑区的会宁县和定西市安定区退耕户跟踪数据,基于收入、政策、家庭因素等多个层面构建相关经济指标,揭示两个区域退耕户恩格尔系数呈现的基本特征、显著影响因素及其差异性。结果表明：首先,由于自然地理环境和区位相近,会宁县和安定区退耕户恩格尔系数呈现出较为一致的高位波动趋势,消费需求弹性较弱是主要影响因素;其次,退耕还林户补贴率对会宁县恩格尔系数有显著的负向影响,说明退耕还林政策对当地居民经济生活具有显著影响,安定区退耕还林户补贴率对恩格尔系数有显著的正向影响,主要原因是退耕还林补贴额在家庭收入中所占比重较少;最后,会宁县和安定区农户退耕率对恩格尔系数有显著影响,这意味着退耕户的主要收入来源于农业收入。     

1981-2010年中国西北地区东部大气可降水量的时空变化特征

利用1981-2010年NCEP/NCAR再分析资料以及同期西北地区东部58个气象站的日降水、蒸发资料,采用一种新的方法统计分析了该地区大气可降水量的时空分布特征,并对大气可降水量与实际降水量的相关性进行了分析。结果表明:西北地区东部大气可降水量空间分布极不均匀,无论年或季,均呈现为西北少东南多的分布特征。逐月大气可降水量分布呈单峰型,7月最大,1月最小; 近30年,西北地区东部年、各季大气可降水总量均呈微弱减少趋势,四季中夏季减少趋势最为显著,冬季不明显; 58个站点30年平均的实际降水量空间分布与大气可降水量分布基本一致,年际变化也呈微弱减少趋势; 大气可降水总量与实际降水量呈显著正相关,年平均相关系数为0.545,各季节中春季相关系数最大,秋季和冬季次之,夏季最小; 不同区域大气可降水总量与实际降水量的相关性因季节不同而不同,总体来说,甘肃东部、南部和陕西中部、南部相关性较高,大气可降水量对降水量的贡献较大; 将大气可降水量和降水日数结合起来,更能准确、客观地反映一段时间内总的大气可降水量分布情况。     

卫星数据和地面观测结合的珠三角地区颗粒物质量浓度统计估算方法

利用卫星观测的气溶胶光学厚度资料和模式模拟数据,与地面颗粒物观测资料结合,探讨近地面颗粒物质量浓度的估算方法。具体包括：利用区域气侯模式RAMS（Regional Atmospheric Modeling System）模拟的边界层高度对气溶胶光学厚度进行垂直订正,获得近地面颗粒物消光系数;利用模式模拟的相对湿度和颗粒物吸湿增长经验模型对消光系数进行湿度订正,获得近地面颗粒物干消光系数;并基于干消光系数与颗粒物质量浓度地面站点资料建立的统计关系估算获得每个像元的颗粒物质量浓度。利用地面站点观测的颗粒物浓度资料验证表明,基于卫星资料可以获得近地面颗粒物质量浓度,而且细颗粒物质量浓度具有更好的估算精度。     

我国沿海地区生态城市建设评价

本文从城市生态系统的结构、功能和协调度三个方面构建了生态城市的指标体系,提出了生态城市的评价方法,并选取沿海16个城市进行城市生态化建设的综合评价与比较分析。采用适合生态城市建设的数学模型对这些城市的复合生态系统进行定量分析,其中指标涉及人口指标、生态环境指标、经济指标与社会指标4个方面,构建3个一级指标,10个二级指标,25个三级指标。得出了16个沿海城市生态化水平的比较结果,因之深圳在城市结构、城市功能方面明显高于其它城市,其生态化综合水平位居首位,其值超过标准值达到了1.19,营口市在工业废水达标率、环境噪声达标率、人均生活用水、人均国民生产总值与失业率方面得分最低是导致其生态化综合水平最低的主要原因。16市在城市环境方面得分普遍较低,表明大气质量与环境噪声是限制这些城市生态建设的主要因素。     

基于RapidEye卫星和面向对象方法的南方山区居民地提取（英文）

在中国快速城市化进程中,农村居住人口减少的同时居住用地却呈增加趋势,这一现象在南方山区尤为明显。利用遥感技术进行农村居民地信息的提取与分析具有重要意义。本研究选取江西省泰和县为典型研究区,基于RapidEye卫星影像,利用面向对象的分类方法进行居民地的分类提取。构建的分类规则集包括归一化植被指数NDVI、归一化水体指数NDWI、亮度以及长/宽比。通过多次实验,图像的最佳分割尺度设置为200。通过设置不同的分类规则参数,提取了研究区的居民地及其他土地利用类型,并进行分类结果验证和精度评价。研究区的居民地分类总体精度为78.40%,生产者精度和用户精度分别为68.75%和77.33%。结果表明通过利用面向对象的分类方法,Rapid Eye卫星影像为农村居民地信息提取提供了适宜数据源。与第二次全国土地调查结果相比,存在93.67公顷的分类差异,主要分布在居民地与其他土地利用类型的毗邻地区。     

中国干旱区绿洲化、荒漠化调控区划(纲要)

中国干旱区绿洲化的发展一直伴随着荒漠化的威胁。为了维持绿洲化的稳定,控制荒漠化的蔓延,实现区域社会-经济-生态和谐与可持续发展,我们通过大量野外实地考察、观测和调研,基于干旱区绿洲化、荒漠化的环境与社会-经济基础分析、成因与过程研究、绿洲与荒漠化土地时空演变的动态评估等,确立了“生态保护优先、合理开发利用、统筹协调发展”的绿洲化、荒漠化调控主导思想。综合整个干旱区主要自然要素、人文社会经济要素特征,基于大地理单元功能主导性原则、地理单元相对完整性与地域特征差异性原则、区域开发保护方向相对一致性原则等,采用定性分析与图层叠加综合分析的方法,在GIS软件分析平台上,将中国干旱区分为绿洲化、荒漠化调控三大功能类型区、18个区、60个亚区,有望为中国干旱区有针对性地实施绿洲可持续发展战略、荒漠化防治与生态文明建设提供理论依据。