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《武汉大学学报(信息科学版)》2020,(1)
青藏高原水资源对我国经济社会发展及气候变化影响深远。借助重力反演与气候实验(gravity recovery and climate experiment, GRACE)卫星重力数据,针对其滤波泄漏误差影响,采用Forward-Modeling方法进行定量估算。在顾及冰川均衡调整(glacial isostatic adjustment, GIA)效应情况下,反演青藏高原水储量变化,将结果与全球水评估与预测模型(water-global assessment and prognosis hydrology model, WGHM)进行比较分析。利用短时傅里叶变换提取时序信号的时频谱特征,并结合全球降水气候中心(global precipitation climatology centre, GPCC)降水数据探讨水储量与降水的关系。研究发现:(1)恢复泄漏信号后水储量变化呈现明显的空间差异性,大部分时段青藏高原正北和东南部水储量大幅盈余,正南和西南部水储量快速亏损,其空间特征与WGHM模型结果基本一致。(2)水储量时频谱分布以低频信号为主,其动态变化具有明显的季节性和阶段性变化,周年振幅达到7.5 cm。2003—2004年水储量增加速率为(3.9±4.9)cm/a;2005—2010年亏损速率为(-0.3±0.8)cm/a;2011—2014年上升速率为(0.2±1.6)cm/a。(3)降水是影响陆地水储量变化的主要因素,在降水明显偏少的2006年和2009年,水储量均存在明显负异常;在降水偏多的2010年,水储量显著回升。实验证明,该泄漏误差改正方法和研究结果对于区域水储量变化的定量研究具有重要参考价值。 相似文献
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针对青藏高原地区的冰川消融会影响发源于该地区的长江流域水储量变化这一情况,该文对二者的相关性进行深入研究。基于GRACE卫星2004—2010年重力数据,联合水文模型,利用水量平衡法,计算得到青藏高原地区冰川消融的平均速率为0.369cm/a,表明青藏高原冰川正在以较大速率消融;进而反演建立青藏高原和长江流域两个区域质量变迁的时间序列,计算得到两个区域的平均变化速率分别为-0.095cm/a和0.381cm/a,表明青藏高原地区的质量在以缓慢的速率减少,而长江流域水储量具有逐年增加的趋势且变化速率更大;最后通过分析计算结果,得出青藏高原地区冰川消融对长江流域水储量变化的贡献占其整个水量变化的20%。 相似文献
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利用重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment, GRACE)时变地球重力场模型计算得到非洲奥卡万戈三角洲地区2003-01—2014-12的陆地水储量变化信息,分别采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和独立成分分析(independent component analysis, ICA)提取质量变化信号,并与全球陆地数据同化系统(global land data assimilation system, GLDAS)的水文模型进行对比。结果显示,在奥卡万戈河流域东北部,水储量表现出很强的周期性变化,两种数据空间特征分布的信号出现在相同位置的成分GRACE-IC1和GLDAS-IC1对应的时间序列的相关系数达到0.85。奥卡万戈三角洲地区水储量从2003-01—2011-10呈现上升趋势,两种数据空间特征分布的信号出现在相同位置的成分GRACE-IC2和GLDAS-IC3对应的时间序列的相关系数达到0.81,说明GRACE反演结果与GLDAS水文模型反演结果在研究区域内具有很强的一致性。引入全球降水气候中心降水数据和Water GAP全球水文模型数据对研究区域陆地水储量变化的原因进行分析。实验结果表明,相对于传统的多项式拟合方法,ICA可以在较大区域内直接对特定位置质量变化信号的时空特征进行提取;对比GRACE数据两种方法分解结果的第3成分可以看出,在空间尺度和时间尺度上,ICA方法对信号的分解能力要优于主成分分析方法。 相似文献
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青藏高原及其周边地区水储量变化的独立成分分析 总被引：1，自引：1，他引：0
采用2003年1月至2013年12月共132个月的GRACE卫星数据反演得到的水储量变化信息,利用独立成分分析方法将水储量变化信息分解成多个信号成分,然后与NOAH和WGHM两个水文模型的分析结果进行比较。成分对比结果表明,GRACE反演得到的水储量变化与NOAH和WGHM水文模型在第一个主成分方面符合很好,相关系数分别是0.884和0.877。说明GRACE反演的水储量变化和水文模型在青藏高原及其周边区域具有很强的一致性。从空间模式上看,GRACE反演水储量变化信号的强度比水文模型信号要大,可能与GRACE反演的水储量变化还包括地下水的变化情况等有关。 相似文献
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中国新疆地区水文气候变化复杂,其水储量变化及其负荷形变特征的精确提取极为重要。采用卫星重力数据GRACE(gravity recovery and climate experiment）反演新疆地区2010—2014年陆地水储量变化,利用独立成分分析法（independent component analysis,ICA）分解时空模式,提取时空特征信号。在此基础上,反演陆地水负荷迁移引起的地壳垂向变化,引入重力位系数与负荷勒夫数一阶项改正,回加非潮汐大气与海洋信号,结合尺度因子法校正GRACE反演结果,引入全球降水气候计划月降水资料分析形变影响,将其与测区12座连续运行参考站形变位移进行定量比较,重点分析各测站陆地水负荷信号与全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）垂直位移的相关关系。结果表明,经ICA方法分解的新疆地区陆地水储量呈现多时间尺度特征,表现为明显的周年与长期变化;周年信号在西部帕米尔高原附近尤为显著;长期变化以逐年减少为主,在乌鲁木齐西部、天山一带信号较强;总体上,陆地水负荷垂直形变的时间序列波动幅度相对较小,幅值... 相似文献
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为了反映中国陆地区域地下水储量的变化情况,该文利用2003—2019年间GRACE、GRACE-FO重力卫星数据,对8个典型区域地下水储量变化情况进行了研究,并结合气象资料从相关性上分析各区域地下水储量显著变化的原因。结果表明,中国东南大部分地区地下水储量逐年增加,地下水主要靠降水补给;华北平原等人口稠密区地下水亏损严重,研究时段内持续呈下降趋势,降水仅能缓解地下水储量的亏损速度;天山山脉、念青唐古拉山脉等冰川区质量变化和温度异常的相关性较好,这些地区的质量亏损可能是冰川消融引起的。 相似文献
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利用GRACE(gravity recovery and climate experiment)和GRACE-FO重力卫星数据,反演了2002年8月至2020年4月间念青唐古拉山脉冰川质量变化,并结合光学遥感技术对念青唐古拉山脉西段冰川面积和储量变化进行估计.结果表明:①研究时段内念青唐古拉山脉冰川整体呈退缩趋势,2013年之后消融速度有所增加.②通过与夏季温度变化和降水异常对比,能够发现温度变化与冰川消融曲线相关性较好,降水在研究时段内持续减少,说明温度升高和降水减少是念青唐古拉山脉冰川质量常年亏损的主要原因.③念青唐古拉山脉西段冰川面积2003—2017年间共减少了72.30 km2,年均减少速率为5.16 km2/a,海拔5600～5800 m区间内冰川面积退缩最为明显.④卫星重力和光学遥感技术协同应用可以优势互补,既能快速定位变化剧烈的区域,又能对冰川信息进行精准提取,从而实现从大范围到小区域的多尺度监测.目前,两种技术联合应用方面仍存在一些不足,有待进一步研究. 相似文献
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在青藏高原现代冰川雪线遥感调查与监测结果基础上,对青藏高原30 a以来因现代冰川雪线变化而引发的地质灾害类型及分布区域进行了论述,并对冰川地质灾害的形成机理进行了初步探讨,对灾害的发展趋势进行了预测。 相似文献
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基于SL-ICA算法的SAR图像混合像元分解 总被引：1，自引：0，他引：1
为解决合成孔径雷达(SAR)图像存在大量混合像元的问题,针对传统ICA不能有效解决混合像元分解这一缺陷,提出一种新的独立成分分析算法--有监督学习ICA算法(SL-ICA).其目标函数是在原ICA负熵目标函数基础上增加监督学习的约束条件项,进而在同一目标函数内实现负熵和约束条件的统一,在最大化负熵的同时也最小化了约束条件的误差,此外,采用一种新的双梯度下降法优化迭代,提高计算速度.并以人工模拟SAR图像和北京地区ENVISAT-ASAR作为数据源进行实验,实验结果明显优于主成分分析方法(PCA)的分解结果. 相似文献
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利用多源卫星数据研究青藏高原湖泊水储量变化及其影响因素 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原分布着地球上海拔最高、数量最多的高原湖泊群,也是我国湖泊最集中的地区,有效掌握青藏高原湖泊水储量变化对于我国水资源有效利用具有重要意义。本文的研究核心是联合多源卫星数据研究青藏高原湖泊水储量变化,主要内容包括水陆交界处波形重跟踪算法研究、多源测高数据融合、利用测高和遥感数据计算湖泊水储量变化、结合GRACE数据进行湖泊水量平衡分析和青藏高原湖泊的气候变化响应研究等。 相似文献
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青藏高原地表冻融循环与植被返青期的变化趋势及其气候响应特征 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原特殊的地理环境使其对全球气候变化十分敏感,所以研究其地表冻融循环和植被返青期的时空动态对于回顾和预测青藏高原对全球气候变化的响应具有重要意义。本文通过利用双指标地表冻融状态识别算法和被动微波亮温数据(SMMR、SSMI和SSMIS)来获取青藏高原长时间序列(1982年—2013年)逐日地表冻融状态,通过对GIMMS全球植被指数数据产品进行NDVI的滤波重建和返青期提取来获取青藏高原植被长时间序列(年份)的返青期;并且分析了地表冻融循环和植被返青期的变化趋势、相互关系及对青藏高原气候变化的响应特征。总体来看,在空间上,青藏高原的地表冻结集中发生在10月30日至次年4月2日,平均地表融化首日集中在5月12—27日,平均植被返青期集中在5月19—29日。植被返青期平均发生在地表融化首日后的3.94±5.58日,两者具有显著的相关关系(R=0.51,P=0.003)。青藏高原的地表融化首日和植被返青期在1982年—2013年间经历了推迟、提前再推迟的3个过程,融化时间和返青期在1982年—1987年分别以1.93±1.81 d/a和0.28±1.01 d/a的速度推迟;在1987年—2006年分别以0.67±0.20 d/a和0.13±0.16 d/a的速度提前;在2006年—2013年分别以0.97±0.84 d/a和1.04±0.52 d/a的速度推迟。中国气象局布设在青藏高原的CMA气象站的温度数据表明,高原的春季地表0 cm土壤温度呈持续上升的趋势,而植被返青期和地表融化首日并未持续提前,这可能是由几十年来高原不同地区降水等其他环境因素变化的差异造成。同时在气温持续升高期间,植被返青期的返青温度阈值也不断具有上升的趋势(R=0.72,P0.001),这可能与植被适应气候变化的自身调节能力有关。 相似文献
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《International Journal of Digital Earth》2013,6(6):534-549
The Qinghai-Tibetan Plateau plays an important role in global climate and environmental change and holds the largest lake area in China, with a total surface area of 36,900 km2. The expansion and shrinkage of these lakes are critical to the water cycle and ecological and environmental systems across the plateau. In this paper, surface areas of major lakes within the plateau were extracted based on a topographic map from 1970, and Landsat MSS, TM and ETM+ satellite images from the 1970s to 2008. Then, a multivariate correlation analysis was conducted to examine the relationship between the changes in lake surface areas and the changes in climatic variables including temperature, precipitation, evaporation, and sunshine duration. Initial results suggest that the variations in lake surface areas within the plateau are closely related to the warming, humidified climate transition in recent years such as the rise of air temperature and the increase in precipitation. In particular, the rising temperature accelerates melting of glaciers and perennial snow cover and triggers permafrost degradation, and leads to the expansion of most lakes across the plateau. In addition, different distributions and types of permafrost may cause different lake variations in the southern Tibetan Plateau. 相似文献
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基于独立分量分析的遥感图像分类技术 总被引：20，自引：0，他引：20
遥感图像的自动分类方法一般基于图像的统计信息。多光谱遥感图像之间有着一定的相关性 ,对遥感图像的自动分类有不利影响。一般用主成分分析去除波段之间的相关性。独立分量分析能利用相对主成分分析更高的统计分量 ,不但可以获得去相关的效果 ,而且可以得到相互独立的结果波段图像。本文首先讨论了独立分量分析的基本原理。在此基础上 ,介绍FastICA算法 ,并对其进行改进 ,得到M FastICA算法 ,并将其应用到遥感图像的分类上。实验结果表明 ,M FastICA算法较FastICA算法收敛性大为改善 ,提高了独立分量分析在遥感图像的分类上的有效性 相似文献
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基于多时相图谱的青藏高原湖泊变化检测研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用多期遥感影像,对青藏高原南羌塘地区纳木错湖泊流域北部进行解译,提取了多时相地学信息图谱,发现1992-2005年间,湖泊面积扩张且整体变化呈加快趋势。分析了研究区内典型湖泊的变化特征,确定了稳定增加的湖泊面积。通过多时相地学信息图谱检测的变化信息与区内多年气象数据的复合分析,探讨了湖泊变化与气候变化的响应关系。 相似文献
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基于PALSAR数据的青藏高原冻土形变检测方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
季节性冻胀和融沉导致的地面形变是青藏高原冻土区建设施工与维护的主要问题。对冻融造成的形变进行有效监测是青藏铁
路建设与维护的前提。差分干涉测量技术是地表形变监测的重要手段之一,PALSAR（L波段的合成孔径雷达）数据在非城市区域具
有较高的相关性,适合青藏高原冻土区的地表形变监测。本文选用4景覆盖研究区域的PALSAR数据,研究利用该数据进行冻土形变
检测的方法,并对其检测结果进行了分析。结果表明,该方法与水准测量方法有较好的一致性。 相似文献
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加权平均温度（Tm）是将天顶湿延迟转换为大气可降水量的关键参数,针对青藏高原地区海拔高、地形起伏大、水汽高度分布复杂的特点,本文利用2010—2014年GGOS Atmosphere Tm格网数据和地表高程数据建立Tm垂直递减率函数,进而建立一种顾及Tm垂直递减率变化的适合青藏高原地区的新模型（QTm模型）。此外,利用2015年青藏高原地区14个探空站和GGOS Atmosphere Tm格网数据评估模型精度和适用性。试验结果表明,与GGOS Atmosphere Tm相比,QTm模型的年均Bias和RMSE分别为0.29和2.49 K,相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型,RMSE分别提升了38.97%、67.06%;与探空数据相比,QTm模型的年均Bias和RMSE分别为0.16和2.90 K,相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型分别提升了31.12%、39.46%。新模型的构建为青藏高原地区提供了可靠的Tm值,进而提供实时、高精度GNSS水汽信息。 相似文献