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以青藏高原地区为研究区域,利用FY-3B/MWRI(Microwave Radiation Imager)一级亮温数据和NCEP(the National Centers for Environmental Prediction) FNL(Final)全球业务分析资料,通过简化的微波辐射传输方程反演了晴空大气条件下的地表微波发射率.进而根据IGBP(International Geosphere-Biosphere Program)陆表覆盖分类数据,进一步分析了青藏高原地区微波地表发射率的频谱和空间分布特征,并分析了反演误差的来源.结果表明:青藏高原地区微波地表发射率的空间分布、频谱特征都与地表覆盖类型分布特征高度吻合,呈现出西北部地表发射率极化差异大,东南部极化异差小的分布特征.本研究中地表发射率的反演误差主要来自降水像元判别方案、再分析资料的时空匹配.还需要进一步研究定量误差,以期提高反演精度,进而建立长时间序列的地表发射率数据库,为青藏高原地球物理参数的遥感反演提供数据支持. 相似文献
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湖冰厚度是湖泊在封冻期的重要物理参数,明晰其时空变化特征对于认识气候变暖背景下的湖冰响应规律具有重要的理论价值和现实意义.基于ERA5 Climate Reanalysis气温数据集、MODIS MOD09GQ数据产品和2019年湖冰钻孔测厚数据及雷达测厚数据,重建2000—2019年青海湖冰厚时间序列并分析其时空变化特征.结果表明:①2019年3月实测青海湖湖冰厚度平均增长速率为0.30 cm/d,高于2月份(0.12 cm/d).基于度日法湖冰生长模型模拟的2018年11月—2019年3月青海湖冰厚平均增长速率为0.34 cm/d,与实际观测数据相比,模拟冰厚误差为±2 cm,但在河流入湖口处和湖区南侧误差较大,且冰厚模拟数值在3月中旬前高估而之后有所低估.②青海湖多年平均冰厚介于32～37 cm,其中2008—2016年湖冰厚度年际变化剧烈,呈现先增大再稳定后减小的趋势.冻结初期湖冰厚度增长迅速,12月和1月湖冰增长速率分别为0.45和0.41 cm/d,2月后冰厚增长速率放缓,2月和3月分别为0.29和0.14 cm/d.③2000—2019年冰厚整体呈现北厚南薄、东厚西薄的空间格局,多年冰厚变化幅度湖区西部较东部稳定,湖冰平均厚度与完全封冻时长及封冻期呈正相关. 相似文献
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“嫦娥一号”卫星微波探测仪数据处理模型和月表微波亮温反演方法 总被引：2，自引：0，他引：2
"嫦娥一号"卫星(CE-1)微波探测仪(CELMS)是人类第一次在月球轨道上对月球表面进行探测的被动微波遥感器.在发射前,CELMS在实验室进行了大量的关于系统响应参数和定标的试验,但是由于月球轨道条件复杂,特别是一轨之内温度变化很大,使得辐射计的各个部件的温度变化剧烈;冷空定标天线安装位置、月球轨道冷空背景的复杂性,使数据处理变得非常严峻.尤其是在轨两点定标数据的处理,涉及冷空的有效性判别以及通道传输参数随着温度的变化,都需要先验的知识和预先的测量数据作为支撑.而关于月表成分、温度和微波辐射规律存在大量的未知因素,所以给数据处理和分析带来很大的困难.通过对于CELMS地面和在轨数据的分析,结合月表已知的特征参数,详细讨论CELMS在轨定标及亮温处理的实现过程.重点论述了定标的微波辐射传输原理及其参数的试验测试方法,微波亮温的反演算法等内容,并通过与模拟的Apollo点数据的比较确定在轨天线的订正系数.最后对全月的亮温分布及其特点进行了分析,初步结果表明:月表微波亮温包含了丰富的有关月壤特性的信息,尤其是昼夜亮温差异能够较为直接地反映了月壤厚度和表面介电常数的信息. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(2)
以青藏高原地区(25°N—40°N,70°E—105°E)为研究区域,基于积雪深度与微波辐射计18.7 GHz水平极化通道和36.5 GHz水平极化通道的亮温差(Tb_(18H)-Tb_(36H))具有良好的线性相关性,得出了适用于FY-3B/MWRI(Microwave Radiation Imager)亮温数据反演青藏高原地区雪深的新算法.利用FY-3B/MWRI一级亮温数据,通过新的半经验算法反演了青藏高原地区的积雪深度,进而运用AMSR2(the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)的二级雪深产品验证了反演结果.结果表明:针对青藏高原地区,新算法相对于全球积雪深度算法具有更小的平均相对误差以及更小的均方根误差,在该研究区域具有更好的适用性.今后可以结合该地区的地表类型分类,对积雪深度反演算法进行更加细致化的拟合,以期提高反演精度,为青藏高原地球物理参数的遥感反演提供支持. 相似文献
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基于AMSR-E的微波波段地表发射率反演——以青藏高原为例 总被引：1，自引：0，他引：1
青藏高原以其独特的特征在气候变化中起着重要的作用,而地表发射率对地表参数和大气参数的准确反演也非常重要,因此本文发展了青藏高原微波波段地表发射率的反演算法.首先通过辐射传输方程对地表发射率的反演算法进行了推导,并利用被动微波一维大气辐射模拟器的模拟数据对算法进行了验证,结果显示了较高的精度.接着结合微波辐射计AMSR-E的亮温数据和MODIS提供的大气廓线数据,利用本文发展的算法反演了青藏高原微波波段的地表发射率.最后,分析了青藏高原地表发射率的时空分布特征:从空间特征上分析,反演结果的空间分布符合青藏高原地表覆盖类型的变化,植被湖泊等可以在反演结果中很明显的显现;从时间特征上分析,在一个月的时间尺度上,发射率随时间变化并不明显,每天的变化值在0.01之内.另外通过对青藏高原裸露地表发射率的时间序列研究发现,地表发射率对降雨有非常敏感的响应.反演结果的合理性表明本文的算法具有可行性,可以利用该算法反演青藏高原的地表发射率并建立长时间序列的地表发射率数据库,为青藏高原其他地球系统参数的遥感反演提供基础,为青藏高原的相关地学研究提供数据支持. 相似文献
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青藏高原湖泊古今变化的遥感分析—以达则错为例 总被引：9，自引：4，他引：5
青藏高原湖泊受人类活动干扰较少,主要受气候变化导致的冰川融化和蒸发的影响,是气候变化直观敏感的反映区。因此,研究青藏高原湖泊变化对区域以至全球气候、环境变化的研究具有深远意义。本文在遥感影像的基础上发展了综合指数计算与空间分异的现存湖迭代提取方法,对影像数据上的湖泊进行动态监测;并结合DEM数据发展了半自动化的古岸线提取方法,进而分析古湖泊的变化,二者相结合直观全面地反映出了青藏高原湖泊的古今变化情况。并以达则错湖为例进行提取,分析了其近25年以来以及大湖期以来的缩减情况 相似文献
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青藏高原地区高精度的土壤水分反演对高原能水循环、全球大气循环研究有着极大的影响.因此,获取青藏高原土壤水分时空布信息是一个迫切需要解决的问题.温度植被干旱指数(TVDI),是基于光学与热红外遥感通道数据反演土壤水分的重要方法,但在研究区域较大、地表覆盖格局差异显著时,TVDI模型反演精度会受到地表温度(Ts)等因素的影响.被动微波AMSR-E数据精确记录了像元内的土壤水分信息,但空间分辨率低.本文利用同时期的MODIS与被动微波数据,发展了针对青藏高原地区高精度土壤水分反演算法.首先,在TVDI模型中,利用修正型土壤调整植被指数(MSAVI)代替归一化植被指数(NDVI),以改进NDVI易饱和的缺点;其次,利用ASTER GDEM数据,对地形高程和纬度差异引起的地表温度变化进行了校正;然后,通过神经网络训练建立基于TVDI、被动微波以及辅助气象数据的土壤水分反演模型,并应用该模型反演了青藏高原地区三个观测网(CAMP/Tibet、玛曲和那曲)的土壤水分;最后,利用实测土壤水分数据对反演结果进行验证,结果表明该模型的精度均方根误差(RMSE)数值可达到0.031~0.041 m~3·m~(-3).本文还应用该算法反演了青藏高原连续的土壤水分的空间分布,并比较了土壤水分的变化趋势与实测降水变化趋势,结果表明二者变化量的正负关系一致. 相似文献
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基于EOS/MODIS数据的青海湖遥感监测 总被引：10，自引：2，他引：8
在二十世纪八十年代,NASA 开始设计地球观测系统(EOS),MODIS 数据是地球观测系统中很具特色的数据,在 TERRA 和 AQUA 卫星上均搭载有 MODIS 传感器．利用 MODIS 的较高的空间分辨率和光谱分辨率进行地球资源的监测 及预测、预报未来变化的研究是近几年热点的研究问题．本文介绍利用 EOS/MODIS 遥感数据进行湖泊水域计算机自动 识别及面积计算、湖水面温度反演、湖冰信息自动提取、湖泊封冻和解冻监测原理和方法,并以青海湖为例介绍了实际应 用情况． 相似文献
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用“嫦娥一号”卫星微波探测仪亮温反演月壤厚度和^3He资源量评估的方法及初步结果分析 总被引：1，自引：0，他引：1
CELMS是世界上首次从月球轨道对月表进行探测的被动微波遥感器,其探测的亮温是表面物理化学特性的直接反映,包含了表面温度、介电常数、月壤厚度以及表面地形等的综合信息.通过对微波辐射亮温特性的研究,能够建立这些物理化学特征参数与亮温的关系,从而达到对壳温的直接反演.结果表明,月壤厚度的分布范围多数在4～6m,5m以上的厚度区域占全月的43%以上.其次,利用CELMS所获得的亮温反演得出全月月壤表面介电常数和月壤厚度,根据表面介电常数的损耗角正切与3He丰度之间的线性关系,计算了全月3He丰度分布.利用微波辐射计探测的月壤厚度数据对全月3He资源量进行了估算,估算出全月3He资源量约为103万吨. 相似文献
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Thermal effects of lateral supra‐permafrost water flow around a thermokarst lake on the Qinghai–Tibet Plateau 
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下载免费PDF全文 Both the inflow and outflow of supra‐permafrost water to lakes play important roles in the hydrologic process of thermokarst lakes. The accompanying thermal effects on the adjacent permafrost are required for assessing their influences on the development of thermokarst lakes. For these purposes, the lake water level, temperature dynamics, and supra‐permafrost water flow of a lake were monitored on the Qinghai‐Tibet Plateau. In addition, the spatial and temporal variation of the active layer thickness and permafrost distribution around the lake were investigated by combining ground penetrating radar, electrical resistivity tomography, and borehole temperature monitoring. The results revealed that the yearly unfrozen supra‐permafrost water flow around the lake lasted approximately 5 months. The temperature and water level measurements during this period indicate that the lake water was recharged by relatively colder supra‐permafrost water from the north‐western lakeshore and was discharged through the eastern lakeshore. This process, accompanied by heat exchange with the underlying permafrost, might cause a directional difference of the active layer thickness and permafrost characteristics around the lake. Specifically, the active layer thickness variation was minimal, and the ice‐rich permafrost was found adjacent to the lakeshore along the recharge groundwater pathways, whereas a deeper active layer and ice‐poor permafrost were observed close to the lakeshore from which the warm lake water was discharged. This study suggests that the lateral flow of warm lake water can be a major driver for the rapid expansion of thermokarst lakes and provides clues for evaluating the relationships between the thermokarst expansion process and climate warming. 相似文献
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Effects of changing climate on ice cover in three morphometrically different lakes 总被引：1，自引：0，他引：1 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 A one‐dimensional hydrodynamic lake model (DYRESM‐WQ‐I) is employed to simulate ice cover and water temperatures over the period 1911–2014. The effects of climate changes (air temperature and wind speed) on ice cover (ice‐on, ice‐off, ice cover duration, and maximum ice thickness) are modeled and compared for the three different morphometry lakes: Fish Lake, Lake Wingra, and Lake Mendota, located in Madison, Wisconsin, USA. It is found that the ice cover period has decreased due to later ice‐on dates and earlier ice‐off dates, and the annual maximum ice cover thickness has decreased for the three lakes during the last century. Based upon simulated perturbations of daily mean air temperatures across the range of ?10°C to +10°C of historical values, Fish Lake has the most occurrences of no ice cover and Lake Wingra still remains ice covered under extreme conditions (+10°C). Overall, shallower lakes with larger surface areas appear more resilient to ice cover changes caused by climate changes. 相似文献
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全球变化下青藏高原湖泊在地表水循环中的作用 总被引：2，自引：2，他引：0
青藏高原是地球上最重要的高海拔地区之一,对全球变化具有敏感响应.青藏高原作为"亚洲水塔",其地表水资源及其变化对高原本身及周边地区的经济社会发展具有重要的影响.然而,在气候变暖的情况下,构成高原地表水资源的各个组分,如冰川、湖泊、河流、降水等水体的相变及其转化却鲜为人知.湖泊是青藏高原地表水体相变和水循环的关键环节.湖泊面积、水位和水量对西风和印度季风的降水变化非常敏感,但湖泊面积和水量变化在不同区域和时段的响应也不尽相同.湖泊水温对气候变暖具有明显响应,湖泊水温和水下温跃层深度的变化能够对水—气的热量交换具有明显影响,从而影响了区域蒸发和降水等水循环过程.由于湖泊水量增加,高原中部色林错地区湖泊盐度自1970s以来普遍下降.根据60多个湖泊实地监测建立的遥感反演模型研究发现,2000—2019年湖泊透明度普遍升高.对不同补给类型的大湖水量平衡监测发现,影响湖泊变化的气象和水文要素具有较大差异.在目前的暖湿气候条件下,青藏高原的湖泊将会持续扩张.为了深入认识湖泊变化在青藏高原区域水循环和气候变化中的作用,需要全面了解湖泊水量赋存及连续的时间序列变化,需要深入了解湖泊理化参数变化及对湖泊大气之间热量交换的影响,需要更多来自大湖流域的综合连续观测数据. 相似文献
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近40年青藏高原湖泊面积变化遥感分析 总被引：13，自引：7，他引：6
以MSS、TM和ETM遥感影像作为主要信息源,综合利用RS、GIS技术,提取青藏高原1970s、1990s、2000s及2010s 4个时段的湖泊面积信息,分别从区域位置、面积规模、海拔高度3方面分析其近40年来的变化趋势及变化特征,同时结合1972-2011年间青藏高原气候变化情况,初步探讨了影响青藏高原湖泊面积变化的主要原因.研究结果表明:(1)青藏高原面积大于10 km2的湖泊有417个,这些湖泊大多是面积为10~100 km2的小型湖泊,空间上集中分布在高原西部地区,海拔上集中在4500~5000 m范围内;(2)近40年青藏高原湖泊面积的变化趋势及差异性特征在整体上表现为湖泊呈加速扩张的趋势,其中2000s-2010s时段是湖泊扩张最显著的时期;在区域位置上,北部地区的湖泊变化最为剧烈;在面积规模上,小型湖泊扩张最为显著;在海拔高度上,低海拔地区湖泊扩张剧烈;(3)近40年青藏高原气候暖湿化程度明显,气候变化对湖泊面积变化影响显著;在气象要素中,降水量的变化是青藏高原湖泊面积变化的主要驱动因子. 相似文献
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受气候变化和人类活动影响,湖泊水生态系统及其服务功能发生改变,研究湖泊水生态系统生产总值动态变化及其影响因素,对于维护湖泊健康生命、实现湖泊功能永续利用具有重要意义。选择位于气候敏感区和生态脆弱区的青海湖作为研究对象,根据青海湖水生态系统特征及当前保护状况,筛选调节服务及文化服务2类8个评估指标,构建湖泊水生态系统生产总值指标体系,核算2010—2020年青海湖水生态系统生产总值,分析其变化趋势及主要影响因素。结果表明,2010—2020年青海湖水生态系统生产总值总体呈波动上升趋势,变化范围为6903.47亿~7848.55亿元;调节服务是青海湖水生态系统主要的服务类型,占比高达91%。近十年,气候调节和水质净化价值有所减少,其他服务功能价值均呈增加趋势。水源涵养价值增加最多,增长760.70亿元;气候调节价值下降最多,减少658.59亿元。偏最小二乘回归分析表明,水温、水位是影响青海湖水生态系统生产总值的主要因素。气候变化影响下,水温升高引起初级生产力增加及鱼类数量增长,同时近年来水体矿化度下降有利于水生生物生长,提高了固碳释氧和物种保育价值。水位与水面面积增加引起水源涵养、洪水调蓄价值增长;蒸发量减少导致气候调节价值下降。人类合理开发利用与保护作用下,物种保育、休闲旅游和科研教育价值均得到了显著提升。本研究量化了青海湖水生态系统对人类的贡献,为变化环境下退化水生态系统修复、生态保护措施效果定量评价提供了科学依据。建议定期核算青海湖水生态系统生产总值,跟踪评估气候变化与人类活动共同影响下青海湖水生态系统变化,对维持青藏高原东北部生态安全具有重要作用。 相似文献
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Lakes are a prominent geographic feature in northern landscapes and play an important role in understanding regional climate systems. In order to better model changes within climate systems, it is important to study lake ice processes. Although the availability of records for lake ice through ground measurements has declined in recent years, the increased use of remote sensing provides an alternative to this. Using a preclassified snow and ice remote sensing product with a 500‐m resolution, based on images from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/MOD10A1), and the use of measured and reanalysis temperature data, this study evaluated lake ice phenology dates in connection to recent trends in temperature and 0 °C isotherms within Ontario and Manitoba between 2001 and 2014. Temperature trends indicated both regional warming and cooling, with significant cooling observed in Southern Ontario (p < .05) and significant warming in Southern Manitoba (p < .1) during the fall. Spatial analysis of the trends in the lake ice data showed significant clustering of significant trends in ice on dates (p < .01). When analysing the trends in ice phenology in connection to the trends in temperature, it was found that 70% of lakes experienced a change in the ice on date with the expected change in temperature and 85% of lakes for ice off date. When shifting ice on and ice off dates are investigated in relation to 0 °C isotherms, it was seen that 80% of ice on dates and 100% of ice off dates shifted in sync with the isotherm dates. This demonstrates that the ice phenology of lakes in Ontario and Manitoba, Canada, is responding to short‐term variability in temperature. The MODIS product could be used to investigate ice phenology on a large scale and contribute towards expanding existing records of ice phenology. Establishing long‐term ice records could be a valuable asset for other research ranging from water balance studies to the response of lake biota under changing climate. 相似文献
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Thermokarst lakes play a key role in the hydrological and biogeochemical cycles of permafrost regions. Current knowledge regarding the changes caused by permafrost degradation to the hydrochemistry of lakes in the Qinghai-Tibet Plateau (QTP) is limited. To address this gap, a systematic investigation of thermokarst lake water, suprapermafrost water, ground ice, and precipitation was conducted in the hinterland of the QTP. The thermokarst lake water in the QTP was identified to be of the Na-HCO3-Cl type. The mean concentrations of HCO3− and Na+ were 281.8 mg L−1 (146.0–546.2 mg L−1) and 73.3 mg L−1 (9.2–345.8 mg L−1), respectively. The concentrations of Li+, NH4+, K+, F−, NO2−, and NO3− were relatively low. Freeze-out fractionation concentrated the dissolved solids within the lake water during winter, which was deeply deepened on lake depth and lake ice thickness. Owing to solute enrichment, the ground ice was characterized by high salinity. Conversely, repeated replenishment via precipitation led to lower solute concentrations in the ground ice near the permafrost table compared to that within the permafrost. Although lower solute concentration existed in precipitation, the soil leaching and saline ground ice melting processes enhanced the solute load in suprapermafrost water, which is considered an important water and solute resource in thermokarst lakes. The influencing mechanism of permafrost degradation on thermokarst lake hydrochemistry is presumably linked to: (1) the liberation of soluble materials sequestered in ground ice; (2) the increase of solutes in suprapermafrost water and soil pore water; and (3) the changes in lake morphometry. These results have major implications on the understanding of the effects of ground ice melting on ecosystem functions, biogeochemical processes, and energy balance in a rapidly changing climate. 相似文献
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湖泊热力结构不仅影响湖泊内部生态环境,而且与区域气象和气候系统相互影响,但目前对湖泊垂直温度的观测研究仍非常匮乏.本研究基于青藏高原拉昂错连续的湖温和气象观测,分析了小时尺度和日尺度热力分层规律和混合层深度的变化特征.结果表明:拉昂错为冷多次完全混合型湖泊;湖表温度8月达到最大值,湖面敞水区和沿岸的湖表温度季节震荡相同,但存在一定的空间差异;与空气温度相比,湖表温度变幅小,降温更慢,峰值滞后约1个月.同时发现,拉昂错混合层深度变化较为规律,辐射和风速是影响湖泊混合层深度的主要外界因子.探明真实的高原湖泊分层规律,有利于提高湖泊模拟能力,为优化湖泊参数化方案提供参考. 相似文献