Coupling numerical simulation with remotely sensed information for the study of frozen soil dynamics     

HuiRan Gao  WanChang Zhang 《寒旱区科学》2020,12(6):404-417

The acquisition of spatial-temporal information of frozen soil is fundamental for the study of frozen soil dynamics and its feedback to climate change in cold regions. With advancement of remote sensing and better understanding of frozen soil dynamics, discrimination of freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing and numerical simulation of frozen soil processes under water and heat transfer principles provides valuable means for regional and global frozen soil dynamic monitoring and systematic spatial-temporal responses to global change. However, as an important data source of frozen soil processes, remotely sensed information has not yet been fully utilized in the numerical simulation of frozen soil processes. Although great progress has been made in remote sensing and frozen soil physics, yet few frozen soil research has been done on the application of remotely sensed information in association with the numerical model for frozen soil process studies. In the present study, a distributed numerical model for frozen soil dynamic studies based on coupled water-heat transferring theory in association with remotely sensed frozen soil datasets was developed. In order to reduce the uncertainty of the simulation, the remotely sensed frozen soil information was used to monitor and modify relevant parameters in the process of model simulation. The remotely sensed information and numerically simulated spatial-temporal frozen soil processes were validated by in-situ field observations in cold regions near the town of Naqu on the East-Central Tibetan Plateau. The results suggest that the overall accuracy of the algorithm for discriminating freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing was more than 95%. These results provided an accurate initial freeze and thaw status of surface soil for coupling and calibrating the numerical model of this study. The numerically simulated frozen soil processes demonstrated good performance of the distributed numerical model based on the coupled water-heat transferring theory. The relatively larger uncertainties of the numerical model were found in alternating periods between freezing and thawing of surface soil. The average accuracy increased by about 5% after integrating remotely sensed information on the surface soil. The simulation accuracy was significantly improved, especially in transition periods between freezing and thawing of the surface soil.  相似文献   

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究--以长江流域中下游为例     

向伶  高翔  彭玉辉  梁婕 《资源与生态学报(英文版)》2020,11(2):140-149

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。  相似文献   

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究          下载免费PDF全文

岳健  穆桂金  唐自华  杨雪峰  林永崇  徐立帅 《干旱区地理》2020,43(1):153-160

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏，给荒漠化监测等相关工作带来很大不便，开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究，对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍，利用无人机遥感提取（光合）植被信息，并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应，获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度，然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系，建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法，可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因，所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低，有待于今后进一步的工作加以改进。  相似文献   

无定河下游全新世古洪水研究          下载免费PDF全文

李晓刚  黄春长  庞奖励 《干旱区地理》2020,43(2):380-387

对无定河流域野外考察，在其下游苏家圪坨（SJGT）地点发现夹有古洪水滞流沉积物（SWD）的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm，具有平行微薄层理特征，且直接覆盖在东汉文化层之上。室内分析结果表明古洪水SWD有着与2012年洪水SWD相似的沉积学特征，以粗粉沙为主，分选良好，磁化率和烧失量较小，说明它记录了一次无定河下游的大洪水事件。文化层光释光（OSL）测年结果显示该次古洪水事件发生在1 900~1 700 a BP。古洪水洪峰水位和洪峰流量分别为765.9 m和10 530 m³·s^-1。同时利用2012年洪水洪痕水位验证，在同一断面用相同参数恢复洪峰流量为1 030 m³·s^-1，实测洪峰流量为1 000 m³·s^-1，误差为3.09%，说明古洪水洪峰流量恢复结果合理可靠。研究结果延长了无定河下游洪水数据序列，对水资源、水能源的开发利用提供了科学依据。  相似文献   

基于 MODIS 数据的吐鲁番盆地 2001—2017 年 植被变化及水热组合影响分析          下载免费PDF全文

庞冉  王文 《干旱区地理》2020,43(5):1242-1252

中国西北干旱地区的气候变化及其对植被的影响一直备受关注。以地形特殊的吐鲁番盆 地为研究对象，利用实测气象站点数据、再分析气象格点数据以及 MODIS 卫星遥感植被指数，采用 趋势检验、线性回归、偏相关分析等方法，探究了该地区 2001—2017 年间的植被变化及其与水热组 合特征之间的关系。结果表明：（1）吐鲁番盆地降水量整体没有显著变化，但北部山区降水增长较 多，气温总体呈显著上升趋势，尤其是盆地底部中心区域增温较大。（2）全区域植被指数（NDVI）总 体呈极显著上升趋势，山区及中心区域 NDVI 增长率较大。（3）受水汽来源和日照时长的影响，吐鲁 番盆地周边山区高程 3 000 m 左右 NDVI 值最高，山区植被最好的坡向是西北坡。（4）吐鲁番盆地水 热组合复杂，水分条件是大部分地区植被生长的主要限制因素，降水与 NDVI 有较好的正相关，在 山区和荒漠区热量增加不利于植被生长，但中心区域受地下水和人类活动影响，水分的供给相对 稳定，热量增加利于植被生长。  相似文献   

对欧亚非大陆自由主义民主格局演变的批判性分析     

麻洪川  郗笃刚  刘建忠  张晶  丁梓越 《世界地理研究》2020,29(6):1113-1124

自由主义民主作为西方谋求世界霸权而肆意输出的意识形态，以批判性话语剖析欧亚非大陆自由主义民主状况，对揭露西方民主输出的真实目的意义重大。探究欧亚非大陆“自由”等级格局演变特征，搭建“自由”等级格局演变影响因子体系，并揭示其演变影响机制。研究发现：①“自由”国家数量总体显著增长，从欧洲南部、西部、北部，亚洲南部、东北部扩散至欧洲东部、中部和非洲南部地区；“部分自由”国家数量总体明显增加，基本分布在亚洲南部、东南部，非洲东部、西部和南部；“不自由”国家数量总体略有减少，从欧洲东部、亚洲和非洲大部分地区压缩至亚非大部分地区。②“自由”等级标准差指数表现出明显上升趋势，而其变异系数表现出波动下降趋势。③总体上，欧亚非大陆具有相似“自由”等级的国家集聚程度在不断增强，其中，高值集聚出现波动增强；局部上，冷点、次冷点区域呈现“联成一片”的态势，热点、次热点区域则有“东进”的趋势。④社会经济、外部扩散、文化宗教、政治制度、西方行为等因素影响显著，且在整体和局部影响机制上呈现明显差异。⑤“自由之家”为突出和强调西方在国际政治领域的标准制定权和话语权，其“自由”等级指数具有极强的意识形态属性和战略意图。  相似文献   

植被覆盖、放牧和季节对牧草种类组成和生物量的影响:以埃塞俄比亚南部Yabello牧场为例     

Yeneayehu FENETAHUN  徐新文  尤源  王永东 《资源与生态学报(英文版)》2020,11(2):159-170

Yabello牧场是埃塞俄比亚博拉纳的一个半干旱地区的牧场,目前面临着草场退化的严重挑战。植被覆盖的变化、过度放牧和季节性变化极大地影响了Yabello牧场的牧草组成和生物量。本文评估了植被覆盖、放牧和季节对Yabello牧场的牧草组成和生物量的影响。首先采用1 m×1 m的随机样方进行实验,根据植被覆盖类型和放牧变化选择样点,并对季节影响进行评估。使用SAS统计软件和MicrosoftExcel分析牧草组成、牧草高度和质量数据。本研究总共记录了26种草种,其中Chloris roxburghiana, Chrysopogon aucheri和Chrysopogon aucheri草种均表现出最高的平均单种覆盖高度和生物量产量。因此,建议将这些草种用于研究区域退化草地的恢复。研究结果还表明,植被覆盖类型、放牧和季节变化是决定牧草种类组成、牧草高度和生物量产量的关键因素。最后,研究结论还认为控制灌木丛植被并平衡放牧水平的可持续管理对于该地区的可持续牧草生产和生物多样性保护至关重要。  相似文献   

基于区域监测站的BDS定轨策略分析     

王乐  黄观文  张勤  燕兴元  秦志伟  王利  崔博斌 《大地测量与地球动力学》2018,38(5):497-503

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究，得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明，选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站，利用72 h弧长观测数据，采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度，其中GEO卫星轨道精度约291 cm，IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨，也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。  相似文献   

海面溢油无人机高光谱遥感检测与厚度估算方法   总被引：2，自引：0，他引：2  

任广波  过杰  马毅  罗旭东 《海洋学报》2019,41(5):146-158

海上溢油是海洋国家所面临的共同问题，但至今仍没有一种可靠实用的海上溢油准确识别和油量遥感监测方法。为此，本文以无人机高光谱遥感为手段，开展了海面溢油检测与厚度估算方法研究。实验中，通过搭建室外大型水槽溢油实验装置，获取了模拟真实海洋环境条件下不同溢油量的遥感和现场光谱数据，在此基础上，分析并提取了海上溢油特征光谱波段，给出了海上溢油高光谱检测模型；针对现场实验条件下水面油膜厚度难以测定的问题，设计了3种利用总体溢油量的油膜厚度估算模型。得到如下主要结论:（1）675 nm和699 nm是海上溢油检测的有效特征波段，但对极薄的油膜没有检测能力；（2）提出了归一化溢油指数模型、反比例模型和吸收基线模型等3种海上溢油油膜厚度估算模型，其中对于薄油膜（厚度≤ 5 μm）和厚油膜（厚度>50 μm），反比例模型是溢油厚度反演的首选也是唯一选择。对于中厚度油膜，晴朗天气条件下，归一化溢油指数模型是油膜厚度反演的首选，同时反比例模型和溢油吸收基线模型也都有较好的反演能力，而在多云天气条件下，反比例模型效果最佳。  相似文献   

利用短期静态PPP结果反演海潮负荷位移     

魏国光  王琪洁  彭葳  郭良琦 《大地测量与地球动力学》2019,39(6):607-612

采用香港11个GPS测站的观测资料进行1 h、2 h、3 h和4h静态PPP解算，获得4组PPP坐标序列，利用调和分析求取11个测站处8个主要分潮的负荷位移参数（振幅和相位），将其与海潮模型计算的负荷位移参数进行对比，并比较分析PPP反演值与海潮模型值改正海潮负荷信号的效果。结果表明，垂直和水平方向上，不同PPP结果反演8个分潮的负荷位移分别具有约5 mm和7 mm的差异；PPP反演8个分潮垂向负荷位移优于全球海潮模型，但水平方向上的反演效果稍弱。  相似文献