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CLDAS地表温度产品在青藏高原多年冻土区的适用性评估与校正
1
作者 胡佳怡 赵林 +7 位作者 王翀 胡国杰 邹德富 幸赞品 焦梦迪 乔永平 刘广岳 杜二计 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期10-25,共16页
青藏高原多年冻土区现有的地表温度数据主要包括点位观测的地表和浅表层地温数据,以及遥感反演、模式模拟和再分析等手段获取和制备的空间数据。中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)数据产品在全国大部分地区的表现较好,但受实测数据稀... 青藏高原多年冻土区现有的地表温度数据主要包括点位观测的地表和浅表层地温数据,以及遥感反演、模式模拟和再分析等手段获取和制备的空间数据。中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)数据产品在全国大部分地区的表现较好,但受实测数据稀缺的限制以及对多年冻土特殊下垫面考量不足的影响,该数据在青藏高原多年冻土区的适用性有待进一步评估和修正。文中基于多年冻土区2008—2018年7个站点的逐日连续地表温度定点观测数据,对CLDAS地表温度数据进行评估,分析在不同时期以及不同下垫面类型下,CLDAS地表温度的适用性情况。结果表明:CLDAS在7个站点的地表温度与实测值存在较大偏差(bias=2.09℃,MAE=3.64℃,RMSE=4.67℃,R^(2)=0.83),主要表现为对地表温度的高估。其中,CLDAS在融化期的适用性相对较好,在冻融交替期、冻结期的适用性较差;在高寒荒漠、高寒荒漠草原地区的适用性较好,在高寒沼泽草甸地区的适用性较差。据此,在考虑归一化植被指数(NDVI)、归一化积雪指数(NDSI)、积雪深度、高程、坡度、坡向、土壤质地对地表温度的影响基础上,构建了多元逐步回归校正模型。校正模型考虑了研究区下垫面情况的差异,提高了CLDAS的模拟精度。结果显示,区分冻结期、融化期、交替期构建模型校正的结果优于不考虑冻融期构建的校正模型。区分冻融期分别构建多元逐步回归模型进行校正后,CLDAS地表温度的精度得到了明显提升(bias=-0.11℃,MAE=2.42℃,RMSE=3.23℃,R2=0.89)。 展开更多
关键词 地表温度 CLDAS 青藏高原 适用性评估 多元回归校正
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1975—2015年宁夏生态系统格局宏观变化分析 被引量：6
2
作者 幸赞品 颜长珍 +2 位作者 冯坤 谢家丽 钱大文 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第22期7912-7920,共9页
以1975—2015年的Landsat MSS/TM/OLI影像为数据源,选用年均生态系统类型净变化率、生态系统类型转移矩阵及土地开发度综合指数对宁夏回族自治区近40年来生态系统格局宏观变化的幅度、速率、转换类型及人类活动扰动程度进行定量分析,揭... 以1975—2015年的Landsat MSS/TM/OLI影像为数据源,选用年均生态系统类型净变化率、生态系统类型转移矩阵及土地开发度综合指数对宁夏回族自治区近40年来生态系统格局宏观变化的幅度、速率、转换类型及人类活动扰动程度进行定量分析,揭示了宁夏生态系统时空变化过程及其区域分异性。研究结果表明:(1)宁夏农田和草地生态系统优势度较大,占比75%以上,且两者面积变化趋势呈负相关。近40年中,森林净增加了477.5 km^2,人工表面净增加了884.6 km^2,农田净增加了209.8 km^2;草地净减少了115.5 km^2,湿地净减少了69.4 km^2,荒漠净减少了1387.0 km^2。(2)生态系统变化转移矩阵表明每时段内大约有占宁夏总土地面积6%的生态系统面积发生变化,主要转换类型有农田和草地间相互转换、草地和荒漠转为农田及农田转为草地和人工表面。(3)人为活动对生态系统的干扰全区整体处于我国的中等水平,且呈增加趋势,其中北部是持续增强,且金凤区、西夏区和永宁县土地开发效果最为明显,中部是轻微减轻,南部是显著减轻,人类活动对宁夏北部和中部自然生态系统的扰动大于南部。 展开更多
关键词 宁夏 生态系统 时空格局 遥感
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冻结季沱沱河源多年冻土区活动层土壤水分含量分析 被引量：3
3
作者 李智斌 赵林 +13 位作者 刘广岳 邹德富 汪凌霄 杨斌 杜二计 胡国杰 周华云 王翀 幸赞品 赵建婷 殷秀峰 迟鸿飞 谭昌海 陈文 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第1期56-68,共13页
活动层含水量是表征多年冻土区气候、水文和生态过程的关键参数。长期以来,由于受多年冻土区活动层水分实测样点数量稀少的限制,各类基于遥感反演、模式模拟乃至数据融合和同化等手段生产的土壤水分空间数据均存在着较大的误差。2020年1... 活动层含水量是表征多年冻土区气候、水文和生态过程的关键参数。长期以来,由于受多年冻土区活动层水分实测样点数量稀少的限制,各类基于遥感反演、模式模拟乃至数据融合和同化等手段生产的土壤水分空间数据均存在着较大的误差。2020年10—11月在青藏高原腹地(沱沱河源区)测定了1072组活动层土壤含水量数据并进行分析,探讨了该时段该区域活动层土壤水分的空间差异,并与全球陆面数据同化系统数据产品(GLDAS-Noah)和欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析资料(ERA5-Land)进行了对比分析。结果表明,在该区域平均厚度为2.72 m的活动层内,土壤质量含水量(总含水量)约为14.0%,活动层土壤含水量与植被发育情况存在正相关关系。除高寒沼泽草甸类型外,高寒草甸与高寒草原类型的活动层含水量随深度的增加呈现出先减小后增大的变化趋势。不同坡位类型的活动层含水量呈上坡位>下坡位>中坡位>平坡位,阳坡水分高于阴坡且两者活动层剖面水分变化相似。多年冻土区浅表层0~350 cm深度范围内的土壤含水量大于区内融区同深度的土壤含水量,两者土壤剖面水分分布均呈现出先增大后减小再增大的特征。该区域的GLDAS-Noah同化水分产品与实测数据对比的误差在10%以内,比ERA5-Land再分析土壤水分数据更为准确,但两种数据产品对土壤剖面上的水分垂直分布情况描述均与实测数据有较大差异。该研究结果可以为数据同化系统的模式冻融参数化方案优化及遥感水分产品研发提供科学依据。 展开更多
关键词 沱沱河源区 多年冻土 活动层 土壤含水量 冻结季 再分析数据
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生态工程背景下黄土高原植被变化时空特征及其驱动力 被引量：15
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作者 修丽娜 颜长珍 +1 位作者 钱大文 幸赞品 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2019年第4期214-221,228,F0002,共10页
[目的]分析1990—2015年黄土高原植被的时空演变规律,并从气候变化和人类活动两个方面分析该地区植被变化的驱动力,以期为生态环境保护相关政策的制定和区域可持续发展提供理论依据。[方法]基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI建立长时间序列NDV... [目的]分析1990—2015年黄土高原植被的时空演变规律,并从气候变化和人类活动两个方面分析该地区植被变化的驱动力,以期为生态环境保护相关政策的制定和区域可持续发展提供理论依据。[方法]基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI建立长时间序列NDVI数据集,采用线性趋势分析、多元线性回归和改进的人类残差等分析方法,以NDVI为指标,辅助土地利用数据,对黄土高原地区1990—2015年期间植被时空变化特征及其影响因素进行了定量分析。[结果]①在1990到2015年期间,黄土高原地区植被的NDVI总体表现为上升趋势,且变化趋势较明显的分为两个时期,其中2000年以后NDVI上升速率较快;②2000年以后,黄土高原植被NDVI迅速上升,上升区域面积达到总面积的91.90%,其中NDVI显著上升面积比为65.78%;③黄土高原地区植被面积总体表现为增加,且主要来自于耕地的转入;④人类活动促使的植被恢复区域占黄土高原总面积的21.74%,主要分布在内蒙古的东部和北部、甘肃和宁夏的南部,以及陕西和山西的中部地区。[结论]随着退耕还林还草政策的实施,黄土高原地区植被面积持续增加,且植被生长状况持续变好,黄土高原植被恢复的原因主要是气候和人类共同影响,其中人类影响的程度较大。 展开更多
关键词 植被状况 气候因子 人类活动 残差分析
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青藏高原工程走廊3个监测点多年冻土温度序列重建
5
作者 殷路辉 赵林 +10 位作者 胡国杰 赵建婷 幸赞品 孙哲 张钰鑫 刘广岳 邹德富 杜二计 肖敏轩 乔永平 史健宗 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期1985-2000,共16页
连续、长时间序列的多年冻土温度数据在开展气候变化对多年冻土的影响及其生态、水文效应研究中有着重要的科学意义.本文利用西大滩、五道梁、唐古拉3个观测点的实测地温数据首先对多年冻土模型及其参数化方案进行了验证、优化和标校,... 连续、长时间序列的多年冻土温度数据在开展气候变化对多年冻土的影响及其生态、水文效应研究中有着重要的科学意义.本文利用西大滩、五道梁、唐古拉3个观测点的实测地温数据首先对多年冻土模型及其参数化方案进行了验证、优化和标校,以实测数据和经过校正的CMIP6逐月5 cm地表土壤温度数据作为模型的驱动数据,模拟了3个观测点1900~2019年多年冻土地温变化,并对1920年以后的模拟温度变化序列进行分析.结果表明:(1)多年冻土模型对处于地温年变化深度以下地温的模拟误差低于0.1℃,表明模型对于多年冻土的热状态具有较好的模拟能力;(2)1920~2019年西大滩、五道梁、唐古拉各模拟深度的年平均温度均呈现升温趋势,年地温变化(15 m)处的平均升温速率为0.07℃/10 a(0.05~0.09),不同深度岩土层的热状态对气候变化具有不同的响应时间,深层地温对气候变化的响应相较于浅层有20年左右的滞后;(3)多年冻土上限下降速率相差不大,平均为0.6 cm/a;多年冻土下限的上升速率分别为13.4、4.0和4.0 cm/a;多年冻土厚度分别减少13.9、4.6、4.7 m;(4)3个观测点多年冻土对气候变化的反应存在差异,处于多年冻土北部下界附近西大滩的多年冻土相对不稳定,对气候变化反应剧烈,而处于连续多年冻土区的五道梁和唐古拉多年冻土相对稳定.本研究重建的不同深度100年月尺度地温变化序列可以较好地反映青藏高原多年冻土温度的变化历史,与近40年来观测到的多年冻土变化的实际情况较为一致.地温序列是对目前青藏高原多年冻土地温数据时间短、连续性差的补充和完善,可被用作研究青藏高原多年冻土热状态变化的重要参考数据. 展开更多
关键词 青藏高原 GIPL2模型 多年冻土 温度模拟 温度重建
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青藏工程走廊沿线多年冻土区融化季高分辨率地表土壤水分反演
6
作者 袁启连 赵林 +4 位作者 幸赞品 邹德富 赵建婷 刘世博 樊磊 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期1350-1363,共14页
青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介,准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。... 青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介,准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。现阶段,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,对区域土壤水分产生了显著影响。受限于该区高寒、缺氧以及恶劣天气的影响,青藏高原多年冻土区大范围的高分辨率土壤水分信息相对缺乏。为此,以青藏工程走廊沿线区域为研究区,以土壤水分的相关地表变量(地表温度、归一化植被指数、增强植被指数、坡度、坡向、高程、土壤质地、经纬度)为输入变量,以实测地表土壤水分为目标变量,基于随机森林回归方法分别建立了白天和夜间的土壤水分反演模型,得到了研究区2015~2018年5~9月地表土壤水分含量数据。结果表明:两个土壤水分反演模型均具有较好的反演精度,模型训练结果和验证结果与实测土壤水分含量的相关性均大于0.97,误差较小(RMSE=0.03 m^(3)/m^(3)),偏差接近于0 m^(3)/m^(3),对各站点模拟结果较优,反演得到的地表土壤水分空间分布特征与植被分布特征一致,自东南向西北呈递减趋势。 展开更多
关键词 土壤水分 青藏高原 多年冻土 高分辨率 随机森林回归
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1975—2015年甘肃省白龙江流域自然保护区生态系统服务价值及其时空差异 被引量：17
7
作者 幸赞品 颜长珍 +3 位作者 冯坤 修丽娜 钱大文 谢家丽 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2019年第3期172-182,共11页
利用1975-2015年7期遥感数据重建甘肃省白龙江流域8个野生动物自然保护区的生态系统时空变化特征,并在对该研究区各类生态系统服务价值当量修订的基础上,采用生态系统服务价值评估模型和敏感性指数,对不同时期的生态系统服务价值进行评... 利用1975-2015年7期遥感数据重建甘肃省白龙江流域8个野生动物自然保护区的生态系统时空变化特征,并在对该研究区各类生态系统服务价值当量修订的基础上,采用生态系统服务价值评估模型和敏感性指数,对不同时期的生态系统服务价值进行评估。结果表明:(1)白龙江流域自然保护区以森林生态系统为主,研究期内生态系统格局总体稳定,农田和裸地生态系统面积减少,而森林、草地、水域和人工表面生态系统呈增加趋势,且在2000年后变化最活跃。(2)研究区生态系统服务价值由1975年的239.68×10^8元上升到2015年的243.58×10^8元,净增加3.90×10^8元,农田和裸地生态系统服务价值持续减少,而森林、草地和水域生态系统服务价值则呈增加趋势。(3)整体上,研究区南部生态系统服务价值呈增长趋势,而中北部地区则处于阶段性变化状态,文县大鲵自然保护区单位面积生态系统服务价值密度最高,多儿自然保护区价值密度最低,且为唯一衰退型保护区。(4)在不同生态系统服务类型中,调节服务居主导地位,且以气候调节服务价值最高。白龙江流域自然保护区生态系统服务价值缺乏弹性,水域生态系统面积变化对研究区生态系统服务价值的变化具有放大作用。 展开更多
关键词 白龙江流域 自然保护区 生态系统格局 生态系统服务价值
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