本文選題：森林積雪 + 被動微波遙感　； 參考：《中國科學(xué)院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)》2016年博士論文

【摘要】：積雪是地球表面最為活躍的自然要素之一,天然降雪傳遞并改變了微生物、植物、動物、營養(yǎng)物質(zhì)、大氣以及土壤之間的相互作用。積雪表面的高反照率、內(nèi)部冰/水相變產(chǎn)生的潛熱以及雪層的絕熱效應(yīng)顯著地影響著全球能量、水循環(huán)過程,進(jìn)而影響氣候變化;同時(shí)氣候變化也導(dǎo)致全球、區(qū)域甚至流域尺度的時(shí)空積雪的重新分布,進(jìn)而影響融雪水資源的循環(huán)、分配與管理。由于地處北半球的高緯度地帶,東北地區(qū)是我國積雪分布的主要區(qū)域之一,積雪一方面可以造成雪災(zāi),融水同時(shí)又是東北地區(qū)水系和農(nóng)業(yè)耕作土壤水分來源的重要補(bǔ)充。積雪是水資源的重要來源,水是人類生存的必要條件。積雪覆蓋與降水、地表溫度、地表反照率和輻射收支等密切相關(guān)。被動微波遙感技術(shù)利用雪粒子與不同微波頻段電磁波的散射、輻射傳輸差異,實(shí)現(xiàn)對積雪參量的定量反演。積雪內(nèi)部的雪粒徑尺寸分布是影響積雪微波(輻射、散射)特性的重要因素,雪粒徑分布的不一致性也是影響被動微波反演積雪深度和雪水當(dāng)量精度的重要因子。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,森林生態(tài)系統(tǒng)在地圈、生物圈的生物地球化學(xué)循環(huán)過程中起著重要的 緩沖器‖和 閥‖的功能,是地球上最大的碳匯。森林是地球上規(guī)模最大、生態(tài)功能最完善的陸地生態(tài)系統(tǒng),對地球系統(tǒng)中的水循環(huán)、碳循環(huán)、能量循環(huán)和生態(tài)平衡起著不可替代的作用,是地球生態(tài)系統(tǒng)最重要的維系者。由于森林系統(tǒng)具有多層結(jié)構(gòu)特征,且各層介質(zhì)的微波輻射傳輸都具有不同的頻率和極化特性,這種復(fù)雜性降低了利用遙感技術(shù)反演林下積雪參量的精度,是目前研究領(lǐng)域的難題。論文在國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目 東北地區(qū)森林下雪深被動微波遙感反演的關(guān)鍵影響參數(shù)觀測與研究‖和 基于不同下墊面被動微波混合像元分解模型的中國東北地區(qū)積雪深度和雪水當(dāng)量反演研究‖的資助下,依托中國科學(xué)院長春凈月潭遙感實(shí)驗(yàn)站開展森林積雪參量遙感反演研究,主要工作如下:(一)東北地區(qū)是一個(gè)相對獨(dú)立的地理單元,積雪性質(zhì)與其他地區(qū)有所不同,因此對東北地區(qū)的積雪性質(zhì)做深入的研究,從而為輻射傳輸模型提供必要的積雪參數(shù)。主要研究內(nèi)容包括:(1)森林區(qū)和農(nóng)田區(qū)積雪性質(zhì)(雪粒徑、雪溫度和雪濕度)的比較研究,尤其是雪粒徑,因?yàn)檠┝绞禽椛鋫鬏斈Ｐ椭凶蠲舾械膮?shù);(2)對分層積雪的雪粒徑、雪溫度和雪濕度進(jìn)行研究;(3)雪粒徑演化模型(Jordan91模型)的驗(yàn)證。(二)對Chang算法、改進(jìn)的Chang算法、NASA 96算法和FY3B雪深業(yè)務(wù)化反演算法在東北地區(qū)典型林區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證與分析,得到以上算法在東北典型林區(qū)的精度,為發(fā)展適合東北地區(qū)雪的特性的雪深反演算法提供指導(dǎo)。(三)通過實(shí)驗(yàn)觀測數(shù)據(jù),探討東北典型森林的微波輻射傳輸參數(shù)頻率與極化、角度特性,以及與森林幾何和物理參數(shù)的關(guān)系。(四)利用觀測和參數(shù)化后的東北典型森林的微波輻射傳輸參數(shù)(有效透過率和有效散射反照率),在τ-ω模型框架下構(gòu)建 積雪-森林‖半經(jīng)驗(yàn)微波輻射傳輸模型。論文將衛(wèi)星遙感觀測數(shù)據(jù)與地基遙感觀測數(shù)據(jù)相結(jié)合,在森林系統(tǒng)輻射傳輸模型參數(shù)化研究的基礎(chǔ)上,對不同下墊面介質(zhì)開展相應(yīng)的微波輻射傳輸特性的研究與觀測,從而建立分層介質(zhì)的輻射傳輸方程。(五)在HUT改進(jìn)模型中考慮雪粒徑的垂直分布及其之間的聯(lián)系,建立多層的HUT模型。利用Jordan91模型進(jìn)行雪粒徑的演化,結(jié)合氣象站點(diǎn)的雪深和氣象數(shù)據(jù),建立適于本地化的HUT模型反演模型。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(一)通過開展東北積雪特性的觀測與分析,結(jié)合氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù),提出了基于Jordan91積雪參數(shù)演化模型的本地化HUT積雪輻射傳輸模型。(二)以τ-ω模型為基礎(chǔ),結(jié)合衛(wèi)星遙感觀測數(shù)據(jù),開展不同森林類型消光系數(shù)的研究,利用真實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜情形下典型微波輻射傳輸模型的模擬驗(yàn)證和評價(jià),為揭示森林對積雪的微波輻射特性和雪深反演精度的影響機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:縐洩鏄湴鐞冭〃闈㈡渶涓烘椿璺冪殑鑷劧瑕佺礌涔嬩竴,澶╃劧闄嶉洩浼犻，

本文編號：2054992