被动微波高亚洲湖冰冻融监测研究
发布时间：2020-04-20 02:50
【摘要】：高亚洲区域是全球气候变化研究的敏感区与热点区域,境内湖泊星罗棋布,而湖泊的湖冰冻融参数是气候变化的敏感因子之一,常被期望用来记录与揭示气候变化。经过调研发现,高亚洲区域的湖冰冻融监测研究由于现有遥感技术手段的限制与及缺少相应的监测方法技术而有所欠缺。基于此,本文以被动微波数据为主要数据源,结合Landsat数据与及其它辅助数据,考虑了星载微波辐射计对地扫描过境的特征以及传统被动微波湖冰监测方法,采用了最邻近法监测湖冰冻融变化。最邻近法是一种基于湖心点,提取卫星过境时距离湖泊中心点最邻近的像元亮温值,然后构建长时间序列的湖泊亮温值提取湖冰冻融信息的方法。经以青海湖、色林错、哈拉湖与阿其克库勒湖作为研究对象发现最邻近法能够高精度探测超大型湖泊的湖冰冻融情况。然后针对被动微波监测中大型湖泊的湖冰冻融信息受到湖岸像元干扰的问题,在最邻近法的基础上,改进了一种适用于中大型湖泊的湖冰冻融监测的混合像元分解法。混合像元分解法是依据微波辐射计单个像元内湖泊和陆表的面积比例作为权重系数,再通过线性分解还原湖泊区域亮温信息(亚像元级),成功的扩展了被动微波遥感在高亚洲湖冰冻融监测的适用范围。并使用2002~2015年的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)光学产品为验证数据,对混合像元分解法处理的可可西里湖、达则错、库赛湖三个湖泊进行冻融判别验证。结果表明被动微波遥感和光学遥感所获取的湖冰冻结与融化参数具有较高的一致性,其相关系数可达0.968与0.987,证明混合像元分解法可靠性较高。最后本文对最邻近法与像元分解法展开扩展应用,获取了高亚洲区域51个中大型湖泊的冻融变化信息,并且引入曼肯德尔检验对51个湖泊的湖冰冻融变化趋势进行量化处理。通过对湖冰开始冻结、湖冰完全冻结、湖冰开始融化与湖冰完全融化进行空间趋势变化分析,发现在全球气候变化影响下,2002至2016年间高亚洲区域的51个湖泊的湖冰冻融变化受纬度分布的影响不明显,湖冰冻融变化趋势规律呈条带状集中分布,存在一定的空间集聚性。
【图文】：
图 1.1 高亚洲面积大于 50km2湖泊分布图Figure 1.1 The lake's area greater than 50 km2over the High Asia高亚洲区域海拔范围在 2000 至 8844m 之间，有“世界屋脊”和地球的“第三极”[19]之称，被认为是地球上对气候变化最为敏感的区域之一[20, 21]，，同时亦是对全球气候变化有反馈作用最强区域之一。高亚洲区域是地球上的一个巨大的冰雪存储库[22]，冰雪在物理状态发生相变会时会吸收大量的热量，或释放出大量的水汽[23, 24]。在气候变化影响着高亚洲区域水汽与能量交换的过程的同时，高亚洲地区又会通过反馈调节作用而影响全球气候变化[25]，当今高亚洲地区已引起了气候变化等领域的广泛关注[20, 26], [27]。高亚洲区域境内湖泊众多，是气候变化研究的重点区域，而且湖泊冻融参数又对气候变化的敏感能够真实地反映区域气候与环境的变化状况，故高亚洲区域的湖冰冻融参数研究对于气候变化研究具有重要的参考意义。然而目前，在高亚洲区域的湖泊研究中主要集中于湖泊面积与水位高度、水体来源补给等研究[28-30]。与湖泊面积与湖泊水位变化研究相比，湖冰的冻融变化的研究对于全球气候变化也具有同样重要的理论与应用价值，湖冰冻融研究还需进一步挖掘与探求[17]。
2.2 冰(-1℃)和水(0℃)的复介电常数与频率的关系图[62]mplex dielectric constant frequency relationship of Ice (1℃) an电常数的实部，ε″为虚部，可根据自由水体的ε′与’1 2 2 "21 2 2 为纯水的弛豫时间， 微波频率，∞为纯水的介介电常数[63]。其中： 4.9 87.74 0.4008 9.398 10 1.41 10 109 10 3.824 10 6.938 10 温度和频率无关可取 3.15 而表面光滑的物体的反
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P332.8
【图文】：
图 1.1 高亚洲面积大于 50km2湖泊分布图Figure 1.1 The lake's area greater than 50 km2over the High Asia高亚洲区域海拔范围在 2000 至 8844m 之间，有“世界屋脊”和地球的“第三极”[19]之称，被认为是地球上对气候变化最为敏感的区域之一[20, 21]，，同时亦是对全球气候变化有反馈作用最强区域之一。高亚洲区域是地球上的一个巨大的冰雪存储库[22]，冰雪在物理状态发生相变会时会吸收大量的热量，或释放出大量的水汽[23, 24]。在气候变化影响着高亚洲区域水汽与能量交换的过程的同时，高亚洲地区又会通过反馈调节作用而影响全球气候变化[25]，当今高亚洲地区已引起了气候变化等领域的广泛关注[20, 26], [27]。高亚洲区域境内湖泊众多，是气候变化研究的重点区域，而且湖泊冻融参数又对气候变化的敏感能够真实地反映区域气候与环境的变化状况，故高亚洲区域的湖冰冻融参数研究对于气候变化研究具有重要的参考意义。然而目前，在高亚洲区域的湖泊研究中主要集中于湖泊面积与水位高度、水体来源补给等研究[28-30]。与湖泊面积与湖泊水位变化研究相比，湖冰的冻融变化的研究对于全球气候变化也具有同样重要的理论与应用价值，湖冰冻融研究还需进一步挖掘与探求[17]。
2.2 冰(-1℃)和水(0℃)的复介电常数与频率的关系图[62]mplex dielectric constant frequency relationship of Ice (1℃) an电常数的实部，ε″为虚部，可根据自由水体的ε′与’1 2 2 "21 2 2 为纯水的弛豫时间， 微波频率，∞为纯水的介介电常数[63]。其中： 4.9 87.74 0.4008 9.398 10 1.41 10 109 10 3.824 10 6.938 10 温度和频率无关可取 3.15 而表面光滑的物体的反
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P332.8
【参考文献】
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2 勾鹏;叶庆华;魏秋方;;2000-2013年西藏纳木错湖冰变化及其影响因素[J];地理科学进展;2015年10期
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7 刘U
本文编号：2634058
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