| 题名 | 中国西北西部土壤湿度的微波遥感及其对气候变化的响应研究 |
| 作者 | 王磊 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-20 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 文军 |
| 关键词 | 中国西北西部 土壤湿度 微波遥感 AMSR-E 气候变化 响应 |
| 其他题名 | Soil Moisture Estimate from Microwave Remote Sensing and Its Response to Climate Change in the West-northwestern Region of China |
| 学位专业 | 大气物理学与大气环境 |
| 中文摘要 | 土壤湿度维系着陆地上的生命，是陆地植物生长的基本条件。对于地球科学领域，它还有着其他重要作用：土壤湿度不仅是联系地表和大气间水和能量交换的重要纽带，而且也控制着降雨过程中地表径流及渗透的分配比例。本文以中国西北西部为研究区，利用先进微波扫描辐射计（AMSR-E）亮温数据估算土壤湿度，并研究土壤湿度变化及其对气候变化的响应，主要内容和结论如下： 第一：利用2002-2008年暖季（4-10月）AMSR-E的6.9GHz通道亮温数据，基于一阶辐射传输方程，发展了一个适用于干旱区的土壤湿度估算模型，以此重建了中国西北西部地表土壤湿度序列。其中，借助于土壤湿度与微波极化指数（MPDI）之间的特殊关系，对地表粗糙度进行了参数化，此参数化过程是建立本文土壤湿度估算模型的关键。经验证，重建的土壤湿度序列接近于实际情况，并能运用于其他科学研究。 第二：利用AMSR-E亮温数据和一次典型降水天气过程的降水观测数据，发展了一个降水估计模型。首先，用逐步判别分析方法判别降雨像元。然后，用降水散射指数估算降水率。结果表明：降水散射指数大于3.0K时，降水率与散射指数之间存在线性关系。经验证，估算的降水率与观测值较接近，均方根误差为2.1mm/h，估算效果较好。最终结果表明，估算土壤湿度与降水在时空分布上可以相互印证。 第三：分析了中国西北西部7个农业实验站1981-2001年土壤湿度观测资料，结果表明：进入上世纪90年代，多数站点的土壤明显干化，个别站还存在突变现象。进一步研究表明，西北西部土壤湿度与局地降水、蒸发、相对湿度等气侯因子相关不明显，而与气温有着显著的负相关，这主要是由于土壤湿度与气温之间存在负反馈过程。 第四：利用逐月土壤湿度产品资料，分析了研究区土壤湿度变化及其对气候变化的响应。由于AMSR-E产品时间序列相对较短、部分时空不连续，选取1948-2007年NOAA气候预测中心（CPC）制作的0-10cm土壤湿度产品作为AMSR-E资料的补充和延伸。结果表明：整个中国西北西部土壤湿度呈增加趋势，气候趋势倾向率为0.16%/10a，并有2-7、11、21年周期震荡。其中，北疆、天山一带及南疆西部地区的土壤湿度为明显增加趋势（>0.2%/10a）。REOF分析结果表明，研究区土壤湿度变化分为5种典型格局，其中中西部格局（MW）代表了中国西北西部土壤湿度变化的典型格局，与全区月平均土壤湿度序列的相关系数高达0.462。土壤湿度变化与区域气候存在明显的响应：无论是前期的气温还是降水对后期的土壤湿度都有明显影响，但土壤湿度对后期的气温和降水影响却小得多。研究还发现，土壤的干湿变化与ENSO（厄尔尼诺-南方涛动，El Niño-Southern Oscillation）有着密切的联系，典型的ENSO暖（冷）事件对应研究区湿润（干旱）状况，SSTA与滞后11月的土壤湿度变化有着高度的相关性。北疆、东疆和塔克拉玛干沙漠中部一带为SSTA的敏感区，其中，艾比湖、古尔班通古特沙漠以及东疆哈密一带为高度敏感区。土壤湿度对ENSO的响应主要源自于降水对ENSO的响应。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 126 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21839]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王磊. 中国西北西部土壤湿度的微波遥感及其对气候变化的响应研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009. |
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