喀斯特城市不透水面对地表温度影响分析

针对桂林喀斯特城市快速扩展所引发的热环境问题,对美国Landsat TM卫星遥感图像利用模型反演不透水面率、地表温度,研究不透水面空间分布格局对地表温度的影响。结果表明,地表温度随不透水面率的增加而升高,地表温度与不透水面率呈明显的正相关关系,当不透水面率数值较高时地表温度随着不透水面率的增加而加速上升,连续大面积的不透水面是产生喀斯特城市热岛效应的直接原因。     

植被及水体的分布对珠海城市地表温度的影响

针对珠海“国家园林城市”需要定量评估的问题,利用遥感模型和Landsat卫星图像反演地表温度、NDVI植被指数和MNDWI水体指数,定量分析其空间分布特征及影响关系。结果表明,大部分居民区的绿化覆盖率较高,NDVI在0．1～O．2,而大部分林地的NDVI在0．4～0．5,没有出现连续大面积的高地表温度区。NDVI〉O．3时,地表温度随NDVI的增加而快速下降,而NDVI在0．0～0．3地表温度随NDVI的增加而升高,平均地表温度峰值在NDVI为0．3,裸露的海滩、河滩等滩涂表面温度较低,减弱了裸露人工建筑高温像元的影响,使得结果与已有对其它内陆城市的研究不同。地表温度随水体指数的增加而降低,呈负相关关系。茂密的绿化林地、海洋等大面积水体、大面积滩涂和沼泽等湿地对调节珠海城市热环境发挥重要作用。     

水源林地区不同地表类型热效应的遥感反演分析

为了分析水源林地区不同地表类型对该地区的空间热效应,对美国Landsat7ETM卫星1999年12月15日和2002年1月5日桂林市灵川县青狮潭水源林遥感图像,利用遥感反演模型提取不同地表类型的地表温度,计算空间热效应指数。结果表明,不同地表类型的地表温度存在差异,冬季阳坡林地、农田等植被覆盖下垫面的地表温度较高,次之为裸地与建筑物,水体和阴坡林地较低。冬季阳坡林地对水源林地区热效应影响最高,热效应影响指数高于70%,次之为农田,两者的热效应影响指数和高于99%;裸地与建筑物对水源林地区热效应影响极微(热效应影响指数不超过1%),而水体和阴坡林地的影响为零。林地植被蒸腾对水源林地区热效应有较强调控作用。     

基于Visual C＋＋的喀斯特城市地表温度遥感反演

针对现有的地表温度反演研究基本上都是利用IDL或MATLAB语言编程实现、计算效率低的问题,利用Visual C＋＋语言编程实现＂喀斯特城市地表温度遥感反演系统＂,快速反演桂林喀斯特城市Landsat TM遥感图像的地表温度场和NDVI空间分布,分析NDVI变化对地表温度的影响。结果表明,系统具有独立运行、运行速度快等特点;NDVI在0.1～0.7范围时,地表温度随归一化植被指数的增加而降低,呈现负相关的关系,地表植被覆盖可降低地表温度、降低城市热岛现象。系统快速获取的地表温度场可揭示喀斯特城市热环境状况、城市热岛的规模和程度、喀斯特山峰植被的凉岛效应,为喀斯特城市的可持续发展提供科学数据。     

不同温度下空气比热容比测量装置的研究

针对大学物理实验现有测量空气比热容比装置存在的不足,研制了可测量不同温度下空气的比热容比的装置,包括贮气瓶、压力传感器、温度传感器及水浴系统.该装置可使贮气瓶内空气保持在30～90℃之间的任一温度.每隔10℃测量空气的比热容比值,实验结果表明空气比热容比随温度上升而下降.     

太阳辐射下不同绿化植被表面温度的观测

地表温度直接影响着城市地表热场的分布和地表气温的高低,从而影响城市小气候环境。在太阳辐射条件下,利用红外测温仪连续观测桂林市不同绿化植被种类、水泥地、干燥裸土的表面温度,研究不同植被种类由于蒸腾作用不同所造成的表面温度差异,为城市绿化降低城市地表热场的热效应而合理选择植被种类。结果表明,樟树、紫荆等叶片的面积较大或者叶片表面的角质层较少,蒸腾作用较强,其表面温度日最高值低于裸土、水泥地分别约6℃、14℃,降温效果较显著;次之桂花、银杏和竹子的表面温度日最高值低于裸土、水泥地分别约4℃、12℃;棕榈、草地的蒸腾作用相对较弱,其表面温度日最高值低于裸土、水泥地分别约2℃、10℃,降温效果较差。     

草地下垫面地表温度与近地面气温的对比研究

地表温度是气候系统中的关键参数,它与近地面气温的差异极大地影响着地-气界面上能量和水汽通量的交换。根据大气辐射国际联合观测网合肥站2002年9月至2005年8月三年期间无云晴天的地面观测资料,研究了该地区草地下垫面的地表温度(辐射测温法)和近地面气温的年变化、季节变化和日分布特征。着重讨论了两者差值的变化情况以及两者的相关性,提出了基于近地面气温的地表温度的经验计算方法。研究发现,当地表比辐射率ε的取值范围为0.94～1.00时,ε每改变0.01,草地地表温度的平均变化小于0.2 K。该研究结果可为卫星资料的地面验证提供参考。     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

超光谱红外卫星资料同步反演不同地表类型的大气廓线、地表温度和地表发射率

大气温度、水汽、地表温度和地表发射率是大气和地表的本征信息量。利用卫星红外资料精确反演大气温湿廓线有利于准确预报天气和研究气候变化,同时地表温度和地表发射率光谱的反演为研究植物生长与作物产量、地表水分蒸发与循环、能量平衡、地表成分及物理性质、气候变迁与全球环境提供重要参数指标。把大气和地面作为一个整体系统来考虑,建立一种能同步反演大气温度廓线、大气水汽廓线、地表温度和地表发射率的反演方法,利用超光谱红外卫星资料(atmospheric infrared sounder, AIRS),针对我国新疆地区沙漠和雪地两种典型发射率地表同步反演大气温度廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率。反演方法首先线性化地球-大气系统红外辐射传输方程, 提出通过经验正交函数构建大气廓线和地表发射率光谱,有效减少反演变量数,建立同步物理反演模式,然后以美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的预报结果(初始大气温度、水汽廓线以及地表参数)作为初始值,最后通过牛顿迭代得到最优化解。反演观测区域覆盖我国新疆塔克拉玛干沙漠和准噶尔盆地,分别选择位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中探测站(纬度38.98°, 经度83.64°)和准噶尔盆地的阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站(纬度44.2°, 经度87.9° )为反演地面验证点。反演结果表明,塔克拉玛干沙漠地表温度明显高于准噶尔盆地地表温度,与实际情况相一致;根据反演的8.6和13.4 μm处的地表发射率分布情况,可以看出在8.6 μm处沙漠地表发射率明显低于雪地发射率,在6～15 μm范围内,反演的沙漠地区(塔中站)地表发射率和雪地地区(阜康站)地表发射率与美国喷气推进实验室测量的沙漠发射率光谱和雪地发射率光谱相一致。研究表明,把大气和地面作为一个整体系统来考虑,把地表发射率加入到反演中,通过比较和分析沙漠地区(塔中)和雪地地区(阜康)的大气廓线反演结果与当地气象探空值和传统反演方法反演值,改进了大气温度廓线和水汽廓线反演精度,特别是边界层温度和水汽改进尤为明显;同时分析表明在发射率光谱变化较大的沙漠地区, 大气廓线反演精度的改进比雪地要高,这是由于地表发射率光谱在沙漠、戈壁地区变化较大,而雪地的发射率光谱变化不大。用该方法针对地表发射率光谱变化较大的地区(沙漠)同步反演大气廓线、地表温度和地表发射率,可以更有效的提高大气温度廓线、水汽廓线的反演精度。该研究结果可以为数值天气预报和我国未来超光谱红外卫星应用提供服务和有力支持, 具有十分重要的意义。     

冬季水源林植被覆盖度变化对地表温度的影响

水源林地表温度受植被覆盖度变化的影响,而植被覆盖度变化、干旱引起的地表温度异常又会影响河流水量,研究植被覆盖度对地表温度的影响关系可以监测水源林可能旱情的发生、预测对河流水量的影响。因此,利用遥感反演模型,提取2002年1月5日桂林市灵川县青狮潭水源林ETM遥感图像的植被覆盖度和地表温度,分析冬季水源林植被覆盖度变化对地表温度的影响。结果表明,冬季水源林地表温度随植被覆盖度的增加而升高,呈现明显的正相关关系,但呈现显著的非线性关系,这与夏季水源林地表温度随植被覆盖度的增加而降低恰好相反;相同植被覆盖度的水源林的地表温度存在差异,尤其是阔叶林、竹林、针叶林的地表温度存在差异;受地形的影响相同植被覆盖度的水源林阳坡地表温度高于阴坡、山谷。     

基于热红外光谱和微波反演地表温度的研究进展

地表温度(LST)是研究地表和大气之间辐射和能量交换以及区域和全球尺度地表物理过程的重要参数。卫星遥感技术在生态环境、水文、气象、地震、军事的应用研究,以及气候模式的辐射过程描述都需要获得准确的LST。光谱中的红外和微波对于探测LST发挥重要作用。文章综合分析了热红外波谱和微波遥感反演LST的研究进展,包括:利用热红外辐射温度表探测LST的方法,晴空条件下星载传感器的红外通道反演LST的单窗、分裂窗等反演方法,单通道和多通道算法,组分温度的反演方法,单通道多角度法和多通道多角度法,以及地表发射率ε特性研究等。微波可以全天候探测地表,文章分析了被动微波波段遥感反演LST的方法。并对这些方法的优缺点、适用性及应用前景进行了评述。     

闪电通道温度诊断中观测距离的影响

利用无狭缝光栅摄谱仪获得了青海高原地区云对地闪电首次回击过程的光谱,运用比尔-朗伯定律,考虑传播过程中谱线强度的衰减,计算讨论了观测距离对通道温度诊断结果的影响.结果表明,不同观测距离下得到的光谱诊断放电通道温度,其结果有一定差异;远距离观测得到的温度小于近距离观测的结果;观测距离越远,所得温度的误差越大.因此,在远距离观测的情况下,修正更为重要.由计算结果,得到了温度修正的半经验公式,由此,可以扣除观测距离对闪电通道温度诊断结果的影响.     

空气热储存、光合作用和土壤垂直水分运动对黄土高原地表能量平衡的影响

地表能量不平衡问题一直是陆面过程研究的一个重要科学难题. 本文利用黄土高原陆面过程试验(LOPEX)资料, 在将垂直感热平流项引入地表能量平衡方程的基础上, 估算了空气热储存和光合作用储存的大小, 并分别用水分守恒关系和两层土壤温度方法计算了浅层土壤水分垂直通量, 考察了空气热储存、光合作用储存和水分垂直运动热量输送对地表能量平衡的影响.结果表明: 黄土高原区自然植被下垫面的空气热储存、光合作用储存和土壤水分垂直运动热量输送平均日变化峰值分别达到1.5, 2.0和7.9 W·m^-2; 在能量平衡方程中引入这三项后, 地表能量闭合度由88.1%提高到89.6%. 空气热储存、光合作用储存和水分垂直运动热量输送对于改善黄土高原地表能量不平衡状况有一定作用, 研究区域的半干旱气候背景和植被状况是导致各热储存量与其他试验区存在差异的根本原因.     

基于单通道算法的HJ-1B与Landsat 5 TM地表温度反演一致性研究

针对传感器参数与Landsat 5 TM较为相近的环境减灾卫星HJ-1B的热红外数据是否能达到与TM6反演地表温度同样的效果的问题,作者获取了2009年4月15日覆盖北京地区相同范围的HJ-1B影像和Landsat 5 TM影像,采用Ji m啨nez-Mu oz和Sobrino的普适性单通道算法,通过遥感数据获取反演参数,对研究区的地表温度进行反演,并对两类数据反演结果的一致性进行了分析和评价。通过对反演结果的统计分析和分级填图表明,基于普适性单通道算法的HJ-1B与TM的热红外波段反演的地表温度在数值上和空间分布趋势上一致性较高。因此,具有较高时间分辨率和较大幅宽等优势的HJ-1B IRS数据在地表温度反演方面具有更大的潜力和应用范围。     

喀斯特城市水体面积变化对地表热场的影响

针对桂林喀斯特城市扩展、水体面积变化所引发的热环境问题,对美国Landsat TM卫星图像利用遥感模型反演桂林市1989年和2006年的地表温度和MNDWI水体指数,定量分析水体指数变化对地表温度的影响机理。结果表明,地表温度与水体指数呈负相关关系,地表温度随水体指数数值的增加而降低。随1989年至2006年桂林喀斯特城市规模的扩展,水体面积由占研究区总面积的4.6%降至4.4%,减少量占总面积的0.2%、占总水体面积的4.3%;桂林市两江四湖对改善中心城区的生态环境质量、缓解城市热岛现象发挥着重大作用。     

空气中声速随温度变化规律的简易实验

空气中的声速随着温度的变化而变化,本文利用生活中的器材(有限长直管)自制简易实验装置,借助手机APP作为声音发射器和频率接收器,在管内中部区域形成恒温条件,实现了驻波法对不同温度下声速的测量,在测量范围内相对误差不超过2%.这种基于传统物理实验的拓展,在特殊居家环境下亦可进行,有利于物理实验线上自主学习模式的开展,促进学习者的综合素质和实践创新能力的提升.     

预热温度影响甲烷高温空气燃烧特性的数值分析

为了深入认识近年发展起来的一种新型燃烧技术－高温空气燃烧的机理和超低氮氧化物排放特性,本文将扩散燃烧模型、热力ＮＯ生成模拟与完全湍流Ｎ－Ｓ方程相结合,数值研究了甲烷高温燃烧的火焰特性、空气预热温度对燃烧特性和ＮＯ排放浓度的影响规律。研究结果与实验数据符合良好,为在我国发展这项技术提供了依据。     

MODIS温度变化率与AMSR-E土壤水分的关系的提出与降尺度算法推广

土壤水分参数是陆面过程与水循环的重要影响因素。不同的遥感平台可提供不同时间和空间尺度的土壤水分,它们分别具有各自的优势与不足。利用被动微波辐射计AMSR-E土壤水分和MODIS地表温度、植被指数产品,作者探讨了地表温度变化率和土壤水分的关系,并借鉴地表温度T_s和归一化植被指数NDVI的特征空间理论,构造了温度变化率和土壤水分的三角形特征空间。随着地表温度变化率的增加,土壤水分的分布范围缩小,同时土壤水分的数值降低。作者由此提出了变温植被指数（TVVI）,并指出该指数与土壤水分呈稳定的幂指数函数关系,建立了土壤水分与温度变化率的经验定量模型。之后作者通过上述函数关系和高分辨率MODIS数据,实现了AMSR-E土壤水分数据的降尺度处理。与地面实测数据的比较表明,该降尺度方法的准确性较高。