南极地区Landsat8卫星影像的阴影检测方法

阴影在光学遥感影像中普遍存在,会对后续一系列图像信息提取等过程产生影响.在南极地区,由于其特殊的地理位置和环境,光学遥感影像中存在的阴影不可忽视.本研究在已有的阴影检测方法的基础上,根据Landsat8卫星数据的特点构建了一个新的阴影检测方法:首先对所有数据进行反射率转换处理,利用南极地区成像时的阴影在各波段的反射率特征,选取第1波段Coastal/Aerosol(0.43~0.45μm)和第5波段NIR(0.85~0.88μm)建立了能够有效识别阴影的阴影检测指数R51,并选取不同地物的训练样本进行统计分析,根据阈值提取法提取阴影为二值化图像,并从影像中剔除少量易与阴影混淆的冰面融池.通过选取南极不同地区的影像进行精度评价,发现该方法针对Landsat8数据在南极地区的阴影检测具有较高的提取精度和较好的普适性.本文利用阴影检测方法对收集的覆盖南极地区的1127景Landsat8影像进行阴影提取与统计、分布特征分析,最终提取阴影面积约15000km2,主要分布于裸岩山体集中区和大 型冰川所在地.      

南极爆发性增温后微量气体的分布特征

利用高层大气研究卫星(UARS)上的卤素掩星试验(HALOE)提供的资料,分析了2002年异常的南极爆发性增温以后的南极附近平流层微量气体的分布.结果表明,这次爆发性增温以后,除南极臭氧洞明显减弱外,南极平流层其他微量气体的分布也发生了很大改变.在沿70°S纬圈的剖面上,2002年微量气体分布表现出明显的2波型特点,与未发生爆发性增温的2003年和2001年(代表通常年份)强的1波型分布特征相比,各种微量气体混合比在纬向分布更加均匀.通过比较还发现,在通常年份极涡所处的位置上,2002年O3和CH4的混合比有所增加,HCl和NO的混合比有所减少,而NO2和H2O在不同高度上的变化特点不同.这与爆发性增温之后极涡和动力输送的变化有关,同时由于增温导致极地平流层云中相关冰相反应的减弱也是一个重要的原因.     

XPGR结合小波变换的南极冰盖冻融探测

针对微波辐射计的交叉极化比率(cross polarizedgradientratio,XPGR)算法在冰盖冻融探测中存在的问题,提出了不依赖于实地观测数据的XPGR结合小波变换模型进行南极冰盖冻融探测的方法,即运用小波变换模型对XPGR的长时间序列数据做小波变换,得到南极冰盖融化开始、持续和结束时间分布图.此方法由于能自动选取大量样本点且具有一定的去噪效果,不仅提高了冰盖冻融探测的计算效率、实用性和可操作性,而且还在一定程度上提高了冰盖冻融探测的精度,更好地实现了南极地区冰盖冻融监测系统建设的业务化运行目标.     

南极Fides半岛CH4浓度监测

在南极法尔兹半岛（Fildes Peninsula）6个环境小区内采集了近地面气体样品,在室内分析了其中223个样品的CH3浓度,得出了这些小区内大气CH4平均浓度;其中沿海潮间带藻类发布区、企鹅聚集区和人类活动区CH4浓度显著高于全球CH4平均浓度及其他无人区,表明这些区域可能是南极地区大气CH4主要的源;而苔藓、地衣植被区CH4浓度显著低于内陆冰盖区和全球大气CH4平均浓度,表明苔原植被区可能是南极大气CH4重要的汇,还分析了苔藓植被区CH4浓度的夏季变化,在夏季2个多月内该植被区CH3浓度呈上升趋势;在相同的天气条件下,苔藓与地衣两不同植被区CH4浓度变化趋势基本相同;但两者土壤CH4通量存在明显的消长关系。     

大气光学湍流模式研究——方法和进展

分层是大气湍流特别是高空湍流显著特征.在某一固定高度真实光学湍流C_n²值在平均值上有1—2个量级甚至更大的起伏.以观测数据建立的湍流廓线模式,是一个统计平均的结果.既不能代表某次实际大气湍流廓线的分层特征,也没有预报功能,不能完全满足光学工程需求.受限于计算机的容量和速度,无法通过DNS (direct numerical simulation)以及LES (large eddy simulation)求解Navier-Stokes方程来预报光学湍流,解决方案是通过中尺度天气数值预报模式MM5/WRF,预报出常规气象参数,再由湍流参数化方案计算出C_n².本文介绍了近地面层、边界层和自由大气层C_n²预报方法和研究成果,从湍流动能预报方程和温度脉动方差预报方程详细推导出Tatarski公式,归纳出该公式所隐含的物理意义和适用条件.重点介绍了神经网络预报C_n²和C_n²估算和预...