沙尘暴事件和–利用NOAA NDVI数据的中国陆地表面特性的研究外文翻译资料

英语原文共 15 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

全球和行星变化52（2006）182 – 196

www.elsevier.com/locate/gloplacha

沙尘暴事件和–利用NOAA

NDVI数据的中国陆地表面特性的研究

徐兴奎，Jason杰森，Levy b，林朝晖a，陈红a

a中国科学院大气物理研究所，北京，中国

b美国夏威夷大学信息与计算机科学系

2005年5月10日获得; 接受2006年2月9日；2006年5月3日在线提供

摘要

中国560个气象站的观测表明，4月份华北地区沙尘暴最为频繁。该区为中干温带、中干温带、亚干南温带和干温带温带沙地，大部分地表为沙漠或半荒漠，相对干旱，降水量少，年平均气温高。在中国大部分地区，沙尘事件的年平均频率在1980年至1997年间急剧下降然后从1997年增加到2000年。统计分析表明沙尘暴频率与风速高度相关，风速与地面特征密切相关；另一方面，风暴事件与其他大气量如降水和气温之间没有显著的相关性。因此，地表覆盖特征（植被，降雪和土壤质地）可能在确定中国沙尘暴的发生方面起着重要作用。国家海洋和大气管理局归一化差异植被指数和经验正交函数分析表明，1995年以来，中国北方大面积地表植被覆盖度显着恶化。 另外，年沙尘暴，地表植被和降雪量之间存在较高的相关性。由此可见，地表植被盖度的恶化可能会对我国沙尘暴的发生产生强烈的影响。沙尘暴粗，中等质量土壤与沙尘暴相关性较大。

copy;2006 Elsevier B.V.保留所有权利。

关键词：沙尘暴; 沙尘事件; 归一化差异植被指数; 地表; 遥感

1. 介绍

沙尘暴在干旱和半干旱地区普遍存在，特别是在亚热带地区。 沙尘暴发生频率与当地的气候条件（如降雨和温度）以及地表特征（包括积雪期，植被覆盖度和土壤质地）密切相关（Nickling and Brazel，1984; Sun et al。，2003a，b）。 此外，在干旱和半干旱地区，地表植被对降雨特别敏感：降水的微小变化可以显着改变地表植被覆盖，特别是在生长季节（Malo and Nicholson，1990; Nicholson and Farrar，1994; William and Thomas ，1996; Grist等，1997; Kawabata等，2001）。

*通讯作者。

电子邮件地址：xkxu@mail.iap.ac.cn（X. Xu）。DOI：10.1016/ j.gloplacha.2006.02.009

0921-8181 / $ - 查看前面的问题copy;2006 Elsevier B.V.保留所有权利。

DOI：10.1016/ j.gloplacha.2006.02.009

图1中国沙尘暴记录（加号）和气候区360个观测站的分布

风速是粉尘的生产和运输的另一个关键的参数：当风速超过阈值（这是一个土地表面的功能），悬挂，跳跃，或蠕变的长途运输砂颗粒（吉列，1981；Li et al.，2002），根据天气系统的强度和大小，形状，和沙粒子的密度（Zhou et al.，2002）。

综合风蚀和预报模型已经应用于沙尘事件的分析，建模和预测（Lu and Shao，2001; Shao et al。，2003; Sun et al。，2003a，b）。中国沙尘暴活动的特点（Zhou，2001,2003）和造成沙尘事件的机制已经得到了广泛的研究（Liu et al。，2004; Wang and Zai，2004）。但是，这些研究大部分都考虑过气象现象。 相反，本文在早期研究的基础上，确定了沙尘暴的发生与土壤质地，植被覆盖和土地利用等先期地表特征之间的强相关性。因此，调查了中国陆地表面特征与沙尘事件的关系。 利用遥感技术，地理信息系统数据库和观测气象站数据分析气候和植被特征随时间的变化。

1. 数据源

2.1 NDVI数据

本文采用国家海洋大气局（NOAA）先进的超高分辨率辐射计（AVHRR）得到的归一化植被指数（NDVI）遥感数据。遥感技术已被广泛应用于地表建模（Sellers等，1996），因为它能够提供接近实时，可靠和成本效益的数据收集，从而可以持续地对植被生长进行天气覆盖。由于绿色植被在可见红色和近红外区域吸收和反射的能量比衰老植被（Tucker，1979,1991）要高，因此可以有效利用NDVI数据。本研究中的NDVI数据是从戈达德地球科学（GES）分布式活动档案中心（DAAC）1982年1月至2000年12月，由Gordon的大气校正方案（Gordon等，1988）处理得到的。综合NDVI指数是通过在10天内从日常数据中获取最大NDVI值而形成的。 与季节NDVI变化相比，NDVI序列中的系统误差相对较小，并假定保持不变（每个像素存在质量控制标志）。

• 1. 气象数据集

利用320个气象观测站（1980〜2000年）的沙尘暴资料，对沙尘事件的时空变化进行分析，探讨导致这些事件发生演变的原因。 沙尘暴，吹沙和浮尘事件的分布是气候和陆面特征的函数，因为时空降水和温度的分布在陆气相互作用中起着重要的作用。 因此，为了分析沙尘事件的分布，对气候地区进行分类是有价值的（图1）。 在每日气象观测资料（从1980年到2000年）的约560个气象站中，只有大约360个有沙尘暴记录。 表1列出了每个气候区内560个气象站的分布情况。

Table 1

Climatic zones in China and the distribution of weather stations in each climatic zone

• 1. 植被类型和土壤质地的数据库

植被数据库包含中国科学院地理科学与资源研究所（IGSNRR / CAS）数字化现场研究的植被数据。 这个数据库包含超过100种植被，水平分辨率为2公里，2公里。 这个数据集创建了16个植被类别，如图2所示：阔叶常绿林; 草原和稀树草原; 两种农作物每年包含旱地和稻米; 针叶常绿森林; 落叶灌丛; 草地和沼泽; 每年重复种植水稻或三份旱地作物; 针叶落叶林; 长青磨砂膏; 一年一次的作物; 沙漠裸戈壁盐地壳; 阔叶落叶林; 半沙漠; 两年作物两年或三年作物; 和冰川和雪。

中国土壤质地类别由IGSNRR / CAS数字化，如图3所示。类别包括砂，壤土砂，砂壤土，壤土，粉质壤土，砂质粘壤土，粘质壤土，粉质粘土壤，砂质粘土， 粉质粘土，粘土，重粘土。 土壤质地是土壤颗粒大小的函数：砂粒最大（直径约0.1mm，孔隙率高，结构松散，悬浮时间为0.3-3.0s），而颗粒大小适中 柔软的丝绸质地）。 最后，粘土颗粒是最小的土壤颗粒（直径约0.002毫米，密度轻，不易挤压）。 土壤质地也可根据用于分类土壤质地的土壤质地三角形，方便地分为三组。 土壤质地三角形的边按比例定义为沙，淤泥和粘土的百分比，定义如下：

（1）粗糙质地：砂，壤土砂和砂质壤土（粘土少于18％，砂多于65％）。

（2）中等质地：砂质壤土，壤土，砂质粘土和粉砂土（粘土含量小于35％，砂粒含量小于65％，最少含18％粘土的砂含量可高达82％ 当下）。

（3）质地细腻：粘土，粉质粘土，砂质粘土，粘土肥土和粉质粘土肥料（粘土含量35％以上）。

图2.地表植被类型的分布

图3土壤质地的分布

1. 沙尘事件的时空分布和地表特征

3.1。 沙尘事件的时空分布

沙尘暴事件根据风速和能见度分为三类，即沙尘暴，吹沙和浮尘。这些类别与气象观测规定确定的定义一致。 由于观测站分布不均，对中国的沙尘暴，吹沙和浮沙事件进行综合时空分析是困难的。 为了克服这个困难，每个气候带沙尘事件的年度（或月度）频率表示为特定时期的沙尘事件总数除以观测站的总数。

如图4所示，中国西北地区沙尘暴事件最频繁，包括亚干中温带（II3），干中温带（II4），亚干燥南温带（III3）和干燥南温带（III4）。请注意，由于观测台站数量不足，南半球潮湿（H1），南半球潮湿（H2），南半球干旱（H3）和干旱南部高原（H4）地区被排除在研究区域外。图5显示，在所考虑的每个气候区，沙尘暴，吹沙和浮尘事件的年平均频率在1980年到1997年间有所下降，但沙尘暴，吹沙和浮尘事件的增加趋势是从1

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[22552]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word