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基于多源卫星数据反演中国主要沙漠的输沙量

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输沙量是风沙学一个重要的研究主题,中国主要沙漠的输沙量研究是亟待解决的一个有意义的科学问题,遥感技术能有效解决区域尺度上输沙量的计算问题。为尽可能准确地量化输沙量和反映输沙特征,我们对沙漠大边界抠除内部非沙丘地物形成精细沙漠小边界。沙丘类型是由沙漠小边界提取MODIS MOD44B产品树盖百分比并进行重分类得到。沙丘速度是由光学影像Landsat5和Landsat8TMs利用COSI-Corr技术计算得到沙丘位移,沙丘位移除以像对获取时距的年间隔得到的,并进行移除<0.9的信噪比、非局部平均算子去噪和5%异常值移除等相关去噪。沙丘高度变化是由激光雷达高度计ICESat-1和SRTM3 DEM、雷达高度计Cryosat-2和SRTM56 DEM的高度差获得,对所有有效单脚印高度差进行时间上归一化得到蚀积率,根据蚀积率研究中国主要沙漠对气候变暖的响应程度。简单地讲,输沙量是沙丘移动速度和高度变化的乘积,反映的是在沙漠横断面上不同格网之间的输送、沉降等相互作用。 本文的主要研究结论如下: (1)在气候变暖下,2000-2014年,巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的流动沙丘面积减少趋势显著;浑善达克沙地的半流动沙丘面积减少趋势显著;科尔沁沙地和毛乌素沙地的半固定沙丘面积减少趋势显著,库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠的半固定沙丘面积增加趋势显著;巴丹吉林沙漠、科尔沁沙地、库布齐沙漠、库姆塔格沙漠、毛乌素沙地、腾格里沙漠和乌兰布和沙漠的固定沙丘面积增加趋势均显著。 (2)在研究时期,巴丹吉林沙漠(2003-2009年)、浑善达克沙地(2002-2010年)、腾格里沙漠(2003-2013年)的平均速度呈现显著减小趋势;在前期(在2009/10/11前)库姆塔格沙漠(2002-2009年)和柴达木沙漠(2003-2009年)的平均速度呈现显著减小趋势,在后期(2009/10/11后)古尔班通古特沙漠(2009-2013年)和塔克拉玛干沙漠(2009-2013年)的平均速度呈现显著减小趋势,库姆塔格沙漠(2009-2014年)和柴达木沙漠(2009-2014年)的平均速度呈现显著增加趋势。 (3)在ICESat时期,柴达木沙漠的年中值高度差呈现显著减小趋势,浑善达克沙地的运行期中值高度差呈现显著减小趋势,呼伦贝尔沙地和乌兰布和沙漠的月中值高度差呈现显著增加趋势;在Cryosat时期,只有塔克拉玛干沙漠的月中值高度差呈现显著减小趋势。 (4)在ICESat时期,中国主要沙漠的年平均蚀积率、运行期平均蚀积率、月平均蚀积率随时间逐渐向零等平均蚀积率线靠近,收束在-0.5-0.5m/yr内,此外,巴丹吉林沙漠、库姆塔格沙漠、毛乌素沙地、柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠的年中值蚀积率均呈现显著增加趋势,而古尔班通古特沙漠、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和浑善达克沙地的则呈现显著减小趋势;在Cryosat时期,库姆塔格沙漠和柴达木沙漠的年中值蚀积率和月中值蚀积率均呈现显著增加趋势,而塔克拉玛干沙漠的月中值蚀积率呈现显著减小趋势。 (5)在ICESat时期,中国主要沙漠的年平均输沙量、运行期平均输沙量、月平均输沙量和季节平均输沙量均随时间逐渐减小;在Cryosat时期古尔班通古特沙漠、库姆塔格沙漠、柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠的年平均输沙量、月平均输沙量和季节平均输沙量随时间逐渐减小。在ICESat时期,巴丹吉林沙漠、库姆塔格沙漠、柴达木沙漠、乌兰布和沙漠的年中值输沙量在显著地减小,而呼伦贝尔沙地和塔克拉玛干沙漠的年中值输沙量在显著地增加,此外,柴达木沙漠秋季输沙量和冬季输沙量在显著地减少,塔克拉玛干沙漠的春季输沙量显著地增加,为0.277±0.086m3/m/yr/yr。在Cryosat时期,古尔班通古特沙漠的年中值、月中值输沙量在显著地减少,而库姆塔格沙漠的月中值输沙量在显著地减少,塔克拉玛干沙漠的月中值输沙量在显著地增加。

李国帅

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沙漠 输沙量 沙丘速度 沙丘高度差

博士

信号与信息处理

李绪志;李新

2016

中国科学院大学

中文

P9