寒区心墙堆石坝冬季施工过程中,快速判断大面积心墙施工区防渗土料的冻融情况,是保证工程质量和快速施工的重要前提。研究发现,红外热成像测温技术可实现对心墙施工现场远距离、大范围、全仓面（超过10 000 m2）地表温度、土料冻融状况的快速检测和判定,但在现场不同环境条件下检测结果存在2～8℃的误差。针对该问题,基于辐射理论及红外测温原理,结合现场红外测温方式,分析得到影响心墙红外热成像仪测温误差的主要因素为心墙区的环境辐射和地表发射率。其中,环境辐射主要受气温控制。地表发射率受防渗土料压实状态（松铺、密实）以及土工布覆盖等不同地表结构形式的影响。结合现场试验数据,建立了地表辐射温度与地表接触式温度之间的修正关系。该研究为寒区工程土料冻融判别技术有重要的指导意义。

中巴经济走廊穿越帕米尔高原和喀喇昆仑山系,在海拔4000 m以上区域广泛发育和分布着多年冻土冻融作用导致的多种地质灾害。研究中巴经济走廊冻土分布和制图是解决其实际工程问题的基础,也对水资源利用、生态安全和边防建设有重要意义。研究区大致空间范围大致为23°47′N–40°55′N,60°20′E–80°16′E,包括中国新疆喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州以及巴基斯坦全境。本文收集了2013–2017年MODIS地表温度数据,2009年中国帕米尔高原冰川编目数据,2003–2004年巴基斯坦冰川编目数据和2008年世界土壤数据库(HWSDv1.2),基于多年冻土顶板温度模型(TTOP)得到中巴经济走廊多年冻土分布数据(GeoTIFF格式,空间分辨率1 km)。采用统计学中的决定系数对数据制备方法进行分析和评估,并通过现有文献资料对数据结果质量进行验证。本数据集可作为中巴经济走廊多年冻土变化的本底调查资料,为该区域工程建设中冻胀融沉研究提供基础数据支撑,也可与气候、水文等数据综合分析,揭示中巴经济走廊喀喇昆仑山区水–土–气–生之间定量联系,深化对该区域气候变化背景下生态环境和可持续发展的科...

利用喀左县近15年的观测资料,分析了喀左县冻土期、最深冻土深度变化特征以及和地表温度之间的关系。结果表明:喀左县近15年冻土冻结期具有波动性;冻土厚度具有薄、厚、薄的变化特点;最大冻土深度与地表温度两者间呈负相关关系;最大冻土深度的出现时间存在一定的滞后性。

地表温度作为重要的地表参数是驱动土壤热状态的主要因子,对冻土分布和活动层厚度变化的研究具有重要意义。常规方式获取地表温度数据往往来自气象站点监测,范围小且不连续。NASA官网提供的MOD11A1地表温度产品可以提供大范围地表温度数据,但在冬季由于对云与雪的混淆导致大量的数据缺失,影响该产品在东北冻土区的使用。根据对东北冻土区植被、裸土、水体、积雪等常见下垫面状况的遥感分类结果,利用劈窗算法反演2006年四幅少云或无云的MODIS1B卫星影像,并分别以气象站实测数据和MODIS温度产品进行验证和对比分析。结果表明:该方法得到地表温度结果与气象站点实测数据误差较小,平均绝对误差仅为1.24℃。且可根据分类情况较好的得到积雪区域地表温度的空间分布状况,与地表温度产品的一致性较高,弥补地表温度产品因为云和积雪的混淆所导致的数据缺失,得到较为完整的地表温度空间分布数据。

为了研究漠河到大庆输油管沿线冻土的变化情况,根据东北地区及周边117个气象站50 a(1965—2014年)的观测资料,从中选取47个具有地温观测项的站分析气温与地温间的关系。建立气温模型、地—气关系模型,结合有限元数值计算方法,得出了目前、10 a后和30 a后漠大输油管沿线冻土的分布情况。研究结果表明,目前年平均地表温度在1.5℃的地区可能存在有多年冻土(1.5 m);当气温以0.048℃/a的速率递增,10 a后,现在年平均地表温度在0.5℃的地区可能存在有多年冻土(11.5 m);30 a后,现在年平均地表温度低于0.5℃的地区将残留大量的多年冻土。

地表温度综合反映了大气、植被和土壤等因素的能量交换状况,是冻土分布模型和一些寒区陆面过程模式的上边界条件,对多年冻土分布制图和活动层厚度估算有重要意义.为了评估ERAInterim地表温度产品在青藏高原地区的适用性,综合比较了青藏高原69个海拔2 000 m以上气象站1981-2013年地面实际观测值与ERA-Interim之间的差异及其分布状况.结果表明,两种资料的变化趋势一致,但是ERA-Interim地表温度在数值上与实际观测值差别显著,平均偏低7.4℃.原因之一可能是由ERA-Interim再分析资料格点的海拔高度与气象站实际海拔高度差异引起的.根据两种温度产品之间海拔的差异,对ERA-Interim地表温度重新进行模拟,经过模拟后的ERA-Interim地表温度与实际观测值的差值在大部分气象站变小,平均偏高0.4℃.因此,经过重新模拟的ERA-Interim地表温度基本能够反映青藏高原地表温度的真实情况.以模拟后的ERA-Interim地表温度作为地面冻结数模型的输入参数模拟了青藏高原冻土分布,结果表明青藏高原多年冻土区面积为1.14×106km2,季节冻土区面积为1.43×...

利用自动气象站观测的长波辐射计算得到的地表温度对MODIS地表温度(LST)产品在青藏高原中部连续多年冻土区的精度进行验证,并利用具有较高空间分辨率的Landsat 5 TM和Landsat 7ETM+反演的地表温度与M ODIS LST产品进行了对比分析.结果表明:白天M ODIS LST产品的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别约为3.42～4.41℃和4.41～5.29℃,夜晚MODIS产品MAE和RMSE分别为2.15～2.90℃和3.05～3.78℃,精度高于白天;M ODIS LST与TM、ETM+反演的地表温度一致性较好,相关系数分别达到0.85和0.95.说明MODIS LST产品在连续多年冻土区的适用性较高,是研究多年冻土地表热状况的一个非常好的数据源.而且,不同空间尺度的遥感数据之间一致性较好,可考虑将多源遥感数据应用于多年冻土热状况监测研究.

利用MODIS地表温度反演产品,以青藏高原为研究区域,通过单点、区域、模型3方面来验证MODIS地表温度产品在青藏高原冻土模拟中的适用性.通过69个气象站点观测的地表0cm温度数据与所在位置的MODIS地表温度数据比较,二者在时间序列上的变化趋势基本一致,但是平均误差较大.在区域验证中,实测地表温度数据采用经纬度海拔回归方法和克里金插值地统计方法得到空间温度分布,与MODIS地表温度产品进行面状要素的时间序列比较,其结果与MODIS地表温度产品在时间和空间上变化趋势是稳定的,但也存在一定的差异.单点和区域验证都揭示两个数据集在暖季(5—8月)比冷季(9月至翌年4月)差异大,相关系数小.模型验证中,选用半经验半物理的TTOP模型,分别应用实测地表温度数据和MODIS地表温度产品模拟青藏高原多年冻土分布情况,MODIS地表温度产品的模拟结果比实测数据的模拟结果更接近青藏高原冻土图.

冻土是高纬度高海拔地区普遍存在的一种特殊土体。分为永久性冻土和季节性冻土,它们约占北半球面积的79%,作为世界上面积最大的国家,俄罗斯的冻土面积占有相当大的比重。从20世纪70年代至今,卫星遥感技术的使用促进了冻土研究的快速发展。主要针对俄罗斯亚洲部分的NOAA遥感影像进行预处理,根据AVHRR数据的波段特性使用分裂窗算法对地表温度进行计算,解译出永久性冻土和季节性冻土,并统计其冻土面积的变化,得出了俄罗斯北亚地区的永久性冻土正在逐年退化为季节性冻土的结论,并对其产生的原因及危害进行了分析。