GLASS (Global LAnd Surface Satellite)产品集是在中国国家高新技术研究和发展项目“十一五”和“十二五”863计划及“十三五”国家重点研发计划的支持下,经十余年努力研发而生成的多种陆表特征参数的高级卫星数据产品。与国际上同类产品相比较,它们具有一系列的独特特性,正得到国内外1000多家单位研究人员的使用,总下载量超过1.7 PB。本文概述了GLASS产品集算法的发展,产品特征,精度验证,以及这些产品的一些初步应用示例。同时还介绍了30 m分辨率的Hi-GLASS产品集,以及将来继续完善和发展GLASS产品的一些考虑。
利用三江源地区2018年1-12月涡动相关系统的观测数据,分析该地区冻土/非冻土期内各能量分项支出分配特征和能量平衡闭合率及其影响因子,以揭示其能量平衡特征。结果表明:显热通量、潜热通量、土壤热通量变化趋势与净辐射相似,且在年尺度、日尺度上具有典型的单峰型变化,但潜热通量、土壤热通量的峰值出现时间具有滞后性。非冻土期内,显热、潜热支出以及土壤吸收的热量占总能量的比例分别为0.38、0.37、0.10;而在冻土期内,上述各能量的支出比分别为0.54、0.19、-0.01。全年能量平衡闭合率为0.69,能量平衡闭合率在冻土期和非冻土期内分别为0.63、0.74。三江源地区冻土期内显热支出为主要能量消耗方式,且在该时段内影响能量平衡闭合率的因素主要是湍流动力因子;非冻土期的能量消耗方式为潜热和显热,热力和动力因子均对能量平衡闭合率产生影响。
大气中增多的污染物/气溶胶正在影响着地球的能量收支。自上世纪50年代以来，到达地表的太阳辐射经历了由下降到上升的演变趋势，即著名的“全球变暗/变亮现象”。这一重要发现基于地面观测数据，是评估遥感观测和模型模拟手段的基础。由于辐射的地面观测具有一定的时空局限性，因此日照时数常被用来估算辐射。在污染的情况下，利用日照时数估算辐射会忽略不被日照计记录的时段（直接辐射强度<120 W m-2）污染引发的辐射的下降，从而高估辐射量。因此本研究致力于揭示一天内各时段污染驱动辐射变化的规律及物理机制，并依此添加与污染有关的系数公式校正Angström-Prescott模型以实现不同污染情况下利用日照时数对太阳辐射的准确估算。借此可实现对辐射数据的时空拓展，并在包括无辐射直接地面观测地区建立辐射的气候学特征及时空变化规律，这对理解污染和辐射在气候变化、水循环及作物生长中的作用具有重要的科学意义和应用价值。
2016-01青藏公路长期研究表明,青藏高原多年冻土公路工程空间效应敏感,主要表现为公路空间效应直接改变下伏冻土地基的天然能量平衡状态,继而引发一系列工程病害.针对这一工程问题,提出多年冻土地区公路能量平衡设计理论,研究公路工程建设引发的多年冻土地基能量变化状态,平衡自然环境变化和工程建设等导致的外界"有害"能量导入与工程处置措施对冻土地基中"有害"能量导出之间相互关系,从空间和时间两个维度分析多年冻土地区公路工程的能量平衡过程.据此,作为多年冻土公路工程的设计依据,将为青藏高原高速公路的科学设计提供理论支持.
森林积雪升华（包括升华和蒸发）动态过程的准确估算，是正确理解地表能量和水量平衡的关键，也是区域水文模型和气候模式的重要环节，对应对全球变化与水资源安全具有重要意义。目前森林下垫面，特别是温带针阔混交林的积雪升华过程研究还很薄弱，相关模型无法反映森林组成与结构对积雪升华过程的影响。本项目拟以长白山阔叶红松林为研究对象，通过5套涡动相关系统对裸地、30年次生针阔混交林林冠上下和老龄林林冠上下水汽通量进行观测，结合相应气象要素与积雪变化过程观测，揭示森林组成与结构对林冠截雪过程及其对积雪升华过程的影响规律，构建以森林组成与结构为特征参数的积雪升华过程模型，为提高森林积雪升华过程模拟精度和准确预测全球变化背景下积雪升华过程提供理论依据。
2014-01在气候变化的背景下，我国水资源时空分布发生了变化，国家近期对水资源变化及其适应问题研究需求十分迫切。水循环是水资源问题的理论基础，湿润-干旱过渡带水循环的时空变化对气候变化非常敏感，本项目拟开展湿润-干旱过渡带水循环过程对气候变化的响应研究，为区域水资源管理对气候变化的适应提供科学依据。主要内容：1）识别我国湿润-干旱过渡带及其摆动范围，分析过渡带水循环的时空变化特征、水热平衡的格局及变化规律；2） 从水圈和气圈相互作用出发，研发耦合水热平衡变化的分布式水文模型，模拟中国湿润-干旱过渡带主要水循环过程；3）在过渡带选取代表不同气候特征的典型流域（西辽河、黄河中游、拉萨河），结合水文模型和室内外试验，揭示主要水循环要素对气候变化的响应机理；4）在气候变化对过渡带水循环影响分析的基础上，综合人类活动对水循环过程的影响，预估过渡带未来“蓝水”与“绿水”的转化趋势。
2014-01利用青藏高原北部唐古拉综合观测场2006-2008年辐射平衡及活动层温度观测资料,分析了高原北部地表能量变化对活动层融化过程的影响.结果显示:该地地表能量具有明显的季节变化特征,总辐射、净辐射、土壤热通量及地面热源强度6-7月最大,11-12月最小;研究时段土壤热通量年平均值0.12MJ.m-2.d-1,活动层土壤以吸热为主;冻融循环期间,活动层温度垂直变化过程与地表能量的变化过程相似.活动层的融化厚度与地表能量过程密切相关,融化期间,随地表接收的太阳能的增大,融化厚度逐渐增大,当地表能量积累为0.0MJ.m-2时活动层的融化厚度最小;随着地表能量的积累,活动层融化厚度随之增大,可用乘幂关系描述二者之间的变化过程.
基于能量平衡的原理,采用冻土弯曲断裂试验模型,根据不同深度的冻胀量、冻深与时间变化规律,严格控制试样制作及试验时的温度,对原状冻土进行了断裂韧度测试试验。得出Ⅰ型直裂纹试样的GC和GC*值,从而为原状冻土的非线性断裂破坏问题的研究进行了有意义的尝试,拓宽了思路。
为了揭示青藏高原高寒地区土壤冻融过程对地表-植被-大气三者之间能量-水分循环的影响,在青藏高原风火山左冒孔流域(长江源)开展了不同植被盖度条件下冻土活动层水热状态的野外观测(在30%、60%、90%的草甸盖度下观测分层土壤水分及温度)和相关试验.选取考虑了积雪、植被覆盖及枯枝落叶层对土壤冻融影响的水-热-盐分耦合模型SHAW为动力学约束模型,进行参数率定及其模拟计算.结果表明:青藏高原地气间的能量交换主要受冻土、植被生长和地表土壤含水量的影响,并且呈明显的季节性变化;未退化高寒草甸草地对青藏高原冻土具有明显的隔热保温作用,可以降低冻土对气候变化的响应.在土壤活动层冻结过程期间,土壤水分具有向表层和深层两向分流汇聚的特征,植被覆盖变化对水分运移通量有明显影响.
