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地面监测网络与遥感应用研究 高炜 高炜，博士，美国加州国立大学自熟资琢生态实验室从事美 国农业部UVB射线的监剥和研究等工作。多次担任有关大气和海 洋的演变、动力学和气候变化，大气，海洋，环境和宇宙空间遥 感技术国际研讨鲁的技术委员会委员，发表T大量有价值的学术 论文． 科罗拉多州立大学紫外线观测与遥感模拟实验室为美国农业部所属实验室，是美阿农业 部开展农学与生态学研究的重要机构。该实验室目前拥有分布于美国及周边国家和地区的 36个紫外线与气候野外现测台站．在紫外线及其气候参量豹自动记录、传输、处理、分发 等常规观测业务方面积累了太最数据。该实验室还组织和领导美国lO多所大学开展基于紫 外线观测数据及紫外线1uv模式的紫外线影响发过程模拟研究，处于国际领先水平。该实 AVHRR 验室另个特色研究方向是以各种卫星遥感数据(包括陆地资源卫星数据，NOAA 数据、MODIS数据等)为基础，通过遥感定量反演算法提取生成陆地表层的LAI(叶面积 候模式(CWRF／CCM5)等进行耦台，开展了大量以遥感为基础、模式为平台的陆地表层过 程耦台研究，该实验室的紫外线野外台站观铡数据为模式模拟验证及遥感反演提供丁验证标 准，遥感研究又将研究的高度从近地面捉高到高空．模式模拟研究由静态、类型和结构的研 究转变为动态、过程和机制的研究。该实验室的整个研究体系将定位观测、遥感反演和过程 机理模拟有机结合，经过20多年紫外线观测与影响研究和近lo年遥感与模拟研究，在基于 遥感的生态环境和地表过程模拟与应用方面取得了中硕的成果。此实验室在该方面主要有以 下研究方向： 1基于遥摩的生态系统研究 ：1埕遥感具有大范围覆盖和周期性重复观测等特点，利用日益丰富的卫星遥感数据反演 出关键的陆地表层生态与环境参数是进行基于遥感的生态系统研究的第一步。研究所采用的 卫星遥感数据源既包括了传统的陆地资源卫星(Landsat)数据和NOAA气象卫星数据，也 包括了中分辨率成像光谱仪(MODIS)等一批新一代遥感传感器数据。根据所采用的不刷 模式(包括生态模式、作物模式、陆面模式、气候模式等)对地表参数的需求，研发各参数 的遥感定量反演算法。这些参数包括描述大气属性的云物理参数、气溶胶光学厚度等；描述 植被属性的叶面积指数、植被覆盖度、植被指数、吸收光合有效辐射等；描述地表属性的土 地覆盖类型、地表反照率、地表温度、地表蒸散、土壤水分等。在此基础上，进一步研究遥 感反演参数与地面观测数据的同化以及与各种模式的耦合问题，从而得到覆盖美国全境的净 初级生产力(NPP)、植被覆盖度(F、，C)等生态参数的空间分布。在农业上，利用这些空 间化后的生态参数产品不仅能研究气候与作物产量之间的相互关系，还能进行不同气候场景 对作物产量影响的模拟研究。 2基于遥感的地表环境研究 生态系统是生命有机体和周围环境紧密结合的复杂系统，利用遥感数据和模式有助于对 地球表层环境进行深入的研究。该实验室与其科研合作伙伴分别以大气中的污染物和水体中 的泥沙为研究对象，挖掘了结合卫星遥感数据、地面数据与模式开展对地表环境进行实时监 测与预报的研究。而海岸带水体泥沙监测研究再次展现了MODIS作为新一代遥感传感器的 代表所具有的优越性能。 3区域气候耦合遥感的模式模拟研究 将遥感数据与模式相结合，不仅能进一步挖掘从遥感数据中提取地表参数的能力，还能 使原本只能反映成像瞬时状况的遥感数据“活”起来，即实现更具科学和实用价值的场景模 拟。20世纪80年代以来，随着全球观测系统的不断完善和高性能计算机的飞速发展，气候 将其应用到气候模拟中来。一部分区域气候模式来自全球大气环流模式，即把模式范围取到 研究的区域再与相应的全球模式嵌套。更多的区域气候模式的框架来自中尺度天气模式，在 其中加入许多研究气候所需要的物理过程如辐射过程和陆面过程等，从而使其能够进行气候 模拟。目前大部分区域气候模式是在美国国家大气研究中心(NCAR)与美国宾州大学(PSu) 联合创建的中尺度天气模式MM4／MM5的基础上发展起来的。其中应用最多的是NCAR RegCM系列模式，另外还有其他不少国家或组织