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栾庆祖

作品数：36 被引量：288H指数：8
供职机构：北京市气候中心更多>>
发文基金：国家自然科学基金中国气象局气候变化专项北京市科技计划项目更多>>
相关领域：农业科学环境科学与工程天文地球自动化与计算机技术更多>>

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城市地表温度空间降尺度研究——以北京市为例被引量：2
2021年
地表温度LST(Land Surface Temperature)是城市热环境研究的重要参数之一,城市下垫面极为复杂,LST空间差异性较高。高空间分辨率LST对精细化城市热环境监测和缓解具有重要意义。目前大部分城市遥感LST降尺度研究仍以二维角度为主,缺乏建筑三维结构的考虑。本研究同时考虑地表二维和三维指标,构建基于随机森林方法的降尺度模型,开展MODIS 1 km LST降尺度研究(100 m),并探讨二维和三维建筑形态对LST影响的空间尺度效应。另外,为了弥补随机森林模型缺乏物理基础的不足,参考热辐射传输方程,将方程中传感器接收的辐亮度和与大气透过率相关的大气可降水量,加入降尺度模型构建中。为了更好利用真实观测的MODIS 1 km LST验证降尺度结果,故将MODIS LST和所有指标因子升尺度至5 km,开展5 km LST降尺度至1 km研究,进一步研究探讨大气顶层辐亮度和大气可降水量对LST降尺度的影响。研究结果表明:(1)随机森林模型中增加辐亮度和大气可降水量前后,通过将5 km LST降尺度后1 km LST与原始MODIS 1 km LST相比,RMSE和R2分别由3.1 K和0.5提高至0.38 K和0.94。(2)当随机森林模型中增加建筑形态指标后,模型的袋外分数OOBscore由0.46提高至0.49,模拟的100 m LST与ASTER LST产品比较,R2有所降低,可能的原因是ASTER和MODIS LST的反演方法和传感器不同,造成两者在100 m尺度下的对比性差一些。但是当驱动因子中增加MOD02和MOD05后,RMSE和R2由2.4 K和0.29提高至1.2 K和0.68,进一步说明MOD02和MOD05在1 km LST降至100 m过程中,起到至关重要作用。(3)在1 km和100 m尺度下,增加建筑形态后,模型OOBscore均有提高,并且建筑形态指标的重要性有所不同,在100 m尺度下独立建筑形态的影响程度有所增加。综上,MODISLST在城市地区降尺度研究中需要考虑大气顶层辐亮度、大气可降水量和建筑形态的影响,并且不同的建筑形态对LST的重要性存�
李娜娜吴骅栾庆祖
关键词：遥感地表温度建筑形态
基于神经网络模型的遥感影像几何校正研究被引量：3
2008年
在遥感影像几何校正方法中,通常认为精度最高的是共线方程模型。针对共线方程模型定向参数解算过程中误差方程的病态问题,提出了利用基于控制点的神经网络方法进行高分辨率遥感影像几何校正方法,并从理论上进行了可行性分析。实验证明,在具有一定数量控制点作为训练样本的条件下,应用BP和RBF神经网络进行遥感影像几何校正,可以达到比共线方程模型更高的精度;神经网络模型能够自动抑制含较大误差控制点对模型纠正精度的影响,在实际应用中可以提高几何校正效率。
栾庆祖刘慧平
关键词：神经网络几何校正
城市生态气象监测评估初步研究与实践——以北京为例被引量：3
2020年
气象条件作为影响生态系统最活跃、最直接的驱动因子,影响着生态系统的质量和人类生存的环境,关系着生态保护和建设的成果,而城市生态系统具有与其他系统不一样的气候特征,目前还未形成一套有关城市的生态气象监测评估方法。基于生态气象学理论,分别从城市气候环境、与气候相关的陆表环境、大气环境、人居环境以及城市高影响天气气候事件等5个方面选择不同的要素和指标开展了城市生态气象监测评估初步研究,并以北京为例,利用2018年国家和区域自动气象站资料、大气成分观测资料、2002—2018年MODIS卫星资料、Landsat及环境一号卫星资料,开展了2018年北京城市生态气象监测评估。监测评估显示,(1)2018年北京城市“热岛”和“干岛”气候特征明显,并在北京二环与五环之间存在一个“冂”形风速低值区。(2)2018年北京陆表生态环境、大气环境、人居环境进一步好转:其中植被覆盖度达61.6%,创2002年以来新高,气象条件贡献率达50%,生态涵养区植被生态质量处于正常偏好的面积比例达93.2%;中心城区陆表温度为2011年以来最低值;重要水源地密云水库、官厅水库水体面积均为2000年以来最大值;气溶胶光学厚度、霾日数、大气静稳指数分别较过去4年平均值下降14%、31%和8%,大气扩散条件偏好,对霾日减少贡献率达21%,外地污染传输对PM2.5贡献达到53%;城市生态冷源较2013年明显增加,城市“热岛”得到缓解。(3)历史罕见的夏季高温闷热、冬季阶段低温、极端强降水以及持续无降水等高影响天气气候事件给城市安全运行和生态环境带来不利影响。综合评估表明2018年北京气象条件总体利于陆表生态环境改善,有利的气候条件提高了生态环境的质量,但城市生态质量仍面临着极端天气气候事件、城市热岛、低风速以及外来大气污染输送等风险。
刘勇洪刘勇洪轩春怡李梓铭栾庆祖刘海涛
关键词：大气环境人居环境
北京市农业热量资源变化特征及对农业生产的影响被引量：3
2010年
选取了北京市山区和平原两大农业种植生态区的9个代表气象观测站,基于1961～2008年的地面气象观测资料,采用统计回归分析方法分析了逐年山区和平原的≥0℃活动积温、≥10℃活动积温、≥10℃有效积温、稳定通过0、5、10、15和20℃的初、终日期及持续日数、年极端最高、最低气温、季节日较差平均值和年较差、初、终霜日期、无霜期日数和冬季负积温等热量资源指标的历史变化趋势特征,同时以突变理论中的Mann-Kendall方法检测分析热量资源指标的突变特征。结果表明,山区和平原区活动积温和有效积温在1961～2008年呈上升趋势,平原上升趋势比山区明显,平原在1996年存在突变点;山区和平原区日平均气温稳定通过0、5、10℃的初日突变后比突变前提前了4～10d,终日山区和平原没有突变点,但也分别推迟了0～3d和1～10d,初终日持续日数也呈增加趋势,但平原多于山区,高温区域低于低温区域;年极端最低气温呈明显的上升趋势,平原比山区增温速度快;年极端最高气温呈现不明显的上升趋势;除山区的夏季和秋季外,年较差和季平均气温日较差都呈现减小的趋势;初霜日期推迟,终霜日期提前,无霜期日数增加,山区比平原表现更为显著;平原区和山区冬季负积温均呈现明显的上升趋势,平原高于山区。
叶彩华栾庆祖胡宝昆
关键词：气候变暖热量资源MANN-KENDALL
基于地表不透水特征的局地暴雨内涝灾害风险等级制图及分布特征分析——以天津主城区为例
2023年
城市局地暴雨内涝风险等级识别和制图对于防范洪涝灾害风险及提升韧性城市人居环境具有重要的科学意义。文章以天津市主城区为例,利用融合高精度的地表不透水特征数据的土壤保持服务-径流曲线数模型(soil conservation service-curve number,SCS-CN),分析了城市地表径流状况、地势状态和汇流的分布特征,从而识别不同下垫面特征的暴雨洪灾风险的特征。结果表明:天津市主城区暴雨内涝灾害风险区呈现中心城区聚集、环城四区分散的环状分布格局,暴雨内涝灾害区多分布在高密度不透水和建筑的老旧城区以及商业圈,城市高产流区主要分布在和平区、南开区以及河东区;城区内部的公园绿地通过植物冠层的截留和土壤下渗可以减低内涝灾害发生的风险。当发生大规模降雨时处在地势低洼的立交桥也是内涝灾害发生的热点区,地表产流高风险区是天津主城区暴雨内涝灾害风险区的主导类型。在城市发展规划中需加强中心城区绿化基础设施建设,提升韧性城市和人居环境。
乌达木栾庆祖窦银银郝润梅孟凡浩
关键词：暴雨灾害城市内涝
冰雹灾害对水果损伤程度的估算方法
本发明涉及一种冰雹灾害对水果损伤程度的估算方法，所述方法包括：获取水果不同生长时期的硬度值；基于冰雹冲击公式估算不同硬度的水果受到不同冰雹冲击力时，造成的形变值；基于冰雹冲击力与冰雹直径、冰雹与水果发生碰撞时的风速之间的...
栾庆祖董鹏婕李波
文献传递
京津冀城市群热岛定量评估被引量：41
2017年
在采用城乡二分法估算区域范围内多个城市地表热岛强度(Surface Urban Heat Island,SUHI)时,如何选择城镇化影响最小的周边乡村背景是一个技术难点,提出了一种基于地形、土地利用、植被覆盖和城市夜间灯光指数来确定乡村背景的SUHI估算方法,并建立了基于SUHI和热岛比例指数(Urban Heat Island Proportion Index,UHPI)的城市热岛强度定量评估方法。利用上述方法,基于长时间序列MODIS和NOAA卫星资料,开展了京津冀城市群11个平原城市热岛时空变化分析与评估,并开展了社会经济驱动因子对城市热岛大小的影响评估研究,同时结合未来京津冀一体化发展提出相应参考建议。研究结果表明:(1)建立的SUHI估算方法能有效监测城市群热岛年/季和昼/夜变化,近5年(2010—2014)年均SUHI≥3℃的热岛总面积1926km^2,但在热岛最强的夏季白天可达7386 km^2(占行政区域面积的5.8%);排名前四的分别是北京(2351 km^2)、天津(1883km^2)、唐山(889 km^2)和石家庄(611 km^2),显示出超大、特大城市及资源性城市贡献了大部分城市群热岛面积;各中心城区平均SUHI和UHPI分别为3.0℃和0.61,热岛评估达到较严重等级以上的城市占到73%,表明当前城市群整体热岛处于严峻现状;(2)1994、2004年和2014年夏季白天城市群强热岛面积分别为190、1975、4539 km^2,各中心城区平均SUHI分别为1.2、2.6、3.2℃,UHPI分别为0.29、0.58和0.69,热岛评估等级分别为"一般"、"较严重"和"严重"等级,反映了20年来京津冀城市群热岛迅速增强增大事实;(3)各城市年均热岛面积增加2—86 km^2/a,强热岛面积增加主要发生在超大城市,北京、天津强热岛区之间的最短空间距离从1994年的94 km逐步缩减到2014年的52 km,未来存在形成"京津区域热岛群"的可能,建议在京津之间建立"绿色生态屏障"来消除这种可能性;(4)城镇人口数、国内生产总值和用电量都极大地影响着京津冀�
刘勇洪房小怡张硕栾庆祖权维俊
关键词：京津冀城市群
北京玉米生产关键期光·温·水变化特征分析
2010年
分析了近50年来北京山区和平原区两大玉米生态区玉米播种期、苗期、灌浆期和全生育期的热量、降水、光资源等气候资源的变化趋势和突变特征。利用统计回归分析方法,研究了玉米不同生育期内主要气候资源的趋势特征,同时以突变理论中的Mann-Kendall方法和Pettitt方法分析了主要气候资源的趋势特征和检测突变特征;在数据分析的基础上,结合已有作物生长模型讨论了北京市气候资源变化条件对玉米生长的可能性影响,并提出了相应对策。分析结果表明,北京玉米的不同生长期气候要素在全球变暖的大背景下表现出各自的变化趋势和特点。从整体上看,玉米有效积温呈现明显的增加趋势,1997年为突变点;播种期和苗期降水呈现不明显的上升趋势,而灌浆期、全生育期内降水量呈现极不明显的下降趋势,1996年为突变点;光照呈现明显的下降趋势,山区1987年为突变点,平原区1995年为突变点。
叶彩华栾庆祖胡宝昆郎书文
关键词：玉米温度降水
北京都市型现代农用天气预报服务系统的研制被引量：6
2013年
为了适应都市型现代农业服务需求和提高农用天气预报的服务能力,应用IDL语言、Flex+Java组合技术、ArcGIS制图技术及网络技术研制了北京都市型现代农用天气预报服务系统,并投入初步应用。系统研制结果和应用表明,系统针对北京都市型现代农业特征,包含了北京主要大田作物、特色林果、设施作物等12种作物上百种农事活动预报内容,具有专业化和针对性;系统采用了农用天气指标判别方法和农用天气指数诊断模型,在时间上可以开展未来1～7d的逐日滚动预报,在空间上可以做到乡镇级和3km格网级的农用天气预报,体现了都市型现代农业服务的精细化;系统运行面向省级和区县级业务人员,采用管理和应用访问(基于B/S结构)分离的设计策略,具有数据定时解析、指标库管理、产品图文制作、预报结果订正、用户分发及预报结果以GIS空间方式显示等功能,有力提升了北京农用天气预报业务的客观化、自动化水平及业务产品质量,可为国内农用天气预报技术向专业化和精细化发展提供参考。
刘勇洪叶彩华吴春艳栾庆祖李慧君李超
关键词：都市型精细化
基于CERES-Maize模型的玉米水分关键期干旱指数天气保险:以陕西长武为例被引量：8
2020年
水分关键期干旱是影响玉米生长和产量的主要限制因子,构建此时期玉米干旱损失模型,研究干旱指数天气保险,对于合理设计天气指数保险和解决目前传统农业保险的困境,转移农业气象灾害风险具有重要意义。针对作物特定阶段单因子气象灾害影响难以剥离的问题,本研究在西北农林科技大学旱作农业长武试验站进行了连续3a的雨养玉米观测试验,利用田间试验数据(玉米生长发育数据、气象数据、土壤数据和田间管理数据)对CERES-Maize模型进行参数校正和验证,模拟玉米水分关键期(6月21日-8月31日)干旱对生长和产量的影响,构建干旱损失模型;依据长武1990-2019年的气象数据,利用EasyFit软件筛选出玉米水分关键期干旱指数最优分布模型,模拟干旱发生概率;结合干旱损失模型,利用纯费率精算方法厘定玉米水分关键期干旱指数保险费率;采用投影寻踪的统计方法,设计干旱指数保险赔付方案。结果表明,CERES-Maize模型校正和验证的平均绝对相对误差ARE和相对均方根误差RRMSE都小于10%,符合作物模型模拟精度的要求;模拟的干旱指数(DI)与玉米减产率(y,%)间呈显著的线性函数关系,即y=-0.55DI+107.17;Log-logistic模型对干旱指数分布的拟合精度最高,Anderson-Darling(AD)检验值仅为0.20,轻旱、中旱、重旱和特旱发生的概率分别为9.75%、5.90%、3.71%和3.50%。基于Log-logistic模型厘定的玉米水分关键期干旱指数保险费率为5.6%。在玉米生长水分关键期,干旱指数保险的起赔点为DI=185,DI≤185时,进行分级赔付。
杨晓娟张仁和路海东薛吉全刘园姚宁栾庆祖白薇梁炜刘布春
关键词：玉米天气指数保险
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