南北极冰盖冻融数据集(1978-2015)

南北极冰盖冻融数据集采用微波辐射计和微波散射计两种数据获取。微波辐射计数据覆盖时间从1978年到2015年,空间分辨率为25 km;微波散射计数据覆盖时间从2000年到2015年,空间分辨率为4.45km.时间分辨率为逐日,覆盖范围为南北极冰盖。基于微波辐射计的遥感反演方法采用改进的基于小波冰盖冻融探测算法,算法考虑冰盖冻融亮温特性在时间上的变化,首先利用小波变换对格陵兰所有冰盖区域的长时间亮度温度数据进行小波多尺度分解,在不同尺度下对边缘信息进行分析。再次,采用方差分析的方法将冰盖融化和重新冻结过程产生的边缘信息从噪声中分离出来。基于已提取的冰盖长时间亮度温度变化边缘信息,利用广义高斯模型来确定干雪和湿雪分类的最优边缘阈值, 从而探测出格陵兰冰盖发生融化的区域。最后,基于空间自动纠错的原理,运用空间邻域纠错算子对由噪音引起的错误结果进行探测,并进行人工纠错。长时间序列星载被动微波亮度温度数据来自SMMR、SSM/I和SSMI/S三个传感器。为保证不同传感器亮度温度在时间上的一致性,在冻融提取之前对不同传感器亮度温度进行了交叉订正。通过实测站点的验证表明格陵兰冰盖冻融探测精度在70%以上。基于微波辐射计的遥感反演方法考虑积雪特性在时空和空间上的变化,首先提取散射计数据的DVPR时间序列数据,有效利用散射计数据的高时间分辨率,同时利用通道差去除地形带来的影响;随后利用广义高斯模型对每一个采样点时间序列的方差值进行拟,以此来区分出干湿雪点,即确定融化范围,这种广义高斯模型相比于传统的双高斯模型需要的输入参数少,得到的阈值也具有唯一性;最后利用移动窗分割算法来精确找到湿雪点的融化开始时间、 结束时间以及持续时间, 可以有效地去除融化或非融化时期的温度突变所带来的影响。长时间序列星载微波散射计数据来自QSCAT和ASCAT两个传感器。通过实测站点的验证表明南极冰盖冻融探测精度在70%以上。数据每一天存放一个bin文件,基于微波辐射计的南极冻融数据每个文件由316*332的栅格组成,格陵兰冰盖冻融数据每个文件由304*448的栅格组成;基于微波散射计的南极冻融数据每个文件由810*680的栅格组成,格陵兰冰盖冻融数据每个文件由810*680的栅格组成(0值:非融化区域,1值:融化区域)。

黑河生态水文遥感试验:水文气象观测网数据集(上游阿柔超级站大孔径闪烁仪-2014)

该数据集包含了黑河水文气象观测网上游阿柔站的大孔径闪烁仪通量观测数据。上游阿柔站分别架设了两台型号为德国BLS450_AR和国产zzlas的大孔径闪烁仪,北塔为zzlas的接收端和BLS450_AR的发射端,南塔为zzlas的发射端和BLS450_AR的接收端。其中zzlas观测时间段为2014年1月1日至2014年12月31日,BLS450_AR的观测时间为2014年1月19日至2014年12月12日。站点位于青海省祁连县阿柔乡草达坂村,下垫面是高寒草地。北塔的经纬度是100.4712E,38.0568N,南塔的经纬度是100.4572E,38.0384N,海拔高度约3033m。大孔径闪烁仪的有效高度9.5m,光径长度是2390m,采样频率是1min。 大孔径闪烁仪原始观测数据为1min,发布的数据为经过处理与质量控制后的30min数据,其中感热通量主要是结合自动气象站观测数据,基于莫宁-奥布霍夫相似理论通过迭代计算得到,主要的质量控制步骤包括:(1)剔除Cn2达到饱和的数据(BLS450_AR:Cn2 >7.25E-14,zzlas:Cn2 >7.84 E-14);(2)剔除解调信号强度较弱的数据(BLS450_AR: Average X Intensity<1000,zzlas: Demod>-20mv);(3)剔除降水时刻的数据;(4)剔除稳定条件下的弱湍流的数据(u*小于0.1m/s)。在迭代计算过程中,对于BLS450_AR,选取Thiermann and Grassl, 1992的稳定度普适函数;对于zzlas,选取Andreas, 1988的稳定度普适函数。详细介绍请参考Liu et al.(2011, 2013)。 关于发布数据的几点说明:(1)上游LAS数据以BLS450_AR为主,缺失时刻由zzlas观测补充,两者都缺失则以-6999标记。(2)缺失时段:2014年8月10日至16日、2014年10月3日至13日、2014年10月17日至20日由于仪器故障,期间数据缺失。(3)数据表头:Date/Time :日期/时间(格式:yyyy-m-d h:mm),Cn2 :空气折射指数结构参数(单位:m-2/3),H_LAS :感热通量(单位:W/m2)。数据时间的含义,如0:30代表0:00-0:30的平均;数据以*.xls格式存储,详细信息请查参考文献。 水文气象网或站点信息请参考Li et al. (2013),观测数据处理请参考Liu et al.(2011)。

黑河生态水文遥感试验:水文气象观测网数据集(上游阿柔超级站大孔径闪烁仪-2015)

该数据集包含了黑河水文气象观测网上游阿柔站的大孔径闪烁仪通量观测数据。上游阿柔站分别架设了两台型号为BLS450和zzlas的大孔径闪烁仪,北塔为zzlas的接收端和BLS450的发射端,南塔为zzlas的发射端和BLS450的接收端。其中zzlas观测时间段为2015年1月1日至12月31日; BLS450前期观测时间为2015年1月13日至2015年3月16日,后期更换为另一台BLS450,观测时间为2015年4月15日至2015年12月31日。站点位于青海省祁连县阿柔乡草达坂村,下垫面是高寒草地。北塔的经纬度是100.4712E,38.0568N,南塔的经纬度是100.4572E,38.0384N,海拔高度约3033m。大孔径闪烁仪的有效高度9.5m,光径长度是2390m,采样频率是1min。 大孔径闪烁仪原始观测数据为1min,发布的数据为经过处理与质量控制后的数据,其中感热通量主要是结合自动气象站观测数据,基于莫宁-奥布霍夫相似理论通过迭代计算得到,主要的质量控制步骤包括:(1)剔除Cn2达到饱和的数据(BLS450:Cn2 >7.25E-14,zzlas:Cn2 >7.84 E-14);(2)剔除解调信号强度较弱的数据(BLS450:Average X Intensity<1000(2015.1.13- 2015.3.16),Mininum X Intensity <50(2015.4.15-2015.12.31);zzlas:Demod>-20mv);(3)剔除降水时刻的数据;(4)剔除稳定条件下的弱湍流的数据(u*小于0.1m/s)。在迭代计算过程中,对于BLS450,选取Thiermann and Grassl(1992)的稳定度普适函数;对于zzlas,选取Andreas, 1988的稳定度普适函数。详细介绍请参考Liu et al(2011, 2013)。 关于发布数据的几点说明:(1)上游LAS数据以BLS450为主,缺失时刻由zzlas观测补充,两者都缺失则以-6999标记。(2)数据表头:Date/Time :日期/时间(格式:yyyy/m/d h:mm),Cn2 :空气折射指数结构参数(单位:m-2/3),H_LAS :感热通量(单位:W/m2)。数据时间的含义,如0:30代表0:00-0:30的平均;数据以*.xls格式存储,详细信息请查参考文献。 水文气象网或站点信息请参考Li et al. (2013),观测数据处理请参考Liu et al. (2011)。

黑河中下游绿洲植被生态属性数据集(2015-2017)

该数据集包含了2015年1月1日至2017年7月31日黑河中下游绿洲植被生态属性的观测数据,共包含355条数据,其中,胡杨208条,柽柳147条。生态属性包括4组生态参数共15类74个指标,具体如下: 植被结构参数(5类25个指标): 盖度:总盖度、乔灌草三层分盖度、冠幅平均直径; 高度:乔灌草三层高度、冠层厚度、凋落物厚度、苔藓层厚度、最大根深; 密度:乔木层密度、乔木平均胸径; 叶面积指数:乔灌草三层最大叶面积指数、最小叶面积指数; 物候期:开始展叶期、盛叶期、开始落叶期、完全落叶期。 植被生产力参数(3类16个指标): 地上生物量:总生物量、乔灌草三层茎生物量、叶生物量; 根生物量:根生物量、0-5、5-15、15-30、30-50、50-100、100-250cm细根生物量; 其他生物量:凋落物层、苔藓层生物量和碳储量。 生理生态参数(4类24个指标): 生物量分配:根茎叶分配比例; 元素含量:根茎叶碳含量、碳氮比、凋落物碳含量、苔藓碳含量; 叶片形状:比叶面积、叶片长宽、叶倾角; 气体交换特征:叶水势、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气温、胞间CO2浓度、光合有效辐射等; 植被水文参数(3类9个指标): 降雨再分配:最大截留能力、冠层截留、穿透雨、树干茎流‘ 产流:产流量、产流系数; 蒸发散:植物蒸腾量、土壤蒸发量、土壤蒸发深度。

黑河生态水文遥感试验:水文气象观测网数据集(大满超级站宇宙射线土壤水分-2016)

该数据集包含了2016年1月1日至2016年12月31日的宇宙射线仪器(crs)观测数据。站点位于甘肃省张掖市大满灌区农田内,下垫面是玉米地。观测点的经纬度是100.3722E, 38.8555N,海拔1556m,仪器探头底部距地面0.5m,采样频率是1小时。 宇宙射线仪器的原始观测项目包括:电压Batt(V)、温度T(℃)、相对湿度RH(%)、气压P(hPa)、快中子数N1C(个/小时)、热中子数N2C(个/小时)、快中子采样时间N1ET(s)及热中子采样时间N2ET(s)。发布的数据为经过处理计算后的数据,数据表头包括:Date Time(日期 时间)、P(气压 hPa)、N1C(快中子数 个/小时)、N1C_cor(气压订正的快中子数 个/小时)和VWC(土壤体积含水量 %),其处理的主要步骤包括: 1) 数据筛选 数据筛选共四条标准:(1)剔除电压小于和等于11.8伏特的数据;(2)剔除空气相对湿度大于和等于80%的数据;(3)剔除采样时间间隔不在60±1分钟内的数据;(4) 剔除快中子数较前后一小时变化大于200的数据。此外缺失数据用-6999补充。 2) 气压订正 根据仪器说明手册中提到的快中子气压订正公式,对原始数据进行气压订正,得到订正后的快中子数N1C_cor。 3) 仪器率定 在计算土壤水分的过程中需要对计算公式中的N0进行率定。N0为土壤干燥条件下的快中子数,通常使用测量源区内的土样得到实测土壤水分(或者通过比较密集的土壤水分无线传感器获取)θm(Zreda et al. 2012)和对应时间段内的快中子校正数据N,再通过公式反求得到N0。 在此,根据仪器源区内的Soilnet土壤水分数据对仪器进行率定,建立土壤体积含水量θv和快中子之间的关系。分别选取干湿状况差异比较明显的2012年6月26日-27日和7月16日-17日四天的数据,其中6月26日-27日率定数据显示土壤水分较小,因此选取4厘米、10厘米和20厘米的三个值平均值作为率定数据,其变化范围为22%-30%,而7月16日-17日率定数据显示土壤水分较大,因此选取4厘米、10厘米的两个值平均值作为率定数据,其变化范围为28%-39%,最后平均N0为3597。 4) 土壤水分计算 根据公式,计算得到每小时的土壤含水量数据。 水文气象网或站点信息请参考Liu et al. (2018),观测数据处理请参考Zhu et al. (2015)。

黑河生态水文遥感试验:水文气象观测网数据集(大满超级站气象要素梯度观测系统-2016)

该数据集包含了2016年1月1日至2016年12月31日黑河水文气象观测网中游大满超级站气象要素梯度观测系统数据。站点位于甘肃省张掖市大满灌区农田内,下垫面是玉米田。观测点的经纬度是100.3722E, 38.8555N,海拔1556m。风速/风向、空气温度、相对湿度传感器分别架设在3m、5m、10m、15m、20m、30m、40m处,共7层,朝向正北;气压计安装在2m处;翻斗式雨量计安装在塔西侧约8m处,架高2.5m;四分量辐射仪安装在12m处,朝向正南;两个红外温度计安装在12m处,朝向正南,探头朝向是垂直向下;土壤热流板(自校正式)(3块)依次埋设在地下6cm处,朝向正南距离塔体2m处,其中两块(Gs_2、Gs_3)埋设在棵间,一块(Gs_1)埋设在植株下面;平均土壤温度传感器TCAV埋设在地下2cm、4cm处,朝向正南,距离塔体2m处;土壤温度探头埋设在地表0cm和地下2cm、4cm、10cm、20cm、40cm、80cm、120cm和160cm处,在距离气象塔2m的正南方;土壤水分传感器分别埋设在地下2cm、4cm、10cm、20cm、40cm、80cm、120cm和160cm处,在距离气象塔2m的正南方;光合有效辐射仪安装在12m处,探头朝向是垂直向上;另有四个光合有效辐射仪分别架设在冠层上方和冠层内,冠层上方安装在12m(探头垂直向上和向下方向各一个)、冠层内安装在0.3m(探头垂直向上和向下方向各一个)高处,朝向正南。 观测项目有:风速(WS_3m、WS_5m、WS_10m、WS_15m、WS_20m、WS_30m、WS_40m)(单位:米/秒)、风向(WD_3m、WD_5m、WD_10m、WD_15m、WD_20m、WD_30m、WD_40m)(单位:度)、空气温湿度(Ta_3m、Ta_5m、Ta_10m、Ta_15m、Ta_20m、Ta_30m、Ta_40m和RH_3m、RH_5m、RH_10m、RH_15m、RH_20m、RH_30m、RH_40m)(单位:摄氏度、百分比)、气压(Press)(单位:百帕)、降水量(Rain)(单位:毫米)、四分量辐射(DR、UR、DLR_Cor、ULR_Cor、Rn)(单位:瓦/平方米)、地表辐射温度(IRT_1、IRT_2)(单位:摄氏度)、平均土壤温度(TCAV)(单位:摄氏度)、土壤热通量(Gs_1、Gs_2、Gs_3)(单位:瓦/平方米)、土壤水分(Ms_2cm、Ms_4cm、Ms_10cm、Ms_20cm、Ms_40cm、Ms_80cm、Ms_120cm、Ms_160cm)(单位:百分比)、土壤温度(Ts_0cm、Ts_2cm、Ts_4cm、Ts_10cm、Ts_20cm、Ts_40cm、Ts_80cm、Ts_120cm、Ts_160cm)(单位:摄氏度) 、光合有效辐射(PAR)(单位:微摩尔/平方米秒)、冠层上向上与向下光合有效辐射(PAR_U_up、PAR_U_down)(单位:微摩尔/平方米秒)和冠层下向上与向下光合有效辐射(PAR_D_up、PAR_D_down)(单位:微摩尔/平方米秒)。 观测数据的处理与质量控制:(1)确保每天144个数据(每10min),若出现数据的缺失,则由-6999标示; 2016.10.10-10.25日土壤部分的传感器进行调整,数据不能使用;(2)剔除有重复记录的时刻;(3)删除了明显超出物理意义或超出仪器量程的数据;(4)数据中以红字标示的部分为有疑问的数据;(5)日期和时间的格式统一,并且日期、时间在同一列。如,时间为:2016-6-10 10:30;(6)命名规则为:AWS+站点名称。 水文气象网或站点信息请参考Liu et al. (2018),观测数据处理请参考Liu et al. (2011)。