北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室
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黑河遥感试验研究站


一、台站区域特色、主体功能与代表性


黑河流域位于中国西部干旱半干旱区,是我国第二大内陆河流域,流域面积约14.3km2。从上游到中游、下游,随着海拔高度的降低,气温、降水量呈现明显地带性。从上游到中、下游,以水为纽带,形成了“冰雪/冻土-森林-草原-河流-湖泊-绿洲-沙漠-戈壁”的多元自然景观,流域内寒区和干旱区并存,山区冰冻圈和极端干旱的河流尾闾地区形成了鲜明对比,是开展陆地表层系统观测与科学研究的理想场所。

黑河遥感试验研究站(简称“黑河站”)位于黑河流域中游甘肃省张掖市甘州区党寨镇的张掖市绿洲现代农业试验示范区内,东经100°28′35″,北纬38°49′37″,海拔1525米。黑河站占地30亩,距离张掖市甘州区10公里、高铁张掖西站13公里。黑河站始建于20095月,201111月成为中国科学院的院级野外台站。20144月,在中科院科发局部署下,建立中国科学院遥感试验与地面观测网络(RSON),黑河站纳入该网络,是RSON的重要节点,也是其综合中心的挂靠单位。

黑河站采取“基地-试验区-流域综合观测网”的观测和试验模式。

在国家自然科学基金委员会“黑河流域生态-水文过程集成研究”重大研究计划框架下,“黑河流域综合观测网”始建于2008年“黑河综合遥感联合试验”(WATER2008-2011)期间,建成于2013年的“黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验”(HiWATER2012-2015)。该观测网包括3个超级站、18个普通站,覆盖黑河流域上、中、下游区域,涵盖草地、农田、湿地、柽柳、胡杨、荒漠、沙地、戈壁、裸地等主要地表类型。2016年起,精简与优化为3个超级站和8个普通站。

图 黑河流域综合观测网布设图(红/粉色字体为现有站点,黑色字体为已拆除站点。)

其中,超级站的仪器配置为:蒸渗仪-涡动相关仪-大孔径闪烁仪,土壤水分传感器(TDR-宇宙射线土壤水分测定仪-土壤温湿度无线传感器网络等多尺度通量、土壤水分观测系统以及气象要素梯度等配套参数的观测。普通站由自动气象站、涡动相关仪等构成。此外,在上、中、下游一些站点针对特定研究目标增加了特色观测,如,上游垭口站建有积雪观测系统、阿柔超级站设有针对冻融过程的多层土壤温湿度观测系统(17层,深度至3.2m);中游在湿地站安有甲烷观测系统、花寨子站布设有多种雨量计的比对系统;下游四道桥站与混合林站安装有热扩散液流计来观测胡杨的蒸腾量,并针对胡杨林的多层土壤水分的观测(10层,深度至2.4m)以及针对胡杨与柽柳的地下水位观测。

黑河站立足流域生态水文科学前沿,围绕内陆河流域生态-水文-经济系统管理中亟待解决的科学问题,以水为主线,开展流域生态水文过程、水文与水资源、水-生态-经济系统管理与决策的综合监测与集成研究,为内陆河流域可持续发展提供科技支撑。定位主要为三个方面:

1)寒旱区生态水文试验基地;针对寒旱区鲜明的水文与生态过程,长期开展地面与遥感结合的综合观测,积累生态水文集成研究中所需的长系列观测数据集,支持西北地区重大生态保护工程实施和地方社会经济可持续发展。

2)寒旱区定量遥感产品真实性检验基地;建设寒旱区典型下垫面像元尺度的遥感试验场,形成支持从单点观测到航空像元到不同卫星像元尺度转换的综合观测试验能力,支持当前和未来国内外一系列卫星遥感产品的真实性检验,增强遥感在流域生态水文集成研究和水资源管理中的应用能力。

3)西部生态水文示范、教育和培训基地。为国内外研究人员搭建生态水文观测和研究平台,积极推动相关科普和野外实习,使其成为我国西部生态水文试验、示范、教育和培训的基地。黑河站已经是兰州大学、电子科技大学、西南大学、西北大学、西北师范大学、兰州交通大学等学校的野外实习基地。

 在国家自然科学基金委重大研究计划“黑河流域生态-水文过程集成研究”重点项目群“黑河流域生态-水文过程综合遥感观测试验”的框架下,北京师范大学地理科学学部与中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)一直有着良好的合作基础,并且在2012-2016年期间共同构建与运行了黑河流域综合观测网。2017年起北京师范大学与中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)签署协议,共建与共享黑河流域综合观测网。

二、人员组成(包括固定人员和长期临时工)

黑河站的人员由中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)与北京师范大学两部分组成。

三、监测设施与设备

黑河站的监测设备分为中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)与北京师范大学两部分,仪器列表如下:

  •  中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)在黑河站的监测仪器设备总价值1900余万元

  • 北京师范大学在黑河站的仪器设备1000余万元,。

四、监测成果

黑河站的观测数据集(2008-2015年期间的数据量约56031GB)经过严格的质量控制,如定标、校正、质量检查与修正、质量标识等处理,并对元数据也进行了多轮评审和修订,中文版数据集在“黑河计划数据管理中心”(http://www.heihedata.org)、寒区旱区科学数据中心(http://westdc.westgis.ac.cn/haihe)以及英文版数据集在Cold and Arid Regions Science Data Center at Lanzhou (CARD, a member of World Data System, http://card.westgis.ac.cn)上正式发布。目前“黑河综合遥感联合试验(WATER)”数据集发布中文数据集212条,数据量约35328GB,查看约268万人次,下载约3400人次,服务约184个科研项目;“黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验(HiWATER)”发布中文数据集321条,英文版数据集212条,数据量约20703GB,查看约393万人次,下载约12882人次,服务约173个科研项目。

黑河站已发布的数据集共查看了约661万次,下载16282人次,服务约300个研究项目,基于此数据集已发表370余篇SCI论文。显著地推动了相关科学研究的发展,被国内外同行普遍评价为开放式研究的新模式。