为了精确地定量研究土地利用变化对地表反照率的影响, 利用公元 850-2100 年期间土地利用数据集获取了一套长时期的全球分光 (近红外、可见光、短波) 地表反照率数据集, 并进行了详细的分析和对比验证。验证结果表明, 所得的分光地表反照率与 MODIS 数据对应结果的空间分布特征基本一致; 在非冰雪覆盖区的可见光反照率差别在-0.0081～0.0029 之间, 精度较高; 差别最大的区域为南、北半球中高纬度的冰雪覆盖区。研究表明, 自 1860 年以来, 所有典型区域 (包括中国东部、欧洲东南部、美国中东部和巴西南部) 的城市建成区逐年增加, 特别是巴西南部的自然植被逐年减少; 在 1860-1980 年间, 各区域主要表现为自然植被向城市建成区和耕地转化; 在 1980-2015 年, 巴西南部耕地类型持续增加, 其余区域均表现出自然植被逐步恢复的变化趋势。此外, 不同土地利用类型的分光反照率存在很大差别, 例如, 春季可见光反照率在冰雪表面为 0.5069, 混交林为 0.0444, 而城市建成区为 0.0870; 且受不同纬度和下垫面性质的影响, 同一土地利用类型的分光地表反照率也存在明显的空间差异, 例如, 春季草原的可见光反照率最大为 0.4915, 最小为 1.127×10-4。 这套长时期全球分光地表反照率数据集可以为土地利用变化驱动气候变化的相关定量研究奠定数据基础。

利用2002年12月到2016年11月的大气红外探测仪(Atmospheric infrared sounder, AIRS)卫星观测资料,分析了全球 和东亚地区(70～140°E, 10～55°N)CO2浓度的时空变化和季节分布特征,并与地面观测 资料进行了对比。结果表明: 1) AIRS反演的CO2资料与地表观测资料相关系数均在0.9以上,且年均值相对误差均 在1%以内。2)全球CO2年平均浓度从2003年的375.16 ml/m3增加到2016年的401.24 ml/m3, 年平均增长率约2.01 ml/m3;同期,东亚地区CO2平均浓度从2003年的375.13 ml/m3增加 到2016年的402.22 ml/m3,年增长率约为2.08 ml/m3,高于全球的年平均增长率。 在2010～2016年,北半球大部分地区CO2浓度增长率低于2003～2009年的增长率。CO2增幅较明显 的区域位于北半球高纬度地区如中西伯利亚和格陵兰岛等地上空。3)CO2分布存在明显的区域性,高值区主要位于 北半球的中高纬度地区;低值区主要位于青藏高原上空。在南半球,CO2浓度的高值区主要位于南美洲中纬度地区; 低值区主要出现在低纬度(0～20°S, 50°W～5°E)的大西洋上空。在对流层中低层(4～6 km), AIRS反演的CO2浓度的季节变化特征准确性较高,特别在冬季,北半球大部分地区的CO2浓度随着时间 变化呈现先减小后增加的趋势。4)在东亚地区,CO2高值区位于中国北方地区,呈带状分布。

利用最新的1983～2009年国际卫星云气候计划(ISCCP)D2月平均资料集,得到了中国地区总云量、低云量、中云量、高云量与云光学厚度的分布与变化趋势,结果表明: 中国总云量和中云量呈现南多北少的分布,青藏高原地区高云量较大而低云量很小;总云量和中云量在东部呈增加趋势,西部呈减小趋势,低云量和高云量 在大部分地区呈减小趋势。从不同季节来看,春季和秋季北方总云量增加,西部总云量减小;夏季大部分地区总云量增加,冬季大部分地区总云量减少。云的 光学厚度呈现南多北少的分布,且在大部分地区呈增加趋势。同时利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)资料分析了2001～2013年间中国不同污染地区总云量与 云光学厚度的分布及变化趋势的异同,结果表明:中国不同污染地区云量与云光学厚度呈现不同的分布和变化规律。