洛河流域蒸散发遥感反演及其与各参数的相关性分析

利用ETM数据和地表热量平衡模型估算洛河流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,然后综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表参数、地形参数的关系。研究发现,不同下垫面的蒸散发能力有一定的差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI、植被覆盖度以及高程等参数呈线性相关,而与地表温度呈指数相关,与叶面积指数呈对数相关。     

天山北坡城市群季节性地表温度与景观格局空间关系分析

探究景观格局与干旱区地表温度（LST）的空间关系,对于促进干旱区生态环境稳定发展具有重要的意义。基于Google Earth Engine(GEE)解析天山北坡城市群2003—2020年昼夜及季节性（白天）LST时空分布特征,使用Mann-Kendall非参数检验、Sen’s斜率并结合Hurst指数探究天山北坡城市群LST变化趋势并预测未来发展方向,运用标准差椭圆与重心迁移模型分析LST空间迁移特征,采用双变量空间自相关与多尺度地理加权回归（MGWR）模型分析LST与景观格局的空间关系。结果表明：2003—2020年天山北坡城市平均LST白天23℃,夜间-0.5℃,昼夜温差大,温度的季节性变化特征显著。LST未来变化趋势表明,夜间温度上升速度将高于白天上升速度,即冷岛强度白天高于夜间的现象将有所缓解。代表建设用地和植被的中温和低温,其温度重心在乌鲁木齐市。斑块密度（PD）、边缘密度（ED）和平均形状指数（SHAPE＿MN）与LST呈空间负相关关系,而最大斑块指数（LPI）、平均斑块面积（AREA＿MN）、聚集度指数(AI)和景观类型比例（PLAND）与LST呈空间正相关关系,表明斑块聚...     

基于MODIS数据的石羊河流域地表温度空间分布

地表温度是生态系统中极其重要的环境因子,中小尺度区域的热场空间分布对生态系统稳定性的研究以及干旱区流域的农业生产建设具有重要意义。利用MODIS数据,采用劈窗算法反演石羊河流域的陆地表面温度(LST),并计算植被指数(NDVI);利用TM影像,通过目视解译获得研究区的土地利用数据,结合DEM数据,采用GIS空间分析方法,分析LST的空间分布特征和LST与NDVI在不同土地利用类型之间的差异以及二者之间的定量关系。结果表明:研究区陆地表面温度北高南低,东高西低,整体上表现为由东北向西南逐渐降低的趋势;地表温度与海拔呈负线性相关,相关系数为-0.928;不同土地利用类型的地表温度存在差异,地表温度最高的未利用土地要比最低的林地高出16.42 K;对于单一土地利用类型,耕地、林地、草地、建设用地的地表温度与NDVI具有明显负相关;对于整个研究区土地利用空间结构,地表温度与NDVI表现为LST-NDVI梯形关系,反映了流域地表温度和植被覆盖之间的关系,由此看出绿色植被对调节区域气候温度的重要性。     

基于MODIS的新疆地表温度时空变化特征分析

地表温度（LST）作为陆地环境相互作用过程研究中的重要地学参量,其时空分异与下垫面属性、地形地貌格局等息息相关。本文基于2000—2020年MOD11C3数据,采用GIS空间分析、空间重心模型及改进的半径法等手段,对新疆地区月、季、年及昼夜等序列时空尺度LST的分布特征及变化趋势进行研究,并借助LUCC、DEM等多源遥感数据进一步探讨各类下垫面、不同地貌单元及部分典型区域的LST垂直递减率、增减温及热（冷）岛效应等地理特征。结果表明：① 研究期间新疆年均LST为9.45 ℃,呈减温和增温趋势的区域分别占研究区面积的13.3%和86.7%,增温区域占绝大部分,故近20年研究区整体呈升温趋势（0.024 ℃·a^-1）,较全国高出约0.01 ℃·a^-1,其中春季增幅最大,冬季次之;夜间LST变化明显强于白天,春、夏两季昼夜温差均大于23.7 ℃,而冬季最小（约15 ℃）;研究区年际高、低温重心迁移轨迹大多分布于LST变幅较大区域,各月LST空间分布及高低温重心转移轨迹均表现出以7月为中点的年内强对称性规律。② 不同下垫面地表冷热环境空间分布差异较显著。其中以荒漠和裸土为主的未利用地年均LST最高（13.42 ℃）且昼夜温差最大（23.6 ℃）,高寒区冰川年均LST最低（-7 ℃）且昼夜温差（14.3 ℃）最小,其他下垫面年均LST在2.6~11 ℃之间,昼夜温差较小且较一致（平均16.75 ℃）。③ 东西走向的“三山夹两盆”地貌结构,使新疆LST的纬度地带规律被大幅削弱。研究区各山区（群）LST垂直递减率不尽相同,地处较高纬的阿尔泰山递变（0.63 ℃/100 m）最明显,山体高大的帕喀昆阿山群递变（0.57 ℃/100 m）次之,天山山脉递变（0.54 ℃/100 m）最小。另外各山区（群）山麓处均出现了不同程度的逆温现象,而山腰处LST垂直递减率线性拟合效果最佳。④ 本研究所选取的部分典型城市大都表现出不同程度的热岛效应。其中乌鲁木齐市热岛效应最为强烈,伊宁市其次,哈密市最微弱,而阿克苏市则表现出绿洲城市冷岛效应,但各城市热（冷）岛效应均存在一定环数（8环）范围的冷、热岛足迹。     

干旱区地表温度和热岛效应演变研究——以宁夏沿黄城市带为例

宁夏沿黄城市带位于宁夏东北部，不仅是干旱地区地理研究的重点区域，也是宁夏经济发展的核心区域。基于2000—2018年的MODIS地表温度、土地覆盖类型以及植被覆盖率数据，通过计算热岛比例指数 (URI)，利用Mann-Kendall非参数检验及Sen’s斜率估计法，对宁夏沿黄城市带近20 a白天和夜间的地表温度（LST）和热岛效应时间变化进行分析。结果表明：（1） 近20 a来，宁夏沿黄城市带大部分地区[WTBX]LST变化不显著，但在植被覆盖率增加区域，白天LST显著减小而夜间LST显著上升；植被覆盖率减小区域与之相反；夜间LST[WTBZ]变化幅度强于白天。（2） 宁夏沿黄城市带的热岛效应通常在白天较弱、在夜间较强；白天和夜间时刻的城市热岛效应在一年内呈现不同的季节变化特点,白天春冬较强，夜间夏季较强；过去近20 a，宁夏沿黄城市带白天热岛效应呈现稍微减弱趋势，夜间热岛效应呈现稍微增强趋势，但变化趋势均不显著。（3） 从植被覆盖率和地物类型两个影响因素的研究表明，植被覆盖率是影响地表温度变化的重要因素，城建区与郊区主要地物温差的改变是城市热岛强度变化的重要原因。从长时间序列变化的角度详细分析干旱区城市热岛的特征和变化原因，可为干旱区城市热岛带来的环境问题治理提供参考，也为研究干旱区热岛提供了借鉴。     

青藏高原东北部MODIS LST时间序列重建及与台站地温比较

通过遥感获取地表温度（地温,LST）可以弥补气象站地温数据局地性的不足。但受某些因素影响,遥感MODIS LST标准产品中的影像存在＂云污染＂等噪音像元以及空缺值,影响了LST数据应用。本文在利用LST产品的质量标记信息（QA）和直方图极值去除法过滤低质量、不可靠LST像元的基础上,提出了一种基于DEM-LST回归关系的滑动窗口空间重建算法,对2008年青藏高原东北部TERRA/AQUA上共4个温度通道的MODIS LST进行了重建,得到空间完整的LST时间序列。将重建后的LST与研究区11个气象站地表温度数据（T）的比较表明,在8day合成序列上LST-T一致性很好,平均相关系数达0．96,平均绝对误差为2．02℃;LSTT在月、年的尺度上更没有显著差异（平均绝对误差分别为1．55℃和0．60℃）。LST与T存在的差异与两者的时空定义的不一致性有必然的联系,但是仍然存在的低水平噪音表明若需要更高精度的LST数据需要更细致的去云处理。     

一种基于植被指数-地表温度特征空间的蒸散指数

利用遥感获取的植被指数和地表温度信息,进行地表能量和水分平衡过程研究是目前陆表过程研究的前沿。根据地表能量和水分平衡原理,对地表温度(Ts)、植被指数(VI),地表蒸散发(ET)之间的空间关系进行了分析,并基于假设条件,构建了温度植被蒸散指数(TVETI)。为验证TVETI表征地表蒸散的能力,利用环境卫星数据和SEBAL模型,对SEBAL模型中各能量通量构建的蒸散指数与TVETI进行线性回归分析,从2012年4~9月6个不同日期的确定性系数分别为:0.838、0.935、0.912、0.921、0.926、0.825, TVETI能很好的表征地表蒸散能力。通过对SEBAL模型估算的ET和TVETI估算的ET进行交叉验证发现,两者大小一致性显著, TVETI可以实现区域尺度地表蒸散发的快速估算。     

埃塞俄比亚安达萨河流域地表温度和归一化植被指数时空变化分析（英文）

本文分析了植被动态与地表温度等气候参数之间的关系,对环境和生态研究以及自然资源监测至关重要。本文首先利用Landsat数据探讨了1986年至2016年期间安达萨河流域地表温度(LST)和归一化植被指数(NDVI)的时空分布以及它们之间的关系,三个气象站点的月平均气温数据用于验证结果。该研究的结果表明,Andassa流域的LST在研究期间有所增加。总体而言,平均LST一直在上升,年增长率为0.081℃yr~(-1)。该研究结果还表明,所有季节的流域植被覆盖都发生了变化。在所有研究年份中,LST和NDVI之间存在负相关;从1986年到2016年,研究区植被具有退化趋势,地表温度有所升高。     

LASCAM水文模型在流域生态水文过程研究中的应用——模型理论基础

LASCAM水文模型是一种大尺度分布式概念水文模型,介于高精度分布式水文模型和集总式经验模型之间,是基于亚流域空间单元建立的中等精度的分布式概念模型。LASCAM模型在亚流域空间单元定义了3个概念性土壤水库,在经验方程的基础上:①建立亚流域各土壤水库与亚流域生态特征(LAI)和气候(降雨)之间函数关系;②通过对亚流域的降雨-植冠截流过程、地表产流过程、表层入渗-亚表层产流过程、亚表层入渗过程的模拟,揭示降雨在亚流域的(地表和亚表层)径流和入渗等环节的再分配过程;③基于亚流域各土壤水库的水量(水位)建立了各土壤水库之间的水通量过程方程;④建立亚流域各库的蒸散发与生态特征(LAI)之间的函数关系模拟各库的蒸散发过程。最后,通过河道径流演算法则,并依据亚流域与流域总体之间的分布式关系,将各亚流域的径流汇总到整个流域,从而将亚流域空间的水文响应扩展到流域整体空间上,实现了大尺度异质性流域的水文过程和水量平衡模拟。     

基于遥感和SEBAL模型的塔里木河干流区蒸散发估算

运用1985 年、2000 年和2010 年遥感资料与SEBAL 模型估算了塔里木河干流区蒸散发。结果表明：该区蒸散发量较大,介于0~5.11 mm/d之间;靠近河道区蒸散发明显大于远离河道区;各土地利用/覆被类型蒸散发大小依次为：水体> 耕地> 林地> 草地> 未利用地> 居工地,主要与其植被覆盖度和水分供给条件有关;而日总蒸散发大小顺序为：草地> 未利用地> 耕地> 林地> 水体> 居工地,这与各土地利用/覆被类型面积密切相关。在1985-2010 年间,塔里木河干流区日总蒸散发量先减小后增大;上游平均日总蒸散发量为中游和下游的1.27 倍和1.42 倍。2000 年塔里木河干流区日总蒸散发比1985 年减少了6.80×10⁴ m³,原因是中游和下游日总蒸散发减小,而上游日总蒸散发量却增加了3.02×10⁵ m³。2010 年干流区日总蒸散发比2000 年高6.78×10⁵ m³,其中上游和中游日总蒸散发量增加了1.19×10⁶ m³,而下游却降低了5.16×10⁵ m³,主要受中上游地区绿洲耕地面积扩张,水资源开发量过大,下游来水量减少的影响。     

中国南方不同土地利用/覆被类型对气温升温的影响

基于我国南方六省国家气象台站历史气象资料、1:10万土地利用/覆被数据和NCEP再分析气温资料,通过比较气温变化在不同观测环境气象站之间的差异,分析中国南方三种主要土地利用/覆被类型对气温趋势的影响。结果显示:土地利用/覆被类型对气温趋势具有稳定的影响,建设用地的年均温、年均最高和最低气温的升温幅度均最高,耕地次之,林地最小。进一步利用再分析资料剔除区域大尺度气候背景影响后,建设用地的年均温升温趋势仍最大(0.105℃/10a),其次是耕地(0.056℃/10a),林地的升温趋势最小(-0.025℃/10a),且为负。这表明对于研究区气温的升温趋势,林地具有抑制作用,建设用地具有增强作用,且增强作用较耕地强。林地的各季节平均气温的变化幅度同样低于非林地。     

基于MODIS数据的吉林省中部地表温度反演及空间分布研究

利用MODIS数据,采用劈窗算法,定量反演吉林省中部陆地表面温度;利用TM数据,通过目视解译获得研究区的土地利用状况,并结合地势图,研究吉林省中部农业区的地表温度空间分布特征以及地表温度与土地利用类型之间的关系。结果表明,研究区陆地表面温度南高北低,西高东低,符合该区域气候特征;由于地表土地类型热力性质的不同,不同土地利用类型的地表温度存在差异,地表温度最高的裸岩要比最低的湖泊高出26.6K;地表温度与海拔呈负相关关系,即随着海拔的升高,地表温度呈下降趋势,下降率为23.6°C/km;在植被覆盖区,地表温度与NDVI之间存在负相关性,且城市地表温度对植被覆盖度的敏感性要高于农田和林地;对于整个研究区土地利用空间结构,地表温度与NDVI表现为LST-NDVI梯形关系。     

高分辨红外辐射探测器地表温度数据在江苏地区1980—2009年间适用性评估

地表温度在物理和生物过程中起着关键作用,也是评价地表热环境的重要指标。因此,了解地表温度时空变化对城市热岛监测及生态质量的评价具有重要意义。高分辨红外辐射探测器地表温度(HIRS LST)是目前时间尺度最长的全球逐小时地温数据集。为了解江苏省地表温度的时空分布情况并研究HIRS LST数据在江苏的适用性,论文选择江苏省1980—2009年49个站点的实测地表温度数据,利用相关系数、偏差、非偏性均方根误差等方法,对HIRS产品从多角度进行了验证。结果表明,HIRS地表温度与站点地表温度数据有较好的一致性。两者相关系数在整个区域都高于0.98,2种数据的距平相关系数在0.65~0.80之间。两者偏差和非偏性均方根误差表明,HIRS的数据在江苏北部和南部部分地区低估了地表温度,主要原因是其对高于32 ℃的地温事件发生次数存在较大程度的低估。然而,HIRS LST在很大程度上高估了在20~30 ℃之间的较高温日数。在年际变化方面,HIRS LST与观测数据在春季的相关性最高,冬季最低。趋势检验表明,2种数据在春、秋、冬3个季节均呈现出明显的增长趋势,增温趋势呈现出相似的空间变化。但是,该地区夏季的地表温度长期趋势被明显高估,HIRS数据并未反映出该地区北部大面积的降温趋势,而在其他季节的地表温度被低估。     

20世纪末中国中东部耕地扩张对表面气温影响的模拟

利用WRF模式,通过4个21年（1980-2000年）的模拟实验,研究了20世纪末中国中东部耕地扩张对表面气温的影响。控制实验分析发现WRF模式能够捕捉温度场的空间格局,模拟与观测的季节平均温度场的相关系数为0.91~0.99（P < 0.001）,但模拟温度比观测温度系统性偏低2~3 ℃。控制实验与敏感实验对比分析发现,东北区和中部区的毁林和毁草开荒具有降温效应,冬季平均降幅约为-0.41 ℃,居四季之首,主要是由地表反照率增加,净短波辐射减少,感热通量随之减少所致;东南区的毁林开荒具有升温效应,夏季温度升幅最大,平均升幅为0.14 ℃,主要原因是地表粗糙度减小,湍流减弱,热量在近地层集聚,难以扩散。农业扩张的升、降温效应主要出现在局地,对区域温度变化的影响甚微,一方面是因为农业扩张占区域面积份数甚小,另一方面是因为升、降温效应在区域平均过程中相互抵消。     

土地覆被变化过程中叶面积指数与降水量对地表能量平衡的贡献——基于SiB2的模拟结果

土地覆被变化过程中,叶面积指数（LAI）是地表能量平衡重要的影响因素,且与降水等多种因素存在交互作用。以2003 年中国东北地区农田、森林和草地三种覆被类型和三种LAI月变化过程为研究对象,着重分离出土地覆被变化过程中LAI对地表能量平衡的作用,认清覆被和LAI 变化对地表能量平衡的相对作用。利用SiB2 模型研究不同降水条件下土地覆被和LAI 变化对地表能量平衡的影响。结果表明：① 覆被变化对净辐射的影响最大,年均14.5W·m^-2左右。② LAI 主要改变净辐射对潜热和显热的分配,对农田和草地而言,LAI 增加明显提高（减小）潜热（显热）分配比例;对森林而言,LAI对潜热和显热分配的影响较弱。③ 降水对净辐射的分配起重要作用,降水增加,潜热增加。④ 表层土壤水分受降水和LAI 调控,与潜热有相反的变化趋势。     

长春市城市形态及风环境对地表温度的影响

随着城市化进程的加快,城市热岛效应越来越受到关注。然而,很少有研究分析城市形态和城市风环境对地表温度（LST）的影响。利用建筑和遥感等多源数据,基于GIS空间方法,结合迎风面指数（FAI）和地表温度,研究长春市城区迎风面指数时空差异,探索城市形态对城市地表温度影响。结果表明：① 迎风面指数呈现从中心城区向外扩散的空间趋势,高密度以及高建筑对风的阻碍程度大。朝阳区北部迎风面指数最大,最大值达到15.1,各个区边缘区迎风面指数最小,最小值为0.01。② 研究区昼夜地表温度温差大,范围分别是18.15 ℃~31.73 ℃、4.27 ℃~18.43 ℃。空间分布上与迎风面指数存在相同特征,城市中心城区温度高,以同心圆方式逐渐向外扩散。受城市建筑形态、人为热源等因素影响,与夜间相比,白天高温地区范围更大。③ 迎风面指数与地表温度在一定程度上相关,昼夜相关系数分别为0.371和0.355。建筑在垂直方向和水平方向上空间形态不同,对地表温度影响存在差异。结合城市风环境状况开展城市形态信息的定量研究,对于城市气候学家、城市规划师探寻城市潜在通风廊道、改善城市通风环境具有重要理论价值和现实意义。     

Impact of Grazing Exclusion on the Surface Heat Balance in North Tibet

The grazing exclusion program used by the Tibetan government to protect the ecological environment has changed the vegetation and impacted the surface heat balance in North Tibet. However, little information is available to describe the in?uences of the current grazing exclusion program on local surface heat balance. This study uses the records of fenced grassland patch locations to identify the impact of grazing exclusion on surface heat balance in North Tibet. The records of fenced grassland patch locations, including the longitude, latitude, and elevation of the vertices of each fenced patch (polygon shapes), were provided by the agriculture and animal husbandry bureaus of the counties where the patches were located. ArcGIS 10.2 was used to create polygon shapes based on patch location records. Based on satellite data and the surface heat balance system determined by the model, values for changes in land surface temperature (LST), albedo and evapotranspiration (ET) induced by grazing exclusion were obtained. All of these can influence surface heat balance and alter the fluctuation of LST in the northern Tibetan Plateau. The LST trends for day and night showed an asymmetric diurnal variation, with a larger magnitude of warming in the day than cooling at night. The maximum decrease in absorbed shortwave of LST (-0.5 - -0.4 ℃ per decade) occurred in the central region, while the minimum decrease (-0.2 - -0.1 ℃ per decade) occurred in the eastern region. The decreased latent heat lead to the LST increased maximum (>1 ℃ per decade) occurred in the central region, The eastern region increased at a rate of 0.2-0.5 ℃ per decade, while the minimum increase (0-0.1 ℃ per decade) occurred in the northwestern region.     

基于遥感的区域热环境分析

为研究城市及其周边区域大范围热环境变化,以秦岭山脉南坡和北坡为例,采用遥感数据反演地表温度、植被指数和地表通量,不仅从传统地表温度参数理解区域热环境问题,还着重分析了秦岭两侧地表通量空间分布格局.研究表明,秦岭山脉南坡与北坡气候、地形和地表覆被状况的差异导致地表温度和热通量等热环境均存在显著差异.北坡的西安和咸阳市平均地表温度比其他行政区显著偏高,而在南坡植被覆盖较好的周至县境内,地表温度平均值则显著下降;裸地和居民地的地表温度平均值较高,而潜热通量和蒸散发平均值则较低.遥感估算区域热通量和蒸散发信息与地表温度同样是区域热环境研究中不可忽视的重要表征变量之一,而大范围区域热环境变化对于研究城市热岛效应的形成机制具有重要推动作用.     

利用ASTER资料估算黑河中游沙漠和绿洲地区夏季地表温度

利用美国宇航局地球观测系统EOS-Terra卫星所搭载高级空基热发射反射辐射计(ASTER)5个热红外通道遥感资料,并结合三种地表温度反演算法和可见近红外信息,估算2003年夏季黑河中游地区沙漠和绿洲景观下地表温度空间分布。分析发现三种方法估算的地表温度比较接近,且反演值与地面观测值较为一致,能够作为陆面过程研究输入数据。其中,估算的水体温度主要介于19.0~21.0℃,绿洲内农田温度分布于27.0~29.0℃,荒漠戈壁地表温度分布于40.0~60.0℃;在绿洲内,由植被覆盖度参数化比辐射率方法（Pv方法）所估算地表温度值最低,Alpha导出比辐射率方法(ADE方法)估算值最高,由温度比辐射率分离方法(TES方法)估算值介于二者之间;荒漠戈壁区域Pv方法地表温度估算值最高,ADE方法估算值最低,TES方法估算值仍然介于前两者之间;绿洲和荒漠戈壁均具有较大地表温度空间变率。利用有关比辐射率光谱库地物观测数据拟合出一个经验公式以获取地物宽通道比辐射率。分析计算表明,地物目标在较大地表环境温度变化范围内,利用地物宽通道比辐射率计算地表长波辐射最大绝对误差不超过8.0 W·m-2。