MODIS-based estimation of air temperature of the Tibetan Plateau

The immense and towering Tibetan Plateau acts as a heating source and, thus, deeply shapes the climate of the Eurasian continent and even the whole world. However, due to the scarcity of meteorological observation stations and very limited climatic data, little is quantitatively known about the heating effect and temperature pattern of the Tibetan Plateau. This paper collected time series of MODIS land surface temperature （LST） data, together with meteorological data of 137 stations and ASTER GDEM data for 2001-2007, to estimate and map the spatial distribution of monthly mean air temperatures in the Tibetan Plateau and its neighboring areas. Time series analysis and both ordinary linear regression （OLS） and geographical weighted regression （GWR） of monthly mean air temperature （Ta） with monthly mean land surface temperature （Ts） were conducted. Regression analysis shows that recorded Ta is rather closely related to Ts, and that the GWR estimation with MODIS Ts and altitude as independent variables, has a much better result with adjusted R 2 〉 0.91 and RMSE = 1.13-1.53℃ than OLS estimation. For more than 80% of the stations, the Ta thus retrieved from Ts has residuals lower than 2℃. Analysis of the spatio-temporal pattern of retrieved Ta data showed that the mean temperature in July （the warmest month） at altitudes of 4500 m can reach 10℃. This may help explain why the highest timberline in the Northern Hemisphere is on the Tibetan Plateau.     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

贵州独山喀斯特地区构造线性体对谷地/洼地分布格局的影响分析

构造条件是控制喀斯特景观发育的基本条件,但对这些控制作用的研究一般都停留在定性描述阶段。为了定量分析构造条件对景观的控制作用,本文利用空间统计分析方法,研究了喀斯特地区构造线性体对谷地和洼地等景观格局的控制作用,研究结果表明,喀斯特地区的谷地或洼地的规模与谷地内构造线性体的长度、数量呈显著的线性正相关关系,即构造线性体的长度越长、相互交叉越多的地方,谷地或洼地的规模也越大。本文的研究也表明构造线性体的研究,不仅可以用来进行区域地质构造格局和成矿预测,且可用以解释和分析地表景观格局的分异。     

天山北麓前山带对平原区水文过程的影响

借助地理信息系统与遥感图像处理技术,分析了天山北麓前山带对平原区水文过程的影响,结果表明:阻碍地下水的流动使其转化为地表水从而增加了河川径流流量;增大了河川径流的年调节能力,使绿洲可以稳定地发展;阻止山区洪水与泥石流对绿洲的危害;影响到山前潜水埋藏深度、潜水溢出带分布与溢出量变化。对山区生态环境有一定的保护作用;对土地利用和土地覆被变化有重要的影响     

数字山地垂直带谱及其体系的探索

本文总结了传统山地垂直带研究的脉络及存在的问题；构建了山地垂直带谱数据结构，实现了垂直带谱数字化与可视化；提出了垂直带谱的三级体系：以基带区分一级带谱，以特征垂直带区分二级带谱，以垂直带组合结构、优势垂直带及垂直高度及宽度区分三级带谱；归纳出垂直带谱5种生态类型：1.与区域气候相联系的顶极带谱；2.与主要山地相联系的基本带谱；3.与特殊地生态现象相联系的过渡/特殊带谱；4.与人类干扰相联系的扰动带谱；5.与强烈人类活动相联系的次生带谱。     

南沙群岛海底地貌制图研究——以1：100万郑和群礁幅为例

中国海域辽阔，但公开发表和出版的1：100万及更大比例尺的海底地貌图尚属空白。在综合研究已有的海底地貌分类系统的基础上，以南沙群岛郑和群礁幅为实验区，尝试建立了该海区1：100万海洋地貌分类系统，利用历年来南沙群岛海区等深线图（1：50万）、沉积图（1：200万）、地质地球物理图集（1：100万）及各种文献资料和在专家指导的基础上，绘制了该幅的海底地貌图并对该区域的地貌格局进行了分析。实验表明，通过对现有资料的综合进行1：100万海底地貌制图是可行的。实验发现：1）等深线数据如同陆地上的等高线数据，是进行海底地貌制图的基本和主要数据源；2）海底底质和沉积物数据是进行海底地貌成因类型判别的重要依据；3）海底构造格局对海底地貌格局起着根本的控制作用，因此海底地质地球物理数据也是进行海底地貌制图不可或缺的数据之一。     

南沙群岛海底地貌制图研究——以1∶100万郑和群礁幅为例

中国海域辽阔,但公开发表和出版的1∶100万及更大比例尺的海底地貌图尚属空白。在综合研究已有的海底地貌分类系统的基础上,以南沙群岛郑和群礁幅为实验区,尝试建立了该海区1∶100万海洋地貌分类系统,利用历年来南沙群岛海区等深线图(1∶50万)、沉积图(1∶200万)、地质地球物理图集(1∶100万)及各种文献资料和在专家指导的基础上,绘制了该幅的海底地貌图并对该区域的地貌格局进行了分析。实验表明,通过对现有资料的综合进行1∶100万海底地貌制图是可行的。实验发现:1)等深线数据如同陆地上的等高线数据,是进行海底地貌制图的基本和主要数据源;2)海底底质和沉积物数据是进行海底地貌成因类型判别的重要依据;3)海底构造格局对海底地貌格局起着根本的控制作用,因此海底地质地球物理数据也是进行海底地貌制图不可或缺的数据之一。     

基于多源数据的山地地貌数字解译

“3S”技术与地学的结合,对传统地貌制图的编绘方法必然产生较大影响。遥感影像不仅作为地面调查的重要辅助手段,而且是一种可以根据需要缩放到所需比例尺的重要数据源;各种数据源的参考数据如地形图、植被图、地质图、土地资源图等均可以数字的方式在GIS环境中集成、叠加与运算,从而改变了地貌制图依赖于地形图进行多次综合概括的制图方式,使基于多源数据的遥感地貌信息定量解译成为可能。以青藏高原昌都幅遥感地貌解译为例,探讨不同类型的数据在山地地貌解译过程中的使用方式和对地貌判读的作用,并在此基础上总结基于多源数据的遥感地貌解译方法,为全国1∶100万地貌遥感解译和地貌信息系统的建立奠定基础。     

阿尔卑斯山山体效应及其对林线的影响分析

阿尔卑斯山是欧亚大陆上著名的山地,对欧洲的地理生态格局具有重要的影响。山体效应产生的原因在于隆起的高原或山地吸收了更多的太阳辐射。因此,论文以阿尔卑斯山为研究对象,利用收集到的气象台站观测数据、林线、数字高程数据,以及基于半球视域算法计算得到的太阳辐射数据等,分析阿尔卑斯山气温的空间分布格局以及最热月、最冷月、全年的太阳辐射量,同时以太阳辐射作为山体效应的代用因子,采用逐步回归分析方法构建了阿尔卑斯山林线分布模型,探究该山地的山体效应及其对林线的影响。研究结果表明：① 阿尔卑斯山具有明显的山体效应,山体内部的太阳辐射量远高于山体边缘地区,这也是山体内部气温和林线高度都高于山体边缘地区的主要原因。最热月、最冷月和全年总太阳辐射量在山体内部比边缘地区分别高10~20、20~40和200~400 kWh/m²。② 太阳辐射能更好地定量化山体效应,以太阳辐射为山体效应代用因子建立的林线分布模型具有更高的精度。与基于气温、降水构建的林线分布模型(R²= 0.522)相比,该模型具有更高的模拟精度(R² = 0.736),同时太阳辐射对林线分布的贡献率最大(1月、7月太阳辐射的贡献率分别为34.75%、27.82%),超过了气温和降水的贡献率(分别为26.24%和11.17%)。     

秦巴山区马尾松林和油松林的空间分布及亚热带与暖温带界线划分

秦岭不仅是中国南北的地理分界线,也是中国亚热带和暖温带的气候分界线,在中国地理生态格局中占有重要的地位和作用。由于过渡带的复杂性、过渡性和异质性以及划分指标、研究目的的不同,学术界关于这一南北地理—生态分界线的具体位置一直有争论。为了进一步揭示秦巴山区过渡带的特征,明确中国南北地理—生态分界线的位置,本文选择马尾松（Pinus massoniana）林和油松（Pinus tabulaeformis）林这两类分别代表中国南方亚热带针叶林和北方温带针叶林的植被,结合研究区SRTM地形数据、气温和降水数据等,以年降水、最冷月（1月）气温、最热月（7月）气温和年均温为气候指标,详细分析了这两类植被在秦巴山区的空间分布及二者分界线处的气候条件。结果表明：① 马尾松林和油松林的分界线及相应位置的气候指标可以作为亚热带与暖温带界线划分的植被—气候指标之一。秦巴山区亚热带针叶林（马尾松林）与温带针叶林（油松林）的分界线位于伏牛山南坡至汉中盆地北缘一线（秦岭南坡）海拔1000~1200 m处;分界线处气候指标稳定：年降水750~1000 mm,年均温12~14 ℃,最冷月气温0~4 ℃,最热月气温22~26 ℃。② 通过综合的植被—气候指标来划分秦巴山区亚热带和暖温带的界线,能更科学地确定气候带分界线的位置及过渡带的特征,更全面地反映地表植被—气候格局的变化。此外,秦巴山区亚热带与暖温带的界线应该是由亚热带与暖温带针叶林分界线、阔叶林分界线、灌丛分界线等组成的一个过渡带。本文的研究结果为亚热带与暖温带划分指标的选取提供了一定的科学依据。