黑龙江省漠河地区土地覆被与地表温度时空变化特征研究

以我国高纬度多年冻土区漠河县城区及郊区862 km²的区域为研究对象,基于RS和GIS技术对该区地表覆被变化和地表温度进行研究。结果表明：地表类型和地表温度反演结果与现场比对结果一致;从1988年到2015年,经过火灾后重建和城镇化发展,建设用地面积增加了11.33 km²;以2015年为例,冬季由于积雪覆盖,有79.02%的区域无植被覆盖,夏季有80.91%的区域为高植被覆盖。冬季地表温度和高程具有高度相关性,高程每升高100 m,地表温度平均升高2.27℃,表明该区地表温度也存在显著的逆温现象。该区城镇热岛效应全年存在,城镇区域地表温度高于全区平均值,夏季最显著,最高温差可达6.37℃。地表温度与NDVI具有明显的负相关关系;不同土地利用类型地表温度由低到高的顺序为水体-林地-草地-裸地-建筑用地。     

大陆地表温度场的时空变化与现今构造活动

试图利用地表温度场数据获取中国西部的构造活动信息。在建立热与应变关系的基础上,对中国西部MODIS/Terra地表温度产品进行分析处理。研究发现:(1)地表温度在一些地区发生偏离年变现象,这种年变偏离与一些活动构造带的活动有关;(2)在扣除年变基准场等主要气候因素后,年变残差(ΔT)中长周期成分(LSTLOW)更接近构造活动所引起的热信息,能为构造活动提供一定的指示信息。研究发现,一个地震的发生对周围不同构造区的影响不同,有的地区升温,有的地区降温。2004年印尼地震最大的影响是引起青藏高原中部巴颜喀拉—松潘地块的降温;(3)与前者相对应,发生在中国周边地区的不同地震引起的温度变化格局不同,对同一地区的影响也不同,例如2001年东昆仑8.1级地震引起龙门山断裂带升温,而2003年斋桑泊7.9级地震和2004年印尼9级地震却引起该带的降温;(4)不同地区地温变化的时间过程不同。这些现象均对构造变形过程有一定的启示。在上述现象的基础上,笔者结合GPS观测结果,不同深度的地温信息以及地震活动等资料,对地表温度场中包含构造活动信息进行了初步检验,并对地表温度场反映的区域构造变形模型进行了讨论。     

西藏地表温度时空演变特征及影响因子

地表温度（land surface temperature,LST）是反映生态环境状况的重要指标。西藏作为气候变化的敏感地区,掌握其LST的时空变化有利于深入了解西藏热环境演化过程,为长期监测高原基础生态变化提供帮助。研究基于谷歌地球引擎获取西藏2000—2020年的MODIS LST数据,采用归一化分级方法对LST进行5个等级的划分,利用趋势分析、热力空间分析以及重心迁移等方法分析了研究区近20年来的LST时空演变特征。同时,选取归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）、裸土指数（bare soil index,BI）、垂直不透水面指数（perpendicular impervious surface index,PISI）、湿度（WET）以及高程（digital elevation model,DEM）等5个影响LST的地表参数,结合多尺度地理加权回归,探讨了LST影响因子的作用尺度与作用效力。结果表明：2000—2020年,西藏LST均值由18.72℃上升至20.28℃,年均增长0.09℃,LST呈现微弱上升态势。2...     

藏北高原多年冻土区地表反照率时空变化特征

利用自动气象站数据和MODIS（MOD02）数据,对位于藏北高原多年冻土区的阿雅克气象站、卓乃湖气象站、唐古拉气象站和西大滩气象站四个观测站点的单点地表反照率的季节变化、日变化和站点所属区域（88°~95°E,32°~38°N）的区域地表反照率夏、冬季节的空间分布进行了分析研究,得出：2013年,四个研究站点地表反照率均是夏季最小,冬季最大,春季大于秋季,其他季节较夏季地表反照率峰值较多;当太阳高度角大于40°时各站点地表反照率日变化基本不变,地表冻融过程中地表反照率完全冻结阶段 ＞ 日冻融循环阶段 ＞ 完全融化阶段,且地表日冻融循环阶段地表反照率日变化的中间时刻有明显下降。研究区域夏、冬季地表反照率大部分在0.1~0.3范围内;冬季地表反照率大于0.3的区域明显多于夏季,夏季区域地表反照率自阿雅克到唐古拉呈带状递减。     

青藏高原高寒草地植被指数变化与地表温度的相互关系

为了解脆弱的高原生态环境对升温过程的响应, 利用1982-2006年国家标准地面气象站地表温度和GIMMS-NDVI数据集, 探讨了青藏高原高寒草地植被指数和地表温度的变化特征及其相互关系. 结果表明:1982-2006年, 高寒草地NDVI、地表温度整体均呈现增加趋势, 年均NDVI、生长季NDVI、年最大NDVI(NDVI_max)与年均地表温度、生长季地表温度的上升趋势分别为0.007 (10a)^-1、0.011 (10a)^-1、0.007 (10a)^-1与0.60 ℃·(10a)^-1、0.43 ℃·(10a)^-1; NDVI_max与地表温度显著相关的地区达70.49%. 但是高原地形、气候、水文环境的空间差异性导致高寒草地NDVI与地表温度的相关关系十分复杂. NDVI_max与年均地表温度的相关性最为显著; 在返青期和枯萎期, NDVI与地表温度均为显著正相关. 不同的植被覆盖条件下, NDVI对地表温度的响应不同:植被覆盖差以及退化严重的地区, NDVI_max与地表温度呈负相关性; 反之, NDVI_max与地表温度主要表现为正相关.     

地表温度和地表辐射温度差值分析

依据实验数据,研究利用标准黑体源对红外辐射计测定值进行标定的方法;分析天空比辐射率的变化特性;计算天空环境辐射,与长波辐射计测定值进行比较;推算考虑天空环境辐射和地表比辐射率后的地表温度,研究地表温度与地表辐射温度的差值。结果表明：①地表辐射温度未经标准黑体源标定与标定后的差值绝对值在0.1～1℃之间;②天空比辐射率的变化范围为0.75～0.85,不同下垫面天空比辐射率日变化趋势非常一致;③用空气温湿度计算的天空环境辐射与长波辐射计测定值的差值较小,相对误差平均为3.1%,但是天空37°热红外辐射计观测值与长波辐射计测定值差值较大,相对误差平均值达到38.1%;④地表温度高于地表辐射温度,差值在0.2～1.5℃之间。     

长春市区土地利用变化对地表温度的影响

为研究城市土地利用类型对地表温度的影响,笔者以长春市城区为研究区域,利用监督分类对2000年、2005年、2007年、2014年、2019年Landsat影像进行分类。总体精度分别为99.166 4%、97.974 7%、96.341 0%、91.511 0%、99.263 8%。利用Landsat热红外波段数据,根据辐射传输方程进行地表温度反演,分别统计不同时期各土地利用类型的平均地表温度。结果表明,各土地利用类型的平均地表温度均呈现逐年升高趋势,但增长速度略有差异。不同时期各土地利用类型分别与全区平均温度作比较,建设用地平均地表温度明显高于全区平均温度,最高可达4.78℃;而水体和林草地的平均温度则明显低于全区平均温度。建设用地增加对城市具有增温效应。     

祁连山及河西走廊地表干湿变化的时空分布

利用20个气象站1960-2006年的逐日气象资料, 采用FAO Penman-Monteith模型, 计算出祁连山及河西走廊各气象站的月潜在蒸发量, 在此基础上计算各气象站的月湿润指数, 然后进行季节、年地表湿润指数的统计, 进而对研究区地表干湿状况的时空变化进行分析.结果表明: 祁连山及河西走廊在20世纪80年代之前地表相对干旱, 之后相对湿润, 自60年代以来地表湿润指数有逐年增大的趋势; 年地表湿润指数的年际变化率为0.001 4 a-1, 相关系数为0.428 1, 通过了0.01的置信度检验, 表明地表湿润状况有明显改善, 其中春季和冬季增加趋势明显, 夏季增加趋势和秋季减小趋势不太明显.地表干湿变化趋势在空间上有差异, 东部表现为东西差异, 自东向西逐渐变湿, 乌鞘岭以东呈变干趋势, 其他大部分地区显著变湿, 中部大部分地区呈不明显的变干趋势, 而托来南山以北地区显著变干, 张掖绿洲显著变湿, 西部除敦煌以西呈不显著的变湿趋势, 其他大部分地区显著变湿.      

城市不透水面与地表温度定量关系的遥感分析

作为城市下垫面的最主要组成部分,城市不透水面是引发城市热岛效应的主要因素,但目前不透水面与地表温度之间的定量关系仍不明确,不同研究的结论也不尽相同。选取了上海、广州、北京、长沙、兰州、福州等6个代表我国不同区域的城市作为研究区来进一步研究城市不透水面与城市热环境的定量关系。采用Landsat ETM+影像和线性光谱混合分析法提取出各个研究区的不透水面,利用热红外波段反演出各研究区的地表温度,采用多种回归模型和大样本量对二者之间的相关关系进行定量分析;在此基础上讨论了不透水面对城市热环境的影响机制。结果表明：不透水面与地表温度呈明显的正相关关系,并且以指数函数为最佳拟合模型,回归方程的相关系数均为0.750以上,最高可达0.954 1;高不透水面盖度地区的升温幅度更大,比低不透水面盖度地区高出0.600~1.700 ℃,其原因主要是高不透水面盖度地区的植被覆盖率低,蒸腾蒸发作用小。     

根据钻孔温度推测几个世纪以来地表温度变化的趋势

根据现在钻孔的温度,应用多参数估计技术（ＦＰＥ）可以推测出过去地表气温变化的信息。综合实验表明,在一定的噪声范围内,ＦＰＥ技术从钻孔温度记录中离出几个世纪以来地表气温变化趋势的有用信息;同时这项技术还可在时间和空间上得到简单的图示并与反演结果进行对比。在位于美国东北部和加拿大东南部的地方取１１个点,通过分析１７个钻孔温度的剖而来说明这项技术,所利用的是几个世纪以来温度变化所形成的五斜面模型。     

末次间冰期全球地表温度变化及物理机制的模拟研究

本研究基于第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的末次间冰期模拟试验(lig127k)与工业革命前参照试验(piControl)数据, 利用气候反馈响应分析方法, 揭示了地球轨道参数改变引起的全球地表温度变化及其关键过程和机制。5个模式的分析结果表明: 1)与piControl相比, lig127k试验中地球轨道参数的改变主要影响了大气层顶入射太阳辐射的季节性差异, 其中北半球冬季大气层顶入射太阳辐射明显减少, 全球平均为-19.60W/m², 而夏季则显著增加, 为20.42W/m², 全年平均变化较小, 仅为-0.06W/m²; 2)lig127k的地表温度也表现为冬季(夏季)显著的降低(升高), 其中北半球冬季全球平均降温-0.61 K, 夏季增温0.67 K; 3)从物理过程分解来看, 北半球冬季(夏季)的降温(增温)均主要来自大气层顶入射太阳辐射的贡献, 其次来自水汽的正反馈贡献, 而云辐射效应则抵消了大部分降温(增温); 4)与工业革命前时期相比, 在末次间冰期, 海陆热力对比在北半球显著加强, 而在南半球显著减弱, 其中起正贡献的主要过程为陆地/海洋热输送和云辐射效应, 而太阳辐射强迫效应和地表湍流热通量则是主要的负贡献项。

     

基于过程对象的地表覆盖变化时空过程表达模型

时空过程表达是时空数据分析、规律发掘等研究热点的基础。本文从土地利用/地表覆盖变化(land use/cover change,LUCC)时空数据分析和规律发掘应用角度出发,提出了一种基于过程对象的时空过程表达模型,阐述了该模型的时空过程判定方法和存储管理方法。该模型将地表覆盖斑块看作时空对象,将斑块自身变化和相互转化以对象时空过程的形式表达;通过时空过程的组合来表达空间范围更广的时空变化,使斑块变化与景观格局总体变化联系起来。该模型可用于面状地理实体的时空演变模拟和变化规律挖掘等。通过对黑龙江大兴安岭地区地表覆盖时空过程对象的建立、检索与分析,验证了模型的有效性。     

基于地表温度与植被指数特征空间反演地表参数的研究进展

遥感反演的地表温度(Ts)和植被指数(VI)构成的特征空间结合模型分析可以对显热通量、潜热通量及土壤含水量等地表参数进行估算.这种方法比较实用,且不过多地依赖地面观测数据.随着研究的深入,许多学者在Ts/VI特征空间基础上提出了更加丰富的空间变量.基于此,以不同空间变量为标准,分类介绍在Ts/VI特征空间的基础上对地表能量通量及土壤水分等参数的反演.其中包括在Ts/NDVI特征空间基础上提出温度植被干旱指数和条件植被温度指数来监测干旱;利用Ts/albedo特征空间反演蒸发比;用DSTV/VI特征空间反演蒸散量;用地气温差/植被指数特征空间反演蒸散量等.并介绍了Ts/VI特征空间与微波遥感结合反演地表含水量等相关研究的进展情况,最后提出未来研究的发展方向.     

淮河流域降雨时空变化研究

降雨量及其演变规律是表征区域水资源天然禀赋条件的重要内容,直接影响区域水生态系统的健康、区域供用水平衡以及水资源开发利用活动。为充分了解近年来淮河流域降雨变化情况,本研究利用1956—2020年淮河流域141个雨量代表站逐年降雨量资料,对降雨时空变化特征开展研究。研究表明：（1）淮河流域降雨量呈现显著的波动下降趋势,年均降幅约0.55 mm;(2)不同时期降雨量的周期性特征差异显著,具体表现为7年尺度的次周期逐渐消失、2年尺度主周期逐渐加强;（3）地区间降雨分布不均、降雨变异系数Cv差异较大,其由南向北,降雨量由高于1 600 mm逐渐递减到不足600 mm、Cv指标则由0.17增长到0.34左右。     

高寒山区地表温度测算方法研究综述

地表温度直接影响高寒山区冰川、积雪消融,冻土分布、消融和产汇流过程,蒸散发以及植被分布和演替等过程是寒区地表陆面过程、水文过程以及生态—水文过程研究的重要参数。系统总结了高寒山区地表温度的主要影响因素以及不同获取方法。研究结果认为海拔、地形和植被覆盖是影响高寒山区地表温度的主要因素。地面实测、遥感反演和模式估算是目前获取地表温度的主要手段,但在高寒山区三者均具有一定局限性:地面实测局限于实测点,难以反应区域坡面的地表温度;遥感反演受限于物理机制、地面验证和时空分辨率等,难以满足高寒山区地表生态—水文过程研究的高精度需求;模式估算试验点尺度地表温度精度较高,但在区域尺度上精度有所下降。未来的工作应加强高寒山区地表温度观测并提高模式精度,构建和发展普适性的山区任意地形和不同植被覆盖条件下的高精度地表温度计算公式,满足山区相关研究的需求。     

福州城市地质信息服务应用拓展研究

通过对"福州城市地质信息系统"及国内其他城市地质信息应用系统进行分析,提出当前地质大数据环境下,探讨拓展城市地质信息服务的深度和广度,并提出应用拓展方案,构建城市地质信息服务共享平台,建立城市地质信息服务发布系统,扩展城市地质信息系统应用,建立地质数据长效动态更新机制。阐述地质信息服务应用拓展框架结构,搭建具有综合性、时效性、差异化的地质信息服务平台。     

地表温度反演的数值方法

陆地表面温度(LST)是区域和全球尺度上陆地表面物理过程的一个关键参数,它综合了地表和大气相互作用以及能量交换的结果。研究地表温度对全球能量平衡的研究有着重要的意义。地表温度反演以地表热辐射传输方程为基础,直接求解辐射传输方程是不可能的,也就是说它是不适定的。因此要采用一系列的数值计算方法来求解。主要介绍了几种方程解算的非线性数值方法,并阐述了其大致过程及优缺点。     

阜平县地表温度遥感反演及其空间特征研究

以阜平县为研究区域,基于Landsat 8遥感影像和ASTGTM2 DEM数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,运用统计学方法分析地表温度与归一化植被指数(NDVI)、海拔和坡向之间的关系.结果表明:阜平县地表温度整体呈西高东低分布,地表温度与植被覆盖、地形要素之间的关系密切,地表温度高值区域主要分布在研究区西部和东北...     

被动微波遥感反演地表温度研究进展

热红外遥感技术在地表温度反演中已经获得了丰厚的果实,反演精度可达到1 K,然而,大气中云雾和尘埃对热红外遥感探测地表温度影响很大,限制了热红外遥感反演地表温度的应用.相反,被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,并具有全天候、多极化等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性.但是微波信号也受多种因素的影响,其反演地表温度的算法目前尚不成熟,有待进一步研究.根据不同微波辐射计特征,系统讨论并评估了被动微波反演地表温度的经验模型、物理模型以及半经验模型及其发展过程,指出目前研究的难点和缺点,为今后相关研究提供参考.     

青海木里煤田地表温度变化及其影响因素分析北大核心CSCD

在中国煤炭是一种重要的能源,大规模的开采活动严重破坏了周边的生态环境,而高原高寒地区煤矿开采对地表温度的时空影响规律有待深入研究。地表温度作为一种重要的地表参数对地表能量和水分平衡研究均具有重要意义,也可以反映区域生态环境的变化。本文以Landsat 5/8影像为数据源,利用面向对象的方法和普适性单通道算法分别得到了7期土地利用/覆盖数据和地表温度数据,研究了1990—2021年木里煤田聚乎更矿区从开采到生态修复过程的地表温度变化特征和影响因素。结果表明:利用面向对象的方法得到7期土地利用/覆盖数据很好地反映了聚乎更矿区的几个阶段,分别为缓慢开采期(1990年、2002年),快速开采期(2005年、2009年),缓慢修复期(2015年、2019年)和快速修复期(2021年);矿坑、建成区、排土场、堆煤场等煤矿土地类型地表温度最高,高寒草甸次之,高寒沼泽草甸地表温度较低,水体温度最低,裸地则在特高温和低温均有分布;草甸区地表温度影响因素的解释力大小排序为NDVI>反照率>坡向>海拔>坡度,矿区地表温度影响因素的解释力大小排序为坡向>反照率>NDVI>海拔>坡度,修复区地表温度影响因素的解释力大小排序为NDVI>反照率>海拔>坡向>坡度。研究工作有助于揭示高原矿区地表温度的变化规律,对于评估木里煤田生态修复效果具有重要的参考价值。