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冀中南平原区土地覆被与气溶胶光学厚度关系研究

贾军强  
【摘要】:大气气溶胶通常是指悬浮于大气中的微小粒子,粒径范围可以从0.001μm至几十微米,是地球、大气和海洋系统的重要组成部分。其对短波辐射和长波辐射的传输过程及降水过程的影响作用,使得大气气溶胶在直接或间接地改变地-气系统的辐射收支来影响着气候和环境。近些年来,人类活动所引起的大气气溶胶变化导致的气候变化问题已经成为科学家们关注的一个重要领域。本论文对人类活动影响下的不同土地覆被与气溶胶之间是否存在某种关系进行尝试性的研究。 本论文以冀中南平原区为研究区,以2009年1月至2009年12月的MODIS遥感影像为主要信息源,通过几何校正、大气校正等预处理过程,计算合成旬的NDVI,并利用其计算植被覆盖度的旬数据,合成月数据,将各月数据在ENVI4.6中进行STACKING处理,然后利用植被覆盖度的月际变化曲线进行非监督分类得到研究区内的土地覆被数据;同时也对预处理后的MODIS数据进行气溶胶光学厚度的计算与合成,得到气溶胶的月数据。首先,对全区植被覆盖度月数据与气溶胶月数据,进行时空联合模拟,分析全区气溶胶光学厚度在时间序列上的变化规律;对全区土地覆被对应的气溶胶光学厚度进行统计分析,研究其之间的关系。其次,对县域人口密度与年气溶胶光学厚度进行对数回归分析,以人口密度为依据进行分区,最后,对土地覆被与气溶胶光学厚度关系进行分区比较研究。 研究表明,土地覆被与气溶胶光学厚度间存在如下关系: 人类活动密集的城镇覆被对应的光学厚度值最高,其次是一年中将近有一半时间处于裸露状态的棉花覆被。农村居民点、一年一熟和一年两熟覆被的年均值水平相当。果园覆被由于是多年生乔木,覆被状况比较稳定,其年均值水平最低。 各覆被类型对应的光学厚度在时间序列上形成两个明显的波峰,第一个波峰最高出现在四月份,第二个波峰相对较低出现在九月份左右。四月份对应春季,九月份对应夏季。在冀中南平原区气溶胶光学厚度整体呈现春、夏、秋、冬依次减小。 研究区的土地覆被大部分为耕地,由于各种作物的播种和成长期不同,造成土地覆被状况相对复杂化,导致农作物覆被在特定时间段内对应的光学厚度出现大的波动。 利用人口密度与气溶胶光学厚度的相关性,以600人/平方公里为标准进行分区,对1区和2区分别统计分析,得出1区的气溶胶光学厚度水平在时间与空间分布上均比2区要高。说明人类活动因素对光学厚度有显著性影响。 时空联合模拟分析得到的时间序列上截距变化趋势与不同土地覆被对应的气溶胶光学厚度在时间序列上趋势具有一致性,说明气候因素对各种覆被对应的气溶胶光学厚度存在影响,并具有背景性的特点。


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