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2001-2019年新疆地表温度时空变化特征及影响因素分析

喀迪阿依·阿力木  
【摘要】:地表温度是表征地-气界面温度状况的一个物理量,也是评价气候变化的主要参数。分析地温时空变化并与土地利用、陆表参数等影响因素之间相互响应,对深入理解地表与大气间的相互作用、明确气候变化应变机理、探测将来地温变化趋势等方面具有重要的科学意义。新疆位于中国西北地区,深居内陆,气候干燥,地域辽阔,地形地貌复杂,疆内各地气候特征存在明显差异,此地表温度演变具有多样性。本研究以RS、GIS技术为支持,对新疆近19年地表温度时空变化与各影响因素进行探讨。以MODIS地表温度(MOD11A2)、地表反照率(MCD43A3)、增强型植被指数(MOD13A1)等数据产品为基础,采用气候倾向率法、趋势分析法、相关分析等方法探讨新疆地表温度在2001—2019年时空演变规律及其与影响因素间的响应,根据研究结果得以下结论:(1)新疆地表温度时间尺度上:近19a新疆地表温度年际变化呈增温趋势,年均气候倾向率为0.015℃/a,从2001年的20.141℃增温到20.198℃,增温量为0.057℃;逐月平均地表温度的年际变化在1、3、4、7、12月均呈上升变化趋势;地表温度年内变化处于先增后降的单峰型变化趋势,最高值出现在7月份,达到为38.66℃,最低地温在1月份并达-4.46℃。(2)新疆地表温度空间尺度上:新疆逐年平均地表温度由北向南逐渐增温,东南区域地表温度高于西北区域,整个区域的年平均地表温度最高值出现在南疆的喀什、和田地区;地表温度在各月份均处相对稳定性低温区域为阿尔泰山北部、昆仑南部,相对稳定性高温区域为塔里木盆地及周围城区;2001—2019年LST变化趋势范围在0.834~-1.012℃之间,其中升温趋势主要在北疆及东部区域,降温趋势主要出现在天山两侧及阿克苏地区,基本不变趋势分布不均匀,在整个研究区扩散分布,主要集中出现在塔里木盆地区域。(3)新疆地区2001—2019年增强型植被指数呈增加趋势,从2001年的0.055增加到2019年的0.065,最高和最低值分别出现在2001、2013年;EVI年内变化呈“单峰型”变化规律,逐渐增长到峰值随后逐渐下降,最高值出现在6、7、8月份;EVI整体上呈“西半部高,东半部低”的空间分布特征,近19年EVI变化趋势范围在-0.01~0.02之间,呈现增加趋势范围占全区5.42%,主要分布在南疆地区平原绿洲区域和天山北坡区,70.95%的区域呈减少趋势,集中分布在伊犁河谷和巴音布鲁克草原。(4)新疆地区2001—2019年地表反照率呈略微减少趋势,波动范围在0.244~0.269之间,最高最低值分别出现在2006、2015年;地表反照率年内变化呈先减后增趋势,整体显“U”型变化规律,最高地表反照率在12、1、2月份;新疆地表反照率整体上呈“西北高,东南低”的空间分布规律,阿尔泰山周围及伊犁河谷区分布高值地表反照率,近19年地表反照率变化趋势范围-0.01~0.02之间,呈现增加趋势范围占全区20.32%,主要出现在北疆地区,呈减少趋势的范围占总面积的21.42%,基本不变区域占58.26%,分布不均匀,主要出现在沙漠区。(5)地表温度影响因素:新疆各土地利用类型上近19年平均LST年际变化均呈增温趋势,各土地类型中LST变化最为活跃的是郁闭灌丛、落叶阔叶林等,活跃年份为2008、2013年,其中裸土、居住地对LST升温贡献较大,而植被覆盖和水域对LST的贡献起降温作用;新疆地表温度随海拔高度的上升而减小,海拔每升500 m年平均LST下降0.53℃;增强型植被指数与地表温度的变化在新疆各区域具有不同相关性规律,负相关关系最强区分布在天山西南部及伊犁河谷区域,正相关关系主要分布在昆仑山系,准噶尔盆地上部区域,地表温度与EVI变化在时间上有较强的感应及相关性;地表反照率与地表温度变化在新疆绝大多数区域相关系数小于0,存在负相关关系,负相关性最强区分布在阿尔泰山及西北和东南边缘区域,较高正相关性呈现在塔里木盆地领域及中部区域,地表反照率增加是造成地表温度降低的一个重要因素。


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