吉林省地表温度时空变化及影响因素研究

为了掌握吉林省地表温度的时空变化规律及其影响因素,利用吉林省46个气象站的气象数据,采用气候统计和诊断方法,分析了1961—2015年吉林省地表温度的时空变化及其影响因素。结果表明：1961—2015年吉林省地表温度平均值空间分布呈由西向东逐渐降低的趋势,气候倾向率由西向东先升高后降低。地表温度高的站点升温幅度小于地表温度低的站点。地表温度多年平均值的季节排序为夏季＞春季＞秋季＞冬季。地表温度在1月最低,7月最高。1961—2015年吉林省地表温度以0.70℃/10 a的气候倾向率显著上升,春季、夏季、秋季和冬季气候倾向率分别为0.44、0.36、0.51、1.50℃/10 a。冬季和年平均地表温度分别在2001年和1993年发生突变。地表温度绝大多数异常气候年份为异常偏暖年,多在2010年之后。未来季节和年地表温度均呈上升趋势。海拔是影响地表温度的主要地理因子,气温是主要的气候因子。夏季降水量对地表温度为负效应,冬季降水量以正效应为主。     

吉林省地表温度时空分布遥感研究

利用中等分辨率成像光谱辐射仪（MODIS）数据,基于亮度温度、大气透过率和地表比辐射率等参数,运用分裂窗算法对吉林省全区的地表温度进行反演,获得地表温度时空分布与太阳辐射时空分布一致的良好效果,其中3、6、9月份的温度直方图呈现双峰,经分析为地表湿度影响所致。     

西北地区年平均地表温度时空特征分析

利用西北地区136个气象台站1960—2004年逐月0 cm地表温度资料,采用主成分、旋转主成分和小波等分析方法,研究了西北地区年平均地表温度的时空变化特征。结果表明,近45年来西北地区年平均地表温度表现为明显的升高趋势,且升温的空间分布较为复杂,高温区和低温区交错分布,陕西、甘肃、新疆东北部和新疆南部为高温区,青海和新疆北部为低温区。经验正交分解结果表明,西北地区年平均地表温度第1特征向量表现了西北全区地温一致偏高或偏低的变化特征,第2和第3特征向量分别表现出东西及中部与东、西部相反的差异。旋转经验正交分解后发现,地表温度存在5个空间异常区,即西北东部、西北北部、西北中部、新疆南部和新疆中部,其中西北东部区、西北中部区和新疆中部区表现为高—低—高的过程,西北北部区和新疆南部区则为一致的增加趋势。各异常区年平均地表温度均存在8~16年或16~32年的长周期,西北北部区还存在4~8年的短周期。     

1981-2015年青藏高原地表温度的时空变化特征分析

本文使用ERA-Interim地表温度逐月再分析数据（分辨率0.5°×0.5°）,使用线性倾向估计、小波分析和经验正交分解等方法研究了1981-2015年青藏高原年平均以及各季节地表温度的时空变化特征.结果表明,青藏高原整体温度比周边的温度低,温度分布主要受地形和纬度影响,温度随海拔升高而降低,随纬度升高而降低,高值中心位于高原东北部的柴达木盆地和高原南部以及东南部的藏南谷地地区,低值中心位于高原西北部的帕米尔高原和昆仑山一带.青藏高原年平均及各季节地表温度都呈逐年上升的趋势,升温速率春季最快,夏、秋季次之,冬季最缓,不同季节不同年代的升温趋势也不同.高原地表温度存在一个准4年的变化周期.高原大部分区域的地表温度以0.2℃/10 a的升温率在增长,高海拔地区升温速率普遍高于低海拔地区,阿里地区升温率达到0.6℃/10 a,帕米尔高原和祁连山地区呈降温趋势,降温率最大达0.6℃/10 a.4个季节的升温趋势分布并不一致,冬、春两季的高原增温趋势明显高于夏、秋两季.青藏高原夏、秋、冬以及年平均地表温度都以整体型变化为主,春季的东西反向变化更为显著,夏季次之.     

1961—2014年我国地表温度时空分布特征

基于1961—2014我国地区535个站点的逐日温度观测数据,采用线性趋势估计和MK检验对我国地表平均温度、最低和最高温度的时空变化情况进行分析。结果表明, 1961—2014年,我国的地表平均温度、最高温度、最低温度在年和季尺度上均表现为显著上升(P<0.01)趋势;温度变化率冬季最高,夏季最低;其中最低温度变化率较高,最高温度变化率较低。温度突变年份在20世纪80年代左右,显著增温年份在20世纪末左右;空间分布上,我国大部分地区的平均温度、最高温度和最低温度均增加,与温度变化率变化趋势一致,均是从西北到东南地区递减;极端高温天数整体呈上升趋势,极端低温天数整体呈下降趋势。     

商洛市地表温度的时空变化及影响因素

研究旨在分析秦岭腹地东部商洛市的地表温度时空变化特征及影响因素,以期为应对气候变化及合理指导农业生产研究提供科学依据。利用陕西省商洛市7个地面气象监测站1960—2020年逐日 0 cm地面温度、气温、降水、日照时数等观测资料,采用M-K检验和小波分析等方法,对商洛市地表温度的时空变化及其影响因素进行分析。结果表明：1960—2020年商洛市年平均地表温度空间上从西北向东南呈逐渐升高的分布。地表温度平均值的季节排序为夏季>春季>秋季>冬季,在1月最低,7月最高。地表温度以0.37℃/10 a的气候倾向率显著上升,且各地的上升幅度自西向东逐渐减小。春季、冬季和年平均地表温度均呈现逐年代变暖趋势,并在1997年发生了突变。地表温度存在6、10、14、28年4个周期振荡频率,且6年为地表温度变化的第一主周期,10年为第二主周期。海拔是影响商洛市地表温度的主要地理因子,气温和日照时数是主要的气象因子。地表温度的升高可以缓解低温对农业生产造成的灾害,在一定时间内对农业结构调整有利。     

甘南玛曲地区地表温度的变化特征

【目的】分析甘南玛曲地区地表温度的变化特征及其变化趋势,为该地区生态环境的可持续发展提供参考。【方法】利用甘南玛曲地区1971-2010年的地表温度观测数据,用线性趋势分析、小波分析及突变分析等方法,对玛曲地区40年的年际、年代际、突变年份及地表温度与气温的关系等气候变化特征进行分析。【结果】甘南玛曲地区平均地表温度以0.6 ℃/10a的速率升高,2000年之后升幅达到1.9 ℃/10a。各季节平均地表温度呈现出不同程度的升高趋势,最高、最低平均地表温度亦呈升高趋势,平均地表温度的升高主要以最低地表温度的上升为主。甘南玛曲地区年平均地表温度2000年之前为负距平,2000年之后为正距平变化;各季节平均地表温度在进入2000年后升幅加剧,且以冬季上升的趋势最为显著;1971-2010年最低地表温度的升幅明显大于最高地表温度,最高、最低地表温度均表现出以20世纪70年代最低、2001-2010年间最高的年代际变化特征。平均地表温度存在较为明显的准7年短周期和12～13年长周期;年及各季节平均地表温度均发生了增高突变,其中年及春、秋季增高突变均发生在20世纪80年代,夏、冬季发生在20世纪90年代;且以春季平均地表温度发生突变的时间最早,出现在1984年。年平均气温与地表温度在变化趋势上具有很强的一致性,两者的相关系数达到0.93,呈显著正相关。【结论】地表温度不断升高和超载过牧,均促进了甘南玛曲地区草地退化的进程和草地沙化的发生发展,降低对草地生态系统的依赖与干扰是该地区草地资源得以可持续发展的有效途径。     

潍坊市地表温度变化及影响因子分析

揭示潍坊市地表温度变化规律及特征。采用Microsoft Excel 2013和DPS7.05软件,利用气候统计分析方法,将潍坊市1971~2015年逐月的地面0 cm温度及气温、降水、日照、相对湿度、云量和风速等相关气象要素为研究对象,建立年代际、年、季的数据序列进行相关分析研究。表明:(1)潍坊市地表平均温度和地表平均最低温度的年序列呈现上升趋势,地表平均最低温度增温达极显著水平;地表平均最高温度显著下降,倾向率为-0.37℃/10 a;地表平均温度、最高温度和最低温度年代变化均呈现"升—降—升"的趋势,21世纪10年代变化最为显著,对地表温度的增温贡献最大。(2)地表温度月变化均呈现单峰式曲线。(3)地表平均温度的年、季变化均未发生突变;地表平均最高温度的年、春季变化在1990年附近发生突变;地表平均最低温度近45年出现一次明显突变;地表温度变化存在明显的周期性。(4)地表平均温度和地表平均最低温度与气温正相关最为显著,降水量对地表平均温度和地表平均最高温度显著负相关。     

基于MODIS的黄河中游地表反照率时空变化特征

[目的]研究基于MODIS的黄河中游地表反照率时空变化。[方法]利用2001～2010年MODIS地表反照率产品(MCD43B3)以及气象站降水和气温数据,采用简单相关分析和偏相关分析方法,研究了黄河中游地区地表反照率时空分布特征及其与降水、气温的相关关系。[结果]研究区地表反照率年内年际波动变化,不同地表覆盖类型地表反照率年平均值大小顺序为耕地建设用地草地林地。不同地形、地表覆盖类型地表反照率与降水和气温的相关关系不同。[结论]该研究为中长期气候预报水平的提高提供理论依据。     

德化县地表温度变化及影响因子分析

利用德化县国家气象站1980～2018 年观测资料,采用一元线性回归、散点图和相关性 分析,对德化39 年地表温度变化及其影响因子分析。结果表明:德化县地表温度年序列呈上升 趋势,速率为0.36℃／10a,且上升趋势显著。通过与同期云量、气温、降水量、风速、相对湿度和 日照六个气象因子对比分析,认为地表温度上升主要是由气温、日照、秋季风速共同作用引起,以 气温相关性最好。     

秦岭南北近地面水汽时空变化特征

利用秦岭南北地区47个气象站1960-2011年的观测资料,借助Spline空间插值、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析等方法对水汽的空间分布、时空演变、突变特征和周期特征及其可能影响因素进行分析.结果表明:①秦岭南北近地面水汽呈南高北低、东高西低的空间分布格局,各子区水汽由南向北递减,季节分布规律与年尺度基本一致,以夏季最大,冬季最小.②近52年平均水汽压呈上升趋势,秦岭南坡和汉水流域上升速率较快,巴巫谷地呈下降趋势;③53％的站点冬季水汽压发生突变,集中分布于秦岭以南的部分地区,突变集中发生在1985-1988年间,与冬季气温突变时间一致,其余季节突变现象不明显.④水汽在21a时间尺度下经历了4次干湿交替变化,各季节水汽变化规律与年尺度基本一致,未来一段时间该地区仍然处于相对干旱状态.⑤水汽压受到包括气温、风速、日照在内的多种气象因素的综合作用,影响力大小排序为气温＞降水量＞日照时数＞相对湿度.     

城市扩张下的哈尔滨地表温度空间变化态势分析

为探究地表温度时空变化特征对城市热岛效应、生态环境质量的影响,以哈尔滨市为例,将以2001、2008、2013和2016年4期Landsat卫星遥感影像为基础数据,采用辐射传输法、密度分割、象限方位法、缓冲区分析以及回归分析等方法,对哈尔滨市地表温度进行反演并划分等级,分析哈尔滨市地表温度时空分异总体特征,同时定量揭示并阐述地表温度和归一化建筑指数NDBI的相关性。结果表明:高温区主要集中在相应时期的建成区及工业园区,而水体、绿地及耕地则表现出明显的低温区;2001—2016年哈尔滨市高温区域扩张明显,但是在不同时期表现出不同的扩张方向、范围和模式;高温区域与城市建设用地空间分布具有一致性,城市化进程和人口流动加快高温区范围的扩张;地表温度和NDBI呈显著正相关,NDBI在表征热环境特征方面具有一定代表性。     

内蒙古呼伦湖水体水质时空变化特征

为明晰呼伦湖水体水质时空变化特征和其富营养化的主要驱动环境因子,于2013至2015年每年的7、9月采集了湖中心区、沿岸区和主要河流进出口附近的共13个具有代表性的采样点的水样,对湖区水质及其时空分布进行了评价分析,并分析了影响呼伦湖水质的主要环境因子。结果显示,水质时空变异性显著,总氮、总磷、COD指标处于严重污染状态,大部分水域为Ⅴ类水,局部区域为劣Ⅴ类水,且9月湖水水质较7月普遍转好。其中,COD7月份呈南低北高,而9月呈中心低南北高的分布特点,COD区域有从南至北转移且范围变小的趋势;总氮、总磷在空间上分布规律性不强,从7月份至9月份,总氮含量在湖区南部和北部的大部分区域有所减小,在湖区中部则有增有减且变化幅度较小,总磷含量在湖区南部普遍下降在北部普遍升高;叶绿素a在7月仅东南部的I5点附近水域含量较高,到9月该较高含量区域扩大至南部大部水域。依据水环境差异性,7月水体聚为四小类,9月聚为两大类,其中影响7月水体的主要环境因子是水温、总氮,溶解氧,影响9月水体质量的环境因子为磷盐、水温、p H。     

珠江口超微型浮游植物时空分布及其与环境因子的关系

对珠江口及近海区域进行了夏季和冬季超微型浮游植物(0.2-3μm)调查,分析了其时空分布及其与环境因子的关系.夏季,珠江口浮游植物密度与磷酸盐成显著正相关,且N/P远远高于30,表明浮游植物受到P限制.夏季超微型藻数量比冬季高一个数量级,其丰度与盐度成显著正相关而和营养盐(溶解性无机氮(DIN),PO4-P,SiO4-Si)显著负相关,表明珠江口超微型藻受到径流的负面影响,表现出其数量在虎门附近海域低,随着咸淡水混合程度的加剧逐渐增大的分布特征;超微型浮游植物叶绿素a在总叶绿素a中的比例也表现为河口上游低,到万山群岛附近海域达到最大,推测近海高光照、低营养盐更适宜超微型藻的生长,同时也说明超微型浮游植物适应贫营养环境的生态特点.     

嘉兴市土地利用时空变化与生态服务价值评估

土地生态系统服务功能是维持人类赖以生存的自然环境条件与效用,但长期以来没有被人们充分认识,大多仅关注环境与资源可实现的经济价值,很少关注其潜在的社会与环境价值。基于嘉兴市2010—2015年土地利用变化和生态系统服务价值评估理论,定量分析了嘉兴市近5年土地利用及其生态系统服务价值的时空动态变化规律,并利用多目标决策方法,对嘉兴市土地利用结构进行了优化。结果表明:随着嘉兴市城市化进程的加速,建设用地不断扩展,园地、草地和林地面积趋于减少,而耕地和水域面积趋于增加,使得嘉兴市土地生态系统服务价值近5年来增长9 515万元。从空间分布来看,嘉兴市7个辖区的土地利用结构及其生态服务价值存在明显的空间差异,从市区到远郊区,土地生态系统服务功能结构信息熵和有序性均呈现逐渐减小的趋势。通过对嘉兴市2020年土地利用结构及其生态服务价值的预测表明,到2020年嘉兴市土地生态服务价值将比2015年增长约12%,土地利用结构优化可以促使嘉兴市土地利用效率及土地生态服务价值得到显著的提升。     

三种温带森林大型土壤动物群落结构的时空动态

对帽儿山3种典型森林群落大型土壤动物进行了连续6个月的野外调查研究。通过系统分析,共获得大型土壤动物3604只,隶属于3门6纲17目50科。其中正蚓科(Lumbricidae)、线蚓科(Enchytraeidae)和石蜈蚣目(Lithobiomorpha)为优势类群,常见类群11类。结果表明:(1)水平分布上,密度和生物量红松人工林最高,其次为硬阔叶林,蒙古栎林最少;类群数硬阔叶林最多,蒙古栎林最少;香农指数和丰富度指数均为蒙古栎林最高,红松人工林最低;优势度指数与两者相反;均匀度指数蒙古栎林最高,硬阔叶林最低;(2)垂直分布上,个体密度、类群数及生物量均差异显著(P < 0.001)。3个样地大型土壤动物个体密度表聚性明显;类群数红松人工林自凋落物层向下减少,硬阔叶林和蒙古栎林0-10 cm最多;生物量在0-10 cm土层最大;香农指数随深度增加而减小,优势度指数则相反;(3)在时间变化上,5月和10月个体密度和类群数较多,9月生物量最大;香农指数和优势度指数差异显著(P < 0.01),其他指数各月间无明显差异;(4)与土壤环境因子关系上,总有机碳含量与类群数、个体密度及生物量显著正相关,容重与香农指数显著负相关;典型对应分析结果表明,不同类群大型土壤动物与环境相关性不同。     

滨海生态脆弱区土地利用功能时空分异特征研究

为减少滨海生态脆弱区不合理的土地利用方式,实现土地资源的可持续利用,以河北省重要的生态脆弱区——黄骅市为研究区,从土地利用的生产功能、经济功能、生态功能与社会功能4个角度切入,构建土地利用功能评价指标体系,定量分析黄骅市2003—2012年土地利用功能的动态变化与空间分异特征。结果表明:1)2003—2012年,黄骅市土地利用总功能动态变化度达97.30%,呈现快速上升趋势。2012年土地利用功能实现率为0.65,处于中度可持续水平,有待进一步提高。2)黄骅市土地利用功能在空间分布上呈现集聚特点,生产功能主要集中在市域远离海边的西部,生态功能较好的区域主要集中在市域东北部,社会功能和经济功能处于优势地位的区域主要集中在黄骅市中部。结果表明黄骅市土地利用功能逐渐向着多功能方向发展,但是协调度依然很低。     

武夷山国家级重点风景名胜区流域地表水质时空变化

通过对2008~2009年武夷山国家风景名胜区流域8个监测点不同水期水质污染物指标的跟踪监测分析,研究流域地表水质的时空变化特征。结果表明,在空间上,流域干流自上游至下游污染物含量总体上表现为:上游下游中游的趋势;在季节上,枯水期NH3-N、TP、NO-3-N浓度大于丰、平水期,主要与水量大小有关;TN、CODMn浓度表现为丰水期高于枯、平水期,与丰水季节降雨形成的非点源污染有关。该流域内水文特征环境因素、人类、农业活动及流域空间分布是造成溪流水质污染物特征的重要原因。     

基于遥感与地统计的森林生物量时空变异分析

大兴安岭林区是我国最大的天然林区,估算该区域的森林生物量,并研究该区域的森林生物量的空间格局特征具有重要意义。以20世纪末至21世纪10年代期间(1994—1997、2006—2007、2010—2011)的Landsat5系列TM遥感影像为基础数据,建立遥感信息模型,估算黑龙江省大兴安岭地区3个时期的森林生物量。采用0°、45°、90°、135°方向以及全局Morans I系数和半变异函数块金值、基台值、变程、块金值与基台值比值、拱高与基台值比值5个参数,对20世纪末至21世纪10年代研究区域3个时期的森林生物量进行异质性和空间自相关性分析。结果表明:研究区3个时期的森林生物量的整体性良好,均成连片化分布,没有出现破碎情况。森林生物量的半变异函数模型均为线性模型,3个时期的森林生物量的块金值与基台值比值都接近1。通过遥感反演方法获得森林生物量且估算精度均达到75%以上,为地统计分析提供了可靠的数据源。采用地统计分析方法对森林生物量进行空间异质性和自相关性分析,是对单独使用GIS工具对森林生物量进行空间分析的有益补充。因此,基于遥感与地统计学相结合的方法能够更好地实现森林生物量的时空变异分析。      

1970—2017年福建省降雨侵蚀力的时空变化特征

基于福建省22个气象站点1970—2017年的逐日降雨数据,通过日雨量模型估算福建省的降雨侵蚀力(R值),再运用Kriging空间插值、变化趋势分析、Mann-Kendall突变检验以及小波分析方法,对福建省降雨侵蚀力的空间分布特征和年内、年际以及周期的变化趋势进行分析.结果表明:福建省1970—2017年的平均降雨侵蚀力的空间分布由西北向东南逐渐递减,与降雨的空间分布特征相似;春季和夏季的空间变化特征与全年的变化特征基本一致,但秋季和冬季的空间分布差异较大;年内分布集中在春季和夏季,变化特征为"升—降—升—降",6月份和8月份分别为两个峰期;福建省的降雨侵蚀力年际变化总体呈小幅度波动上升的趋势,年际时间序列存在28 a的主周期和13 a的次周期;同时丘陵地带类型区和沿海城市类型区的时间变化趋势存在差异.