2003～2017年江浙沪地表温度重建及其时空变化分析

论文摘要

位于我国东部沿海的江浙沪地区是我国重要的经济发展带,由于受到全球气候变暖的影响,海平面上升,气候变化异常,对该区域城市发展、社会环境有较大的影响。因此本文基于MODIS提供的8天地表温度产品,利用谐波分析法重建了2003～2017年的地表温度数据序列,并对其时空变化进行分析。同时利用2017年研究区内气象站点的月均值数据,采用经度、纬度、海拔高度、地表温度与NDVI五个因子进行多元线性回归法拟合,得到2017年各月平均气温的空间分布。最终得到如下结论:(1)总体上MODIS的LST数据的年平均数据可用性为53.25%,其中Terra星的数据可用性高于Aqua星。各月的有效数据均在40%以上,3月可用性最高,为69.40%,6、7、8月数据质量较低。空间上南北差异较大,北部数据质量高于南部。(2)利用谐波分析法重建后的数据可用性由原来的53.25%上升到95%以上,完整度较好。将重建后的数据与原始QC=0的数据进行精度验证,结果表明平均误差为2.34℃,重建后的LST与原始LST的绝对差值在1℃内的比例为21.65%,0～2℃所占的比例为56.05%。(3)2003～2017年江浙沪多年平均地表温度为17.20℃,呈波动上升趋势,平均每年上升0.0414℃。近五年来地表温度上升趋势明显,2017年达到峰值,平均地表温度为17.86℃。对比2003～2017年四季地表温度的的变异系数,春、夏、秋变异系数较小,其中夏季最小,为1.53%,而冬季的变异系数为11.17%,说明冬季LST变化幅度最大;对四季的地表温度进行线性拟合后发现,夏冬两季的地表温度上升趋势较明显。15年内各月的地表温度均呈上升趋势,1月上升趋势最明显,平均每年上升0.1107℃,11月上升幅度最小,其趋势线接近水平。(4)地表温度空间分布存在差异。2003～2017年江浙沪地区平均地表温度的空间变化在13.29～21.03℃之间,北部温度较低,南部地表温度高低交错分布,浙江省境内地表温度差异大于江苏地区。根据趋势分析法对2003～2017年江浙沪地区的年际变化分析可知,趋势斜率大于0,呈上升趋势。其中上升面积占43.93%,主要集中在江苏省、上海市以及浙江的嘉兴、宁波、杭州主城区、南部温州、台州沿海地区;下降区域占12.99%,主要集中在浙江海拔较高的林地区域;而显著上升和显著下降的区域分布极少,仅占0.97%和0.70%。(5)不同土地利用对地表温度的影响不同。2003～2017年江浙沪地区多年平均地表温度最高的土地利用为建设用地,为17.45℃,其次是未利用地,水体多年平均地表温度最低为16.63℃,耕地、草地与林地差异较小,介于最高值与最低值之间,林地温度略低于耕地与草地。建设用地与未利用地的温度高于平均地表温度,对地表温度有提升作用,而建设用地的增温效果明显;水体与林地则低于平均地表温度,对地表温度的降温作用明显。(6)本文利用重建后的2017年Terra星夜间时刻获取的地表温度、Terra星获取的NDVI数据、经度、纬度和海拔高度这五个影响因子与2017年江浙沪2/3的气象站点的月均气温建立多元线性回归模型,对拟合后的模型用剩余的1/3站点月均气温进行检验后发现,12个月的平均R2为0.824,平均RMSE为0.59,总体较好,而误差在0～0.5℃的数据占63.44%,精度较高。根据所建立的多元线性回归模型得到的2017年江浙沪地区的各月平均气的温空间分布图可得,1月与11月的气温模拟结果较为平滑,4月与7月的气温空间分布的细节展示较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1、绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 地表温度的研究现状
•     1.2.2 时间序列重建方法的研究现状
•   1.3 研究的主要内容
•     1.3.1 2003～2017年江浙沪长时间序列地表温度数据重建
•     1.3.2 2003～2017年江浙沪地表温度的时空变化分析
•     1.3.3 基于多元线性回归法的气温空间分布模拟
•   1.4 技术路线
• 2、研究区概况及数据处理
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 自然环境概况
•     2.1.2 社会经济概况
•   2.2 数据获取与预处理
•     2.2.1 数据获取
•     2.2.2 数据的预处理
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 长时间序列地表温度重建方法
•     2.3.2 地表温度时空变化分析方法
•     2.3.3 气温空间分布模拟方法
• 3、江浙沪地区长时序地表温度重建
•   3.1 MODIS LST质量的时空分布分析
•     3.1.1 MODIS LST质量时间分布分析
•     3.1.2 MODIS LST质量空间分布分析
•   3.2 江浙沪地表温度重建分析
•     3.2.1 江浙沪地表温度重建模型的参数设置
•     3.2.2 江浙沪地表温度重建结果质量分析
• 4、2003～2017年江浙沪地表温度时空变化分析
•   4.1 2003～2017年江浙沪地表温度年内变化分析
•   4.2 2003～2017年江浙沪地区地表温度季节变化分析
•     4.2.1 不同季节时间变化分析
•     4.2.2 不同季节空间变化分析
•   4.3 2003～2017年江浙沪地区年际地表温度时空变化分析
•     4.3.1 年际地表温度时间变化分析
•     4.3.2 年际地表温度空间变化分析
•   4.4 不同土地利用类型地表温度分析
•     4.4.1 江浙沪地区土地利用变化分析
•     4.4.2 不同土地利用对地表温度影响分析
• 5、基于地表温度的气温空间分布模拟
•   5.1 气温与影响因子相关性分析
•   5.2 气温的多元回归模型建立
•   5.3 多元线性回归模型精度评价
•   5.4 2017年江浙沪地区月平均气温空间分布模拟
• 6、结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄晶晶

导师: 陈梅花

关键词: 地表温度重建,谐波分析,多元线性回归,江浙沪地区

来源: 浙江师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 浙江师范大学

分类号: P423

DOI: 10.27464/d.cnki.gzsfu.2019.000791

总页数: 73

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