秦巴山区气温、降水要素降尺度研究

论文摘要

气温和降水是与人类关系最为紧密的两个气象要素,高分辨率的气温、降水数据不仅对人类生产生活具有指导意义,在区域气候变化、自然生态环境研究等方面也至关重要。秦巴山区地处中国西部,地形复杂,山地众多,有秦岭和大巴两大山系,西部为高原,平均海拔较高,气象站点稀少,所以仅依靠气象站点资料对该地区进行气象研究会具有很大偏差。随着卫星遥感技术的发展,我们能够获取到较高时空分辨率的气象数据,但对于一些特定研究来说,现有的数据在空间分辨率上仍达不到要求,为此本文以秦巴山区为例,通过降尺度、回归拟合、插值等方法制作了高空间分辨率气温、降水数据,并讨论了其结果的适用性,以期为该地区的气候变化、生态环境等方面提供参考依据。本文以归一化植被指数（NDVI）、数字高程模型（DME）、坡度作为影响因子,构建了适用于秦巴山区的地理加权回归（GWR）模型,利用该模型对2001-2017年地表温度和降水卫星数据进行了降尺度,对地表温度降尺度结果进行气温推算,从而获得秦巴山区250m空间分辨率的气温、降水数据,最后对降尺度结果和气温、降水薄盘光滑样条插值（ANUSPLIN）结果进行对比分析。结论如下:（1）近17年秦巴山区NDVI稳定增加,NDVI值和增长速率均随海拔呈现出先增加后减小的特征,在1500m海拔左右两者数值最大。植被覆盖与同期MODIS地表温度数据的响应最大,而与TRMM降水的响应具有一定的滞后性,滞后时间大致为1个月。（2）GWR降尺度方法能够较好的提高MODIS地表温度、TRMM降水数据空间分辨率,降尺度结果在时空分布上与原始数据一致,能突显更多数据细节,由地表温度降尺度结果推算得到的高分辨率气温数据也与站点数据具有时空一致性。（3）通过对比GWR数据和原始卫星数据,发现地表温度降尺度结果在夏季精度会有所下降,均方根误差增加了0.2℃;降水降尺度结果精度基本与原始数据一致,均方根误差基本没有变化,在冬季误差有所减小;通过地表温度降尺度结果推算得到的高分辨率气温数据精度较高,与地面观测数据相关性较好。（4）整体上,GWR和Anusplin两种方法制作的数据相差不大,但是在高海拔地区,GWR数据在相关性、精度和适用性上均要优于Anusplin数据。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 植被指数研究现状
•     1.2.1 植被覆盖的时空分布研究现状
•     1.2.2 植被覆盖变化的归因研究现状
•   1.3 空间降尺度研究现状
•     1.3.1 统计降尺度方法
•     1.3.2 动力降尺度方法
•   1.4 研究目的和内容
•     1.4.1 研究目的
•     1.4.2 研究内容
• 第二章 数据获取及预处理
•   2.1 研究区概况
•   2.2 数据来源及处理
•     2.2.1 MODIS数据
•     2.2.3 TRMM3B43降水数据
•     2.2.4 DEM数据
•     2.2.5 气象站点数据
• 第三章 降尺度模型及方法
•   3.1 降尺度模型
•     3.1.1 GWR模型
•     3.1.2 ANUSPLIN方法
•   3.2 回归分析
•   3.3 验证方法
• 第四章 降尺度影响因子特征分析
•   4.1 秦巴山区数字高程特征
•     4.1.1 秦巴山区DEM分布特征
•     4.1.2 秦巴山区坡度特征
•   4.2 秦巴山区NDVI特征分析
•     4.2.1 秦巴山区NDVI时间变化特征
•     4.2.2 秦巴山区NDVI空间分布特征
•     4.2.3 秦巴山区NDVI空间变化趋势特征
•     4.2.4 秦巴山区NDVI垂直特征
•   4.3 秦巴山区植被对气象要素的响应特征
•     4.3.1 秦巴山区NDVI与MODIS地表温度响应特征
•     4.3.2 秦巴山区NDVI与TRMM3B43降水响应特征
•   4.4 本章小结
• 第五章 降尺度结果分析
•   5.1 GWR模型降尺度结果
•     5.1.1 GWR地表温度数据降尺度结果
•     5.1.2 高分辨率气温要素制作及结果
•     5.1.3 GWR降水数据降尺度结果
•   5.2 ANUSPLIN方法降尺度结果
•     5.2.1 ANUSPLIN气温数据插值结果
•     5.2.2 ANUSPLIN降水数据插值结果
•   5.3 本章小结
• 第六章 降尺度结果验证与对比
•   6.1 GWR降尺度结果与站点验证分析
•     6.1.1 GWR月平均地表温度结果分析
•     6.1.2 GWR月平均气温结果分析
•     6.1.3 GWR月累积降水结果分析
•   6.2 ANUSPLIN插值结果与GWR降尺度结果对比分析
•     6.2.1 ANUSPLIN气温插值结果与GWR气温降尺度结果对比
•     6.2.2 ANUSPLIN降水插值结果与GWR降水降尺度结果对比
•   6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
•   7.1 本文主要结论
•   7.2 不足及展望
• 附录
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宾昕

导师: 程志刚

关键词: 秦巴山区,模型,降尺度

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P426.6;P423;P413

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000053

总页数: 76

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