【摘要】：在評(píng)估山地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的過程中,作為氣溫要素的重要輸入?yún)?shù),氣溫直減率(γ)的精確性直接影響到相關(guān)科研工作的真實(shí)性和可靠性。本文基于11個(gè)分布于秦嶺主峰太白山(3771.2 m)南北坡和不同海拔梯度的標(biāo)準(zhǔn)氣象站點(diǎn)2013～2015年的實(shí)測(cè)每日平均氣溫資料、1959～2015年秦嶺山地32個(gè)氣象站點(diǎn)每月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)和25 m*25m空間分辨率的DEM,研究了秦嶺太白山氣溫直減率的時(shí)空變化規(guī)律,并針對(duì)Landsat 8影像運(yùn)用輻射方程傳輸法進(jìn)行瞬時(shí)地表溫度場(chǎng)的反演,利用窗口差分法推導(dǎo)秦嶺太白山氣溫直減率場(chǎng),通過GIS空間分析技術(shù)定性和定量地探究了太白山氣溫直減率的空間分布特征和影響因素。在各月γ的基礎(chǔ)上,獲取了秦嶺山地近57年來的氣溫柵格數(shù)據(jù)集,并揭示了氣候變暖背景下秦嶺地區(qū)氣溫的時(shí)空變化特征,為該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)研究奠定基礎(chǔ)。研究獲得如下結(jié)果和進(jìn)展:(1)2013～2015年秦嶺太白山年均γ北坡均大于南坡,年均γ北坡隨海拔變化表現(xiàn)出一定的差異性,而南坡相對(duì)穩(wěn)定。秦嶺太白山氣溫隨海拔上升呈極顯著下降趨勢(shì),且三年年均γ波動(dòng)很小。2013、2014和 2015 年南、北坡年均γ分別為 0.508℃/100 m 和 0.522℃/100 m、0.502℃/100 m 和0.515℃/100 m、0.487℃/100m和0.501℃/100m。三年北坡γ平均為0.513℃/100 m,南坡 γ 為 0.499℃/100m。年均北坡γ隨海拔變化表現(xiàn)出一定的差異性,在較低海拔區(qū)(≤2000 m)和山頂高海拔區(qū)(≥3000m)γ偏高,中部海拔區(qū)(2000～3300 m)γ偏低,而南坡較為穩(wěn)定。(2)在季、月時(shí)間尺度上γ均存在明顯差異,且南、北坡變化趨勢(shì)不一致。在季尺度上,γmax出現(xiàn)在南、北坡的時(shí)間不一,北坡出現(xiàn)在夏季,為0.619 ℃/100 m,而南坡出現(xiàn)在春季,為0.546℃/100m;而γmin均為冬季,南北坡分別為0.449℃/100m和0.390℃/100m。各季節(jié)γ在南、北坡亦有差異,在春季和夏季,北坡γ均大于南坡,而冬季相反,北坡小于南坡,秋季幾乎無(wú)差異。在月尺度上,南、北坡γ有較大的差異,北坡變化幅度大于南坡;月均溫相對(duì)高的月份(5～9月)γ較高,且北坡大于南坡,而月均溫相對(duì)低的月份(11～12、1～2月)γ較小,且北坡γ小于南坡。(3)所獲得的γ較為客觀地反映了太白山氣溫隨海拔變化的規(guī)律性,是定量研究秦嶺山地氣候變化及其生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)等的基礎(chǔ)理論資料。對(duì)所得γ進(jìn)行一致性分析表明,連續(xù)三年平均γ無(wú)顯著差異,將2013、2014和2015年各時(shí)間尺度上的γ進(jìn)行均值化處理,可更準(zhǔn)確地表征秦嶺太白山各時(shí)間尺度上氣溫直減率的實(shí)際狀態(tài)。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的差異性檢驗(yàn)可知,2013～2015年屬于全球氣候變化下的正常氣候。所選兩站點(diǎn)連續(xù)三年內(nèi)月均溫變化趨勢(shì)與57 a來1～12月平均氣溫變化趨勢(shì)亦表現(xiàn)出很高的一致性。因此由太白山11個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫?cái)?shù)據(jù)所得的γ符合近60a來氣候變化下的氣溫隨海拔變化的普遍規(guī)律。此外,基于本文各月γ,通過O-Kriging法模擬山地氣溫場(chǎng),經(jīng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)可知,平均誤差僅為0.56℃,且絕大多數(shù)誤差在1℃以內(nèi),說明了本文γ在整個(gè)秦嶺山地范圍具有普遍適用性。(4)秦嶺太白山γ在山脊和山谷附近表現(xiàn)出高直減率條帶,且隨坡向(陽(yáng)坡-半陰陽(yáng)坡-陰坡)逐漸變大。采用輻射傳輸方程法針對(duì)Landsat 8 TIRS反演的地表溫度在一定程度上反映了氣溫的現(xiàn)實(shí)分布格局。秦嶺太白山γ的空間分布與山體、溝谷走向大體一致,在山脊、山谷及北坡低海拔處表現(xiàn)出較高值,而中海拔區(qū)γ相對(duì)較低。高、中、低海拔區(qū)γ分別為0.913℃/100m、0.471℃/100m、0.755℃/100m。坡向?qū)Ζ梅植嫉挠绊懕憩F(xiàn)為從陽(yáng)坡至陰坡逐漸增大,陽(yáng)坡、半陰陽(yáng)坡、陰坡依次為0.515℃/100m、0.541℃C/100m、0.617℃/100 m。(5)近57年來秦嶺山地年均溫占92.1%的像元表現(xiàn)出顯著上升趨勢(shì),春、冬季氣溫的上升貢獻(xiàn)最大,且在空間上存在極顯著的增溫中心。近57年來秦嶺山地平均氣溫為10.49℃,南坡高于北坡。在年尺度上,秦嶺山地年均溫增長(zhǎng)率為0.186℃/10a,北坡氣溫傾向率(0.217℃/10a)高于南坡(0.178℃/10 a),且北坡氣溫突變年份(1994年)早于南坡(1997年);全區(qū)域有92.1%的像元達(dá)顯著性增溫水平(P≤0.05),并在太白山及陜南商洛市的鎮(zhèn)安和柞水一帶表現(xiàn)出極顯著的增溫中心。春季和冬季增溫最明顯,分別占97.1%和96.1%達(dá)到顯著性水平,春季南北坡氣溫傾向率分別為 0.253 ℃/10a 和 0.352℃/10a,冬季分別為 0.317℃/10a 和 0.302℃/10 a,秋季亦占全區(qū)域的69.6%達(dá)到顯著性增溫水平,而夏季僅占29.8%。在月尺度上,1～4月和9月南、北坡氣溫均呈顯著上升趨勢(shì),而5～8月份增溫趨勢(shì)不顯著。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P423

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2629174