【摘要】：巴丹吉林沙漠內(nèi)部高大沙山與湖泊相間分布,存在特殊的暖島效應(yīng),對腹地湖泊群的形成演化和循環(huán)機(jī)制研究十分重要,受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。鑒于觀測數(shù)據(jù)空間分布的有限性和對人力物力的高消耗性,遙感數(shù)據(jù)能在一定的時(shí)空尺度上分析沙漠地表熱場的演化過程。本研究利用Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演沙漠地表溫度,對地面熱場和冷暖島的時(shí)空變化特征進(jìn)行對比分析,定量探索高程、坡度、植被覆蓋、湖泊分布等因素對地溫變化的影響,這對沙漠腹地湖泊群的循環(huán)機(jī)制和補(bǔ)給來源,以及未來地溫變化預(yù)測具有重要意義。主要研究結(jié)論如下:巴丹吉林沙漠腹地東南部湖泊區(qū)的整體地表溫度要高于腹地北部非湖泊區(qū),稱之為 暖島效應(yīng)‖。沙漠邊緣多為弱冷島和較冷島分布,沙漠腹地尤其是腹地東南部湖泊區(qū)的高大沙山頂部則為強(qiáng)暖島和較暖島分布,沙山底部則為較冷島和強(qiáng)冷島分布,沙漠腹地和邊緣之間的過渡區(qū)多為常溫區(qū)分布。2016年不同季節(jié)間冷暖島分布各異,其中春季和夏季的分布相對一致,秋季和冬季的分布更為相似。7種冷暖島類型中,常溫區(qū)、弱冷島和弱暖島面積占絕對優(yōu)勢。夏季的常溫區(qū)和弱冷島面積在夏季最小,弱暖島在夏季面積最大,夏季整體偏暖,而冬季偏冷。秋季和冬季在沙漠腹地,尤其是南部湖泊區(qū)的高大沙山頂部,強(qiáng)暖島分布范圍更大。2000-2016年地表溫度整體變化不大,年均地溫的冷暖島分布格局也基本一致,沙漠腹地地溫高于沙漠邊緣,腹地南部湖泊區(qū)的暖島范圍大于腹地北部非湖泊區(qū),高大沙山頂部的暖島分布與沙山底部的冷島分布之間的差異明顯,且沙漠腹地南部湖泊區(qū)和腹地北部非湖泊區(qū)的暖島分布范圍之間的差異在逐漸減小。2000-2016年間春季研究區(qū)的冷島中心由沙漠邊緣北部向南部遷移,暖島中心從沙漠腹地南部湖泊區(qū)逐漸向北遷移,南部暖島范圍逐漸收縮,而北部暖島范圍逐漸擴(kuò)展。夏季冷暖島從西到東呈現(xiàn)暖島-常溫-冷島的分布格局,腹地南部湖泊區(qū)的暖島分布范圍逐漸變小,從南部湖泊區(qū)的暖島范圍遠(yuǎn)大于北部非湖泊區(qū)逐漸變?yōu)槟媳辈颗瘝u范圍基本相當(dāng),腹地南部湖泊區(qū)的強(qiáng)暖島和較暖島面積整體減小,而中部地區(qū)的弱暖島則逐漸增加,另一方面沙漠邊緣的弱冷島面積逐漸減少,而最邊緣地區(qū)的較冷島和強(qiáng)冷島面積則趨于增加。秋季冷暖島分布變化不大,與春季基本一致。冬季強(qiáng)暖島基本分布在沙漠腹地高大沙山的頂部,尤其是腹地南部湖泊區(qū),分布范圍較大,而在2000-2016年間腹地北部非湖泊區(qū)內(nèi)暖島分布有所增加,腹地南北部的暖島分布范圍逐漸減少。關(guān)于沙漠地表熱場和湖泊暖島效應(yīng)的影響因素,高程和坡度對地表溫度的影響較小,沙丘地形對暖島效應(yīng)的形成的貢獻(xiàn)較小,并非形成巴丹吉林沙漠特殊的暖島分布的主因。植被覆蓋(NDVI)對地表溫度影響較大,NDVI以沙漠腹地北部為中心沿東南方向逐漸增加,以沙漠東南部地區(qū)的植被覆蓋度最高。總體來說夏季植被覆蓋最為茂盛,東南部和西北部的NDVI差值最大,植被生長越茂盛,地表溫度傾向于越低,而冬季NDVI的差異最小,與地表溫度的相關(guān)性最高,植被生長越茂盛,地表溫度趨向于越高。因此,植被覆蓋在夏天有降溫效應(yīng),而在冬季有增溫效應(yīng)。湖泊的分布面積有限,且集中分布于沙漠腹地東南部,無法對大范圍內(nèi)的地表熱場形成造成影響。通過對不同大小的湖泊地溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),湖泊大小與其地表溫度存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,按照春夏秋冬的順序湖泊大小對地表溫度的影響逐漸降低。
【圖文】：

2.1 研究區(qū)巴丹吉林沙漠（Badain Jaran Desert）位于我國內(nèi)蒙古自治區(qū)西部阿拉善盟阿拉善右旗北部，處于三面環(huán)山的銀額盆地底部，北側(cè)為風(fēng)蝕地、碎石平地、礫石等組成的阿拉善中部戈壁區(qū)和古居延澤，南側(cè)以合黎山—北大山—黑山頭為界，西側(cè)以黑河正義峽出山口—弱水東岸—古日乃湖為界，東側(cè)以阿爾騰山—宗乃山—雅布賴山，以及植被覆蓋度高、固定沙丘和灌叢分布的拐子湖為界。行政區(qū)域上跨越兩省，是我國第二大沙漠[88]，面積約為 5.2 萬平方公里。巴丹吉林沙漠整體涉及 Landsat 衛(wèi)星不同行不同列的多景影像，而不同列影像存在時(shí)間差異，無法獲取巴丹吉林沙漠整體范圍內(nèi)同一時(shí)刻的地表溫度數(shù)據(jù)。鑒于研究的主要目的在于巴丹吉林沙漠腹地南部湖泊區(qū)的暖島效應(yīng)，因此覆蓋沙漠腹地東南部湖泊區(qū)、腹地東北部非湖泊區(qū)和沙漠邊緣的行列號為132/032的這景遙感影像涉及的范圍為研究區(qū)。

2.4.2 溫度反演數(shù)據(jù)精度處理基于 Landsat 溫度反演算法的原理，大氣對地表溫度反演計(jì)算的結(jié)果影響較大。研究表明，復(fù)雜的地形分布、大氣對地表輻射的噪聲影響等因素共同影響地表溫度的反演精度，因此需要對地表溫度反演數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢測和校正。根據(jù)地面氣象觀測站的地理位置（經(jīng)緯度），利用 ENVI 5.3 軟件查詢相應(yīng)位置地面溫度反演數(shù)據(jù)。首先，根據(jù)所有氣象觀測站的地理坐標(biāo)輸入 Excel 中，每個(gè)站的坐標(biāo)占用一行，每行兩個(gè)數(shù)據(jù)，為氣象觀測站的經(jīng)度和緯度；然后將氣象觀測站坐標(biāo)文件導(dǎo)入 ArcGIS 10.3 中，生成相應(yīng)的 shapefile 點(diǎn)文件，坐標(biāo)系統(tǒng)定義為 GCS_WGS_1984，再將其坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為 WGS_1984_UTM_zone_48N；然后，在 ENVI 中打開地溫反演數(shù)據(jù)和氣象觀測站點(diǎn)文件，，利用 Cursor Value 獲取不同氣象觀測站在不同時(shí)期的地溫?cái)?shù)據(jù)，將其用 Excel 保存。研究區(qū)有三個(gè)可獲取數(shù)據(jù)的氣象觀測站，其觀測數(shù)據(jù)是整點(diǎn)和半點(diǎn)的數(shù)據(jù)，每天都有 48 個(gè)數(shù)據(jù)。遙感衛(wèi)星的過境時(shí)間為 11:45 左右，因此對應(yīng)的實(shí)測數(shù)據(jù)選擇 11:30 和 12:00 的地溫平均值。將地面觀測站的實(shí)測地溫與相應(yīng)時(shí)期的反演地溫一一對應(yīng)，分期遙感反演地溫與實(shí)測地溫之間的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X171;X16

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2666581