本文關鍵詞：黑龍江流域積雪覆蓋時空變化對地表輻射收支的影響研究

  更多相關文章： 積雪覆蓋 輻射收支 WRF模式 氣候變化 土地利用與土地覆被 遙感

【摘要】：土地利用/覆蓋變化驅動全球或區(qū)域尺度上的氣候變化,已經(jīng)成為全球環(huán)境變化和全球土地計劃(GLP)的研究熱點�？紤]到不同時空尺度上全球變化的變異性與復雜性,從提出全球變化以來,人們越來越重視區(qū)域分異和時空變化對區(qū)域自然環(huán)境和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的影響,然而,區(qū)域尺度上LUCC通過生物地球物理過程影響氣候系統(tǒng)的機理尚未明確。目前,低緯度和高緯度地區(qū)土地覆被變化的氣候效應取得了重要進展,但中緯度地區(qū)土地覆被變化對氣候的影響有待于進一步深入。隨著全球變暖的不斷加劇,北半球中緯度地區(qū)季節(jié)性土地覆被類型—積雪覆蓋時空變異性最為明顯,積雪覆蓋的變化將直接影響下墊面的水熱和輻射平衡,成為中緯度地區(qū)地表-氣候反饋的關鍵組成部分。本文將積雪覆蓋時空變化對輻射收支的影響為研究對象,選擇黑龍江流域為典型研究區(qū),首先構建了近50年來積雪覆蓋數(shù)據(jù)庫,對其進行趨勢分析和周期分析發(fā)現(xiàn)黑龍江流域的積雪覆蓋面積呈現(xiàn)先下降后增加的趨勢,并存在5年、10年、20年和40年的周期性,在空間上變異性也極大,主要發(fā)生在降雪月份和融雪月份;第二,利用MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)構建2000-2013年的地表反照率和比輻射率時空數(shù)據(jù)庫,分析發(fā)現(xiàn)二者存在顯著的年內和年際變化特征,其時空變化與土地覆被和積雪覆蓋的變化有顯著的相關性;在此基礎上結合2010年土地覆被數(shù)據(jù)、地表參數(shù)數(shù)據(jù)庫和積雪數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計了不同土地覆被類型在不同積雪條件下與地表參數(shù)的對應關系,建立了積雪覆蓋變化與地表參數(shù)的映射數(shù)據(jù)庫,完成歷史時期像元尺度上地表參數(shù)空間數(shù)據(jù)庫的重建;第四,搭建模型評估黑龍江流域1980~2000年和2000~2010年兩個階段積雪覆蓋和土地覆被變化對氣候系統(tǒng)的輻射強迫,結果顯示不同的時間階段二者的輻射強迫是不同的,積雪覆蓋變化的輻射強迫的強度大于土地覆被變化對地表輻射的影響;最后采用WRF模式模擬積雪覆蓋時空變化對地表輻射收支和熱量平衡的影響,其中對WRF模式陸面方案的合理選擇和地表數(shù)據(jù)的本地化提高了模擬的精度,對反映地表輻射和熱量的各變量的時空分析表明不同于其他土地覆被類型,積雪覆蓋對地表能量平衡的影響更為強烈,這也從另一種角度強調了并驗證了積雪覆蓋變化在整個地表-大氣反饋系統(tǒng)中的重要作用。該研究對于全方位理解中緯度地區(qū)氣候系統(tǒng)的重要能量反饋過程具有十分重要的意義。
【關鍵詞】：積雪覆蓋 輻射收支 WRF模式 氣候變化 土地利用與土地覆被 遙感
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P461.6
【目錄】：

• 中文摘要9-11
• Abstract11-13
• 第一章 緒論13-27
• 第一節(jié) 論文選題背景、目的與意義13-16
• 一、選題背景13-15
• 二、研究目的與意義15-16
• 第二節(jié) 國內外研究進展16-24
• 一、積雪數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀與進展16-18
• 二、LUCC氣候效應研究18-21
• 三、積雪覆蓋變化對地表輻射平衡的影響研究21-23
• 四、研究現(xiàn)狀總結與展望23-24
• 第三節(jié) 研究方案24-27
• 一、研究內容與方法24-25
• 二、論文的創(chuàng)新點總結25-26
• 三、論文主要框架與技術路線26-27
• 第二章 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)獲取27-41
• 第一節(jié) 研究區(qū)概況27-28
• 第二節(jié) 數(shù)據(jù)收集與處理28-38
• 一、土地覆被數(shù)據(jù)的收集與整理29-34
• 二、積雪數(shù)據(jù)的收集與整理34-35
• 三、MODIS地表數(shù)據(jù)35-36
• 四、氣象數(shù)據(jù)36-37
• 五、再分析資料數(shù)據(jù)37-38
• 六、地表靜態(tài)數(shù)據(jù)38
• 第三節(jié) 本章小結38-41
• 第三章 黑龍江流域長時間序列雪蓋時空變化分析41-61
• 第一節(jié) 積雪數(shù)據(jù)集綜述41-47
• 一、理論基礎與背景41-44
• 二、雪產(chǎn)品分析44-47
• 第二節(jié) 黑龍江流域積雪覆蓋時空變化分析47-58
• 一、積雪數(shù)據(jù)集選取及其精度評價47-48
• 二、長時間序列積雪覆蓋數(shù)據(jù)集成與分析48-55
• 三、黑龍江流域積雪覆蓋時空變化分析55-58
• 第三節(jié) 本章小結58-61
• 第四章 黑龍江流域地表反照率與比輻射率時空變化格局61-83
• 第一節(jié) 地表物理參數(shù)的反演61-64
• 一、地表反照率61-62
• 二、地表比輻射率62-64
• 第二節(jié) 2000-2013年黑龍江流域地表反照率時空變化格局64-74
• 一、黑龍江流域月平均地表反照率空間格局64-66
• 二、不同土地覆被類型的地表反照率年內變化66-71
• 三、地表反照率的年際變化71-72
• 四、地表反照率的年際變化與積雪覆蓋變化的關系72-74
• 第三節(jié) 2000-2013年黑龍江流域地表比輻射率時空變化格局74-81
• 一、黑龍江流域月平均地表比輻射率空間格局74-76
• 二、不同土地覆被類型的地表比輻射率年內變化76-78
• 三、地表比輻射率的年際變化78-79
• 四、地表比輻射率的年際變化與積雪覆蓋變化的關系79-81
• 第四節(jié) 本章小結81-83
• 第五章 積雪覆蓋變化的輻射強迫研究83-105
• 第一節(jié) 輻射強迫的概念及計算83-87
• 一、地表輻射收支與輻射強迫83-86
• 二、輻射收支與輻射強迫的計算86-87
• 第二節(jié) 過去30年研究區(qū)土地覆被變化87-91
• 一、土地覆被變化87-90
• 二、積雪覆蓋變化90-91
• 第三節(jié) 1980～2010年研究區(qū)月平均輻射量空間分布91-96
• 一、黑龍江流域月平均下行短波輻射91
• 二、黑龍江流域月平均下行長波輻射91-92
• 三、黑龍江流域月平均地表溫度92-96
• 第四節(jié) 土地覆被變化對地表輻射收支的影響估算96-103
• 一、土地覆被變化導致的輻射強迫96-98
• 二、積雪變化導致的輻射強迫98-100
• 三、綜合分析100-103
• 第五節(jié) 本章小結103-105
• 第六章 基于WRF模式的積雪覆蓋變化對區(qū)域地表熱通量的影響研究105-127
• 第一節(jié) WRF模式模擬與方案設計105-109
• 一、WRF模式簡介105-106
• 二、模擬方案設計106-109
• 第二節(jié) WRF模式本地化與結果驗證109-116
• 一、WRF模式本地化109-113
• 二、方案設計113-114
• 三、模擬結果驗證與對比分析114-116
• 第三節(jié) 積雪覆蓋變化對地表熱通量的影響116-125
• 一、地表能量平衡WRF模擬117-119
• 二、積雪覆蓋變化對區(qū)域地表熱通量的影響119-122
• 三、典型土地覆被類型上積雪覆蓋變化對地表輻射收支的影響122-125
• 第四節(jié) 本章小結125-127
• 第七章 結論與展望127-133
• 第一節(jié) 主要結論127-131
• 第二節(jié) 不足與展望131-133
• 參考文獻133-146
• 發(fā)表文章目錄146-147
• 致謝147-148

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本文編號：1044430