中国地区HIRS地表温度产品的适用性及时空变化研究
发布时间：2021-07-27 01:00
地表温度是地表与大气间相互作用以及能量交换的结果,其在数值预报、干旱监测、气候变化等研究领域都有重要的作用。因此,高质量的地表温度产品将为其它相关研究提供基础数据。HIRS（High-resolution Infrared Radiation Sounder）地表温度产品覆盖全球,空间分辨率为0.5度,时间分辨率为逐小时,时间范围为1979-2009年,是目前时间序列最长的卫星遥感地表温度产品之一。本文首先研究了该产品在中国地区的适用性,然后基于此产品分析中国地区地表温度的时空变化特征。主要结论如下:（1）在中国典型区域鄱阳湖流域,HIRS地表温度产品与站点观测数据具有很好的时间变化一致性,但是该产品总体上低于站点观测值,这主要是由于其对35℃以上温度的低估。该产品在夏季表现最差,在冬季表现最好。此外,该产品高估了夏季地表温度的升温趋势,而一定程度上低估了秋季地表温度的升温趋势。（2）HIRS与MODIS（Moderate resolution Imaging Spectroradiometer）地表温度产品在中国除了青藏高原外的大部分区域具有很好的时间变化一致性。在中国100°E以东...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术流程图
图 3.1 HIRS 地表温度产品与站点观测数据 1980-2009 年逐日数据时间序列的相关系数（a）原始数据 （b）距平数据。为了研究 HIRS 地表温度产品与站点观测数据间的偏差，我们基于 1980-2009 年两套数据逐日平均值的时间序列，计算了它们间的 Bias 和 ubRMSD，结果在图 3.2 中。Bias包含了偏差的方向，而 ubRMSD 是一种均方根差异，没有偏差方向信息，计算 Bias 时用 HIRS 地表温度减站点观测值。如图 3.2a 所示，Bias 在除了在一个位于山地的站点和两个靠近鄱阳湖的站点外的绝大部分站点处为负值，其值在-4-2℃范围内，这表明 HIRS地表温度总体上低于站点观测值。此外，HIRS 地表温度与站点观测值的偏差受流域内地表性质的影响，Bias 在以林地为主的鄱阳湖南部山地区域为-4~-2℃范围，而在以耕地为主的北部平原地区变小。如图 3.2b 中所示，HIRS 地表温度产品与站点观测数据日平均值时间序列间的ubRMSD 在鄱阳湖流域所有站点处的值在 1.5~4℃范围内，并且其值在站点间的差异较小。ubRMSD 的空间分布与 Bias 的空间分布相似。鄱阳湖流域北部平原的地表覆盖类
图 3.2 HIRS 地表温度产品与站点观测数据 1980-2009 年日平均值时间序列的 Bias 和 ubRMSD（a）Bias（HIRS 地表温度减站点地表温度，下同）（b）ubRMSD。为了进一步研究 HIRS 地表温度产品质量的区域差异，我们分别选取了赣江流域北部（NGB）和赣江流域南部（SGB）两个区域进行分析。我们分别在两个区域，基于区域平均值，分析了 HIRS 地表温度产品与站点观测数据日平均值时间序列的线性关系，画出了它们间的散点图，如图 3.3 所示。从图中可以看出，HIRS 地表温度与站点观测值在 NGB 和 SGB 两个区域都具有很好的线性关系，回归系数分别达到 0.84 和 0.81。但在这两个区域，线性关系在低温和高温处都下降了，在高温处，HIRS 地表温度表现出对站点观测值更大的低估。在赣江流域北部，Bias 的值为-1.27℃，ubRMSD 的值为2.42℃；在赣江流域南部，Bias 的值为-1.97℃，ubRMSD 的值为 2.43℃。两套数据间的Bias 在 SGB 比在 NGB 大，这是受南部茂密植被的影响。尽管 HIRS 地表温度总体上低于站点观测值，但是其与站点观测值的相关系数在赣江流域北部和南部都很高，分别达到 0.98 和 0.97，这使得其与站点观测值在时间变化一致性方面可信度高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]1981-2015年青藏高原地表温度的时空变化特征分析[J]. 朱伊,范广洲,华维,王倩茹. 西南大学学报(自然科学版). 2018(11)
[2]利用温度植被干旱指数TVDI监测草原干旱情况[J]. 郗风江,许龙,卢峰. 内蒙古科技与经济. 2018(19)
[3]2011-2016年挠力河流域生长季地表温度时空变化特征分析[J]. 张弘强,罗春雨,崔玲,曲艺,李海燕,曾星雨,高玉慧. 国土与自然资源研究. 2018(02)
[4]西北地区年平均地表温度时空特征分析[J]. 陈笑笑,孙必云,华维. 安徽农业科学. 2017(23)
[5]卫星遥感地表温度的真实性检验研究进展[J]. 马晋,周纪,刘绍民,王钰佳. 地球科学进展. 2017(06)
[6]1979-2014年青藏高原地表温度变化特征分析[J]. 彭海,姚宜斌,雷祥旭. 测绘地理信息. 2016(06)
[7]热红外地表温度遥感反演方法研究进展[J]. 李召良,段四波,唐伯惠,吴骅,任华忠,阎广建,唐荣林,冷佩. 遥感学报. 2016(05)
[8]地表温度反演的算法综述[J]. 朱贞榕,程朋根,桂新,腾月,童成卓. 测绘与空间地理信息. 2016(05)
[9]青藏高原地表温度时空变化分析[J]. 杨成松,车涛,欧阳斌. 遥感技术与应用. 2016(01)
[10]中国近50a地表温度时空变化特征分析[J]. 乔丽,吴林荣,张高健. 水土保持通报. 2015(05)
本文编号：3304735
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术流程图
图 3.1 HIRS 地表温度产品与站点观测数据 1980-2009 年逐日数据时间序列的相关系数（a）原始数据 （b）距平数据。为了研究 HIRS 地表温度产品与站点观测数据间的偏差，我们基于 1980-2009 年两套数据逐日平均值的时间序列，计算了它们间的 Bias 和 ubRMSD，结果在图 3.2 中。Bias包含了偏差的方向，而 ubRMSD 是一种均方根差异，没有偏差方向信息，计算 Bias 时用 HIRS 地表温度减站点观测值。如图 3.2a 所示，Bias 在除了在一个位于山地的站点和两个靠近鄱阳湖的站点外的绝大部分站点处为负值，其值在-4-2℃范围内，这表明 HIRS地表温度总体上低于站点观测值。此外，HIRS 地表温度与站点观测值的偏差受流域内地表性质的影响，Bias 在以林地为主的鄱阳湖南部山地区域为-4~-2℃范围，而在以耕地为主的北部平原地区变小。如图 3.2b 中所示，HIRS 地表温度产品与站点观测数据日平均值时间序列间的ubRMSD 在鄱阳湖流域所有站点处的值在 1.5~4℃范围内，并且其值在站点间的差异较小。ubRMSD 的空间分布与 Bias 的空间分布相似。鄱阳湖流域北部平原的地表覆盖类
图 3.2 HIRS 地表温度产品与站点观测数据 1980-2009 年日平均值时间序列的 Bias 和 ubRMSD（a）Bias（HIRS 地表温度减站点地表温度，下同）（b）ubRMSD。为了进一步研究 HIRS 地表温度产品质量的区域差异，我们分别选取了赣江流域北部（NGB）和赣江流域南部（SGB）两个区域进行分析。我们分别在两个区域，基于区域平均值，分析了 HIRS 地表温度产品与站点观测数据日平均值时间序列的线性关系，画出了它们间的散点图，如图 3.3 所示。从图中可以看出，HIRS 地表温度与站点观测值在 NGB 和 SGB 两个区域都具有很好的线性关系，回归系数分别达到 0.84 和 0.81。但在这两个区域，线性关系在低温和高温处都下降了，在高温处，HIRS 地表温度表现出对站点观测值更大的低估。在赣江流域北部，Bias 的值为-1.27℃，ubRMSD 的值为2.42℃；在赣江流域南部，Bias 的值为-1.97℃，ubRMSD 的值为 2.43℃。两套数据间的Bias 在 SGB 比在 NGB 大，这是受南部茂密植被的影响。尽管 HIRS 地表温度总体上低于站点观测值，但是其与站点观测值的相关系数在赣江流域北部和南部都很高，分别达到 0.98 和 0.97，这使得其与站点观测值在时间变化一致性方面可信度高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]1981-2015年青藏高原地表温度的时空变化特征分析[J]. 朱伊,范广洲,华维,王倩茹. 西南大学学报(自然科学版). 2018(11)
[2]利用温度植被干旱指数TVDI监测草原干旱情况[J]. 郗风江,许龙,卢峰. 内蒙古科技与经济. 2018(19)
[3]2011-2016年挠力河流域生长季地表温度时空变化特征分析[J]. 张弘强,罗春雨,崔玲,曲艺,李海燕,曾星雨,高玉慧. 国土与自然资源研究. 2018(02)
[4]西北地区年平均地表温度时空特征分析[J]. 陈笑笑,孙必云,华维. 安徽农业科学. 2017(23)
[5]卫星遥感地表温度的真实性检验研究进展[J]. 马晋,周纪,刘绍民,王钰佳. 地球科学进展. 2017(06)
[6]1979-2014年青藏高原地表温度变化特征分析[J]. 彭海,姚宜斌,雷祥旭. 测绘地理信息. 2016(06)
[7]热红外地表温度遥感反演方法研究进展[J]. 李召良,段四波,唐伯惠,吴骅,任华忠,阎广建,唐荣林,冷佩. 遥感学报. 2016(05)
[8]地表温度反演的算法综述[J]. 朱贞榕,程朋根,桂新,腾月,童成卓. 测绘与空间地理信息. 2016(05)
[9]青藏高原地表温度时空变化分析[J]. 杨成松,车涛,欧阳斌. 遥感技术与应用. 2016(01)
[10]中国近50a地表温度时空变化特征分析[J]. 乔丽,吴林荣,张高健. 水土保持通报. 2015(05)
本文编号：3304735
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