基于MODIS数据的淮河流域近地表气温估算及年积温时空演变研究
发布时间：2021-10-11 14:29
高时空分辨率的近地表气温分布数据对于气候变化、农业区划等科学研究有重要价值,而地面气象站点分布稀疏,难以获取高空间分辨率的近地表气温数据,加之下垫面异质性等复杂因素共同影响,使得近地表气温空间分布模拟结果不理想。遥感技术因其易于实现对地表的高时空观测,使长时间近地表气温精确估算和空间模拟成为可能。为研究高时空分辨率的近地表气温和积温分布,以淮河流域为例,利用MODIS影像产品和地面41个气象站点的气温实测资料,筛选变量建立了近地表气温估算模型,采用平均距平回归（interpolation of the mean anomalies,IMA）、Savitzky-Golay（S-G）滤波和回归合并等方法重建每日的地表温度数据,利用估算模型得到每日近地表气温数据,采用五日滑动平均法确定初日终日,计算16年的活动积温空间分布数据,同时分析了淮河流域近地表气温和活动积温的区域分布差异和演变特征。主要研究成果和结论如下:（1）近地表气温估算模型的建立。利用2003-2018年MODIS每日地表温度等产品数据和地面气温实测数据,经过相关性分析和全子集回归分析筛选得到最优的多元线性回归模型,建立研究区...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第2章研究区概况和数据源12第2章研究区概况和数据源2.1研究区概况淮河流域地处我国的东部，介于长江和黄河两流域之间，位于东经111°55′～121°25′，北纬30°55′～36°36′，可以分为上游、中游、下游三部分，面积为27万km2。淮河流域西起桐柏山、伏牛山，东临黄海，南以大别山、江淮丘陵、通扬运河及如泰运河南堤，与长江流域分界，北以黄河南堤和泰山为界，与黄河流域毗邻。淮河流域西部、西南部及东北部为山区、丘陵区，其余为广阔的平原，山丘区面积约占总面积的三分之一，平原面积约占总面积的三分之二。具体的土地覆盖分布如图2-1所示。（图2-1是根据MODIS官方提供的2018年土地覆盖类型产品MCD12Q1中IGBP的全球植被分类方案制作的，合并了部分土地覆盖类型。）图2-1淮河流域土地覆盖图淮河流域地处中国南北气候过渡带，秦岭-淮河是中国南北方的自然分界线，淮河以北属暖温带区，淮河以南属北亚热带区，气候温和，年平均气温为11-16℃。冬春干旱少雨，夏秋闷热多雨，旱涝较为频繁。气温变化由北向南，由沿海向内陆递增。极端最高气温达44.5℃，极端最低气温达-24.1℃，最高月平均气温25℃左右，出现在7月份，最低月平均气温在0℃，出现在1月份。蒸发量南小北大，年平均水面蒸发量为900-1500mm，无霜期200-240天。淮河流域多年平均降水量约为920mm，雨量分布从南到北，逐渐减少，山区多于平原，沿海大于内陆。
第2章研究区概况和数据源13南北粮食产量占全国粮食总产量的18%左右，在我国的农业生产中占有举足轻重的地位。鉴于淮河的重要地理分界线作用，淮河流域具有气温降水上的地理分布差异，也在全国人口占比、粮食产量上扮有重要角色，加上淮河流域历史上旱涝频繁，所以对淮河流域的气温和积温面状高分辨率数据的生成进行研究具有重要的意义和价值。2.2气象站点数据论文研究所用的气温数据为2003年1月1日-2019年6月30日的每日气温数据，包括平均温度、最高温度和最低温度，数据来自中国气象数据网（http://data.cma.cn/）的中国地面气候资料日值数据集(V3.0)。对于存在缺测但填充为3276.6的每日均温值，如果最高温和最低温均存在，则用这两者的均值代替；如果均不存在，则用前后两日均值代替。最高温如果缺测，则用前后两日均值代替，最低温同理。将从中国气象数据网获取的气象站点经纬度数据导入ARCGIS10.2中，生成点状矢量图层，然后利用研究区矢量边界图层进行叠加，得到研究区的41个所需的气象站点，分布高度从几米到几千米不等（图2-2）。图2-2淮河流域气象站点空间分布示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国南北过渡带研究的十大科学问题[J]. 张百平. 地理科学进展. 2019(03)
[2]1951—2014年淮河流域典型等值线变化特征[J]. 韩艳,赵国永,刘明华,翟海南,张跃进,关盼盼. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2019(02)
[3]近60年云南省积温时空变化研究[J]. 方月,刘露露,黄慧敏,董李勤. 云南师范大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]南京市高温热浪时空分布研究[J]. 周洋,祝善友,华俊玮,刘祎,向嘉敏,丁文. 地球信息科学学报. 2018(11)
[5]基于遥感的北京市体感温度指数反演研究[J]. 李宁,徐永明,何苗,吴笑涵. 生态环境学报. 2018(06)
[6]典型南北气候过渡带地区气温的时间变化特征——以淮河流域为例[J]. 叶正伟,纪旭,刘育秀. 中国农业资源与区划. 2018(03)
[7]1960～2014年淮河流域极端气温和降水时空变化特征[J]. 王怀军,潘莹萍,陈忠升. 地理科学. 2017(12)
[8]基于缨帽变换和热红外数据的地表温度反演[J]. 何朝霞. 科学技术与工程. 2017(18)
[9]基于遥感和GIS的日最高最低气温估算[J]. 徐伟燕,孙睿,周爽,金志凤,胡波. 北京师范大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]Air Temperature Estimation with MODIS Data over the Northern Tibetan Plateau[J]. Fangfang HUANG,Weiqiang MA,Binbin WANG,Zeyong HU,Yaoming MA,Genhou SUN,Zhipeng XIE,Yun LIN. Advances in Atmospheric Sciences. 2017(05)
博士论文
[1]特大型城市“蓝绿空间”冷岛效应及其影响因素研究[D]. 杜红玉.华东师范大学 2018
[2]基于MODIS数据的近地表气温反演算法研究[D]. 周义.南京大学 2014
硕士论文
[1]重庆市长时序遥感地表温度数据重建方法的对比研究[D]. 王超.重庆师范大学 2019
[2]2003～2017年江浙沪地表温度重建及其时空变化分析[D]. 黄晶晶.浙江师范大学 2019
[3]近56a秦岭极端气温时空变化及其对植被覆盖的影响[D]. 张扬.西北大学 2018
[4]基于MODIS数据的东北地区气温反演及玉米冷害监测研究[D]. 孙欣.沈阳农业大学 2017
[5]陆表温度的重建及其在气温空间模拟中的应用研究[D]. 齐会娟.重庆师范大学 2017
[6]基于多元线性回归插值法研究中国区域积温演变[D]. 蒋雅婷.华东师范大学 2017
[7]基于MODIS数据的北京近地面气温反演及热岛效应研究[D]. 王舒默.兰州大学 2015
[8]安徽省淮河流域旱涝演变与南北气候分界线变动研究[D]. 汤瑞琪.合肥工业大学 2015
[9]MODIS影像中云覆盖像元地表温度的估算研究[D]. 刘梅.南京大学 2012
[10]中国陆地积温空间插值DEM分区优化及其精度分析[D]. 李红星.西北师范大学 2007
本文编号：3430695
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第2章研究区概况和数据源12第2章研究区概况和数据源2.1研究区概况淮河流域地处我国的东部，介于长江和黄河两流域之间，位于东经111°55′～121°25′，北纬30°55′～36°36′，可以分为上游、中游、下游三部分，面积为27万km2。淮河流域西起桐柏山、伏牛山，东临黄海，南以大别山、江淮丘陵、通扬运河及如泰运河南堤，与长江流域分界，北以黄河南堤和泰山为界，与黄河流域毗邻。淮河流域西部、西南部及东北部为山区、丘陵区，其余为广阔的平原，山丘区面积约占总面积的三分之一，平原面积约占总面积的三分之二。具体的土地覆盖分布如图2-1所示。（图2-1是根据MODIS官方提供的2018年土地覆盖类型产品MCD12Q1中IGBP的全球植被分类方案制作的，合并了部分土地覆盖类型。）图2-1淮河流域土地覆盖图淮河流域地处中国南北气候过渡带，秦岭-淮河是中国南北方的自然分界线，淮河以北属暖温带区，淮河以南属北亚热带区，气候温和，年平均气温为11-16℃。冬春干旱少雨，夏秋闷热多雨，旱涝较为频繁。气温变化由北向南，由沿海向内陆递增。极端最高气温达44.5℃，极端最低气温达-24.1℃，最高月平均气温25℃左右，出现在7月份，最低月平均气温在0℃，出现在1月份。蒸发量南小北大，年平均水面蒸发量为900-1500mm，无霜期200-240天。淮河流域多年平均降水量约为920mm，雨量分布从南到北，逐渐减少，山区多于平原，沿海大于内陆。
第2章研究区概况和数据源13南北粮食产量占全国粮食总产量的18%左右，在我国的农业生产中占有举足轻重的地位。鉴于淮河的重要地理分界线作用，淮河流域具有气温降水上的地理分布差异，也在全国人口占比、粮食产量上扮有重要角色，加上淮河流域历史上旱涝频繁，所以对淮河流域的气温和积温面状高分辨率数据的生成进行研究具有重要的意义和价值。2.2气象站点数据论文研究所用的气温数据为2003年1月1日-2019年6月30日的每日气温数据，包括平均温度、最高温度和最低温度，数据来自中国气象数据网（http://data.cma.cn/）的中国地面气候资料日值数据集(V3.0)。对于存在缺测但填充为3276.6的每日均温值，如果最高温和最低温均存在，则用这两者的均值代替；如果均不存在，则用前后两日均值代替。最高温如果缺测，则用前后两日均值代替，最低温同理。将从中国气象数据网获取的气象站点经纬度数据导入ARCGIS10.2中，生成点状矢量图层，然后利用研究区矢量边界图层进行叠加，得到研究区的41个所需的气象站点，分布高度从几米到几千米不等（图2-2）。图2-2淮河流域气象站点空间分布示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国南北过渡带研究的十大科学问题[J]. 张百平. 地理科学进展. 2019(03)
[2]1951—2014年淮河流域典型等值线变化特征[J]. 韩艳,赵国永,刘明华,翟海南,张跃进,关盼盼. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2019(02)
[3]近60年云南省积温时空变化研究[J]. 方月,刘露露,黄慧敏,董李勤. 云南师范大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]南京市高温热浪时空分布研究[J]. 周洋,祝善友,华俊玮,刘祎,向嘉敏,丁文. 地球信息科学学报. 2018(11)
[5]基于遥感的北京市体感温度指数反演研究[J]. 李宁,徐永明,何苗,吴笑涵. 生态环境学报. 2018(06)
[6]典型南北气候过渡带地区气温的时间变化特征——以淮河流域为例[J]. 叶正伟,纪旭,刘育秀. 中国农业资源与区划. 2018(03)
[7]1960～2014年淮河流域极端气温和降水时空变化特征[J]. 王怀军,潘莹萍,陈忠升. 地理科学. 2017(12)
[8]基于缨帽变换和热红外数据的地表温度反演[J]. 何朝霞. 科学技术与工程. 2017(18)
[9]基于遥感和GIS的日最高最低气温估算[J]. 徐伟燕,孙睿,周爽,金志凤,胡波. 北京师范大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]Air Temperature Estimation with MODIS Data over the Northern Tibetan Plateau[J]. Fangfang HUANG,Weiqiang MA,Binbin WANG,Zeyong HU,Yaoming MA,Genhou SUN,Zhipeng XIE,Yun LIN. Advances in Atmospheric Sciences. 2017(05)
博士论文
[1]特大型城市“蓝绿空间”冷岛效应及其影响因素研究[D]. 杜红玉.华东师范大学 2018
[2]基于MODIS数据的近地表气温反演算法研究[D]. 周义.南京大学 2014
硕士论文
[1]重庆市长时序遥感地表温度数据重建方法的对比研究[D]. 王超.重庆师范大学 2019
[2]2003～2017年江浙沪地表温度重建及其时空变化分析[D]. 黄晶晶.浙江师范大学 2019
[3]近56a秦岭极端气温时空变化及其对植被覆盖的影响[D]. 张扬.西北大学 2018
[4]基于MODIS数据的东北地区气温反演及玉米冷害监测研究[D]. 孙欣.沈阳农业大学 2017
[5]陆表温度的重建及其在气温空间模拟中的应用研究[D]. 齐会娟.重庆师范大学 2017
[6]基于多元线性回归插值法研究中国区域积温演变[D]. 蒋雅婷.华东师范大学 2017
[7]基于MODIS数据的北京近地面气温反演及热岛效应研究[D]. 王舒默.兰州大学 2015
[8]安徽省淮河流域旱涝演变与南北气候分界线变动研究[D]. 汤瑞琪.合肥工业大学 2015
[9]MODIS影像中云覆盖像元地表温度的估算研究[D]. 刘梅.南京大学 2012
[10]中国陆地积温空间插值DEM分区优化及其精度分析[D]. 李红星.西北师范大学 2007
本文编号：3430695
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