额济纳绿洲地表温度及冷岛效应景观时空变化研究

发布时间：2020-05-20 14:58

【摘要】：陆地表面温度(Land Surface Temperature,LST)是地表能量平衡组分中的一个重要参数,是区域和全球尺度地表物理过程的关键因子,在全球气候变化、城市热环境以及旱情监测等领域具有重要的研究价值。全球陆地约有30%的地区为干旱-半干旱地区,绿洲作为干旱区独特而又非常重要的组成单元,是人们赖以生产和生活的基础。近几十年来,受人类活动和气候变化等因素的影响导致绿洲植被萎缩、土地退化,生态环境问题十分突出。遥感技术在大范围生态环境监测中具有独特优势,开展绿洲区地表温度和冷岛效应景观格局的遥感监测及其空间分布格局研究,对于西部地区生态环境的可持续发展具有重要的理论和现实意义。本文以内蒙古自治区额济纳绿洲作为研究区,采用Landsat-7和Landsat-8遥感影像,针对研究区的实际情况,建立了大气水汽含量和透过率之间的定量关系,利用单窗算法反演了额济纳绿洲2009年、2013年和2017年的地表温度,分析了地表温度的空间分布特征以及时空变化特征;计算了额济纳绿洲的冷岛比例指数,探讨了三个时期冷岛比例指数的变化过程;基于归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和改进的归一化水体差异指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI),分析了植被和水体对地表温度的影响;利用归一化地表温度计算了景观指数,分析了三个时期冷岛效应景观格局的时空变化特征;构建了CA-Markov预测模型,对额济纳绿洲2021年的地表温度进行了预测,主要结论如下:(1)空间尺度上,地表温度呈现出水体林地草地盐碱地裸地的分布特征,表现出以绿洲为中心的“冷岛效应”分布格局。时间尺度上,2009年~2017年每类土地利用类型地表温度均有增加,并且裸地、盐碱地的面积逐年增加,说明了研究区土地沙化、盐碱化严重,导致地表温度增加。(2)2009年、2013年和2017年的冷岛比例指数分别为0.0031、0.0020和0.0051,呈现出先减后增的趋势。地表温度与NDVI、MNDWI均呈负相关关系,NDVI和MNDWI每增加0.1单位,地表温度分别降低4.46K和4.34K,表明植被和水体对地表温度均具有一定的降温调控作用,同时植被对冷岛效应的影响大于水体。(3)将额济纳地表温度划分为7级,2009年~2017年次高温区、高温区和特高温区的面积逐年增加,优势斑块向高温区发展;多样性和聚散度指标显示,2009年高温区聚合度呈现高值,分布最集中,2013年破碎化程度最高,复杂程度最低,2017年破碎化程度最低,复杂程度最高。特高温区的增大,导致2017年各景观指数偏高,2009年到2017年各景观指数呈现出先降后升的趋势,与冷岛效应的趋势相同。(4)2021年预测结果显示,绿洲内部的次中温区、中温区和外围的高温区、特高温区面积均有所减少,绿洲外围次中温区面积增大。因此,2021年冷岛效应比2017年有所降低,特高温区的分布明显增多,导致2021年冷岛效应景观格局更为复杂,各温度斑块类型聚集度和结合度均较差,说明2021年各温度斑块类型分布破碎,且丰富程度高。
【图文】：

技术路线图

示意图,林河,淖尔,额济纳旗

究区概况自然地理条件区额济纳绿洲区，隶属于内蒙古自治区的阿拉善盟，位于额济纳旗东域下游，南邻巴丹吉林沙漠，西邻穆林河，东接戈壁滩，北抵阿尔泰于东经 100°26′12″～102°07′53″，北纬 41°28′27″～42°31′11″之间，海1070 米之间。东西距离长 117.52 公里，南北距离长达 136.27 公里，平方公里，占全额济纳旗的 14%。研究区示意图如图 2.1 所示，研究林河两条河流，其中穆林河终点站是嘎顺淖尔，，由于穆林河流经戈壁发较大，嘎顺淖尔基本干涸；纳林河流经绿洲，并在绿洲内部分为两淖尔，另一只流向天鹅湖，苏古淖尔和天鹅湖水量较充沛。额济纳旗洲区西南角的达来呼布镇，也是额济纳绿洲区唯一的城镇。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P423;P901

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