地理学报 ›› 2022, Vol. 77 ›› Issue (7): 1713-1729.doi: 10.11821/dlxb202207010
田浩1,2,3(), 刘琳1,2(
), 张正勇1,2, 陈泓瑾1,2, 张雪莹1,2, 王统霞1,2, 康紫薇1,2
收稿日期:
2021-11-22
修回日期:
2022-05-13
出版日期:
2022-07-25
发布日期:
2022-09-13
通讯作者:
刘琳(1981-), 女, 湖南衡东人, 副教授, 硕士生导师, 主要从事GIS应用与资源环境遥感研究。E-mail: liulin779@163.com作者简介:
田浩(1996-), 男, 江苏盐城人, 博士生, 主要从事GIS分析及地学应用研究。E-mail: haotian1996_china@163.com
基金资助:
TIAN Hao1,2,3(), LIU Lin1,2(
), ZHANG Zhengyong1,2, CHEN Hongjin1,2, ZHANG Xueying1,2, WANG Tongxia1,2, KANG Ziwei1,2
Received:
2021-11-22
Revised:
2022-05-13
Published:
2022-07-25
Online:
2022-09-13
Supported by:
摘要:
地表温度(LST)变化对陆面过程的能量收支平衡与生态系统稳定有着至关重要的影响。本文基于MOD11C3数据,使用回归分析、GIS空间分析、相关性分析及质心模型等方法,分析了中国2001—2020年LST变化及其时空分异格局;运用地理探测器识别中国38个生态地理分区下LST变化的主导因子,进而探寻其形成原因。结果表明:① 中国2001—2020年LST气候平均值为9.6 ℃,整体呈东南及西北干旱区高、东北及青藏高原低,平原高、山区低的基本格局;LST与海拔呈显著负相关,相关系数达-0.66;第一阶梯负相关性最为显著,相关系数达 -0.76,LST递减率为0.57 ℃/100 m;② 中国2001—2020年LST倾向率为0.21 ℃/10 a,升温区占国土面积的78%,整体呈现“多核式升温,轴线式降温”的空间特征;③ 中国LST及变化具有显著的季节性特征,冬、夏两季均温空间分布较其他季节的差异较大且波动更为明显;季节性升/降温区的质心轨迹呈环状,且运动呈现出对应的季节性反向轨迹,降温区质心移动幅度更大,说明降温区的区域差异性和季节变异性较大;④ 中国LST变化由自然影响与人类活动共同驱动,其中自然因素贡献更大,日照时数和海拔是关键因子;两大主导类型在空间分布上与“胡焕庸线”高度吻合,其以东区域多以人类活动强度为主导并与地形因子共同作用,而以西区域则多以自然因素为主,通过与气候、地形、植被等因子的相互耦合从而增强/削弱LST变化幅度。本文可为应对气候变化、解析地表环境模式、保护生态环境等方面提供科学参考。
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表1
数据说明
数据 | 时段/分辨率 | 空间分辨率 | 数据来源 | 说 明 |
---|---|---|---|---|
中国生态 地理分区[ | - | - | 中国科学院资源环境科学数据中心 ( | 基于温度和干湿划分48个分区。为便于分析,本文在原分区基础上依据地貌特征和空间邻接关系,将其归并至38个分区(SHAPE格式, |
LST (K) | 2001-01—2021-02 逐月 | 5500 m | LAADS DAAC ( | MOD11C3(HDF格式),经MRT软件镶嵌及重投影。 |
日照时数 (h) | 2001—2020 逐日 | 1000 m | 中国气象数据网 ( | 中国833个气象站点逐日日照时数数据,剔除无效、异常值后,借助ArcGIS软件合成年数据并进行spline空间插值获得栅格数据(TIFF格式)。 |
降水 (mm) | 2001—2020 逐年 | 1000 m | 中国科学院资源环境科学数据中心 ( | 中国1980年以来逐年年平均气温空间插值数据集,基于全国2400多个气象站点日观测数据,通过整理、计算和使用ANUSPLIN插值软件处理生成(GRID格式)。 |
人口密度[ (人/km²) | 2015 | 1000 m | 中国人口空间分布公里网格数据集,基于行政单位人口统计值结合土地利用类型、夜间灯光亮度、居民点密度等数据的加权计算(GRID格式)。该数据既可表征中国人口的空间分布特征,也能定量刻画人类活动强度。 | |
土地利用[ | 2020 | 1000 m | 中国多时期土地利用土地覆被遥感监测数据集(CNLUCC),基于2020年Landsat 8影像解译生成(GRID格式),一级分类体系为:耕地、林地、草地、水域、城乡/工矿/居民用地、未利用地、海洋。 | |
DEM (m) | - | 250 m | 中国海拔高度(DEM)空间分布数据,基于SRTM V4.1数据重采样生成(GRID格式)。借助ArcGIS软件提取坡度、坡向和地形起伏度数据。 | |
NDVI[ | 2001—2018逐年 | 1000 m | 中国年度植被指数(NDVI)空间分布数据集,基于SPOT/VEGETATION以及MODIS等数据经MVC法合成(TIFF格式)。 |
表2
中国生态地理分区
编号 | 名称 | 编号 | 名称 | 编号 | 名称 | 编号 | 名称 | 编号 | 名称 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A1 | 三江平原 | D5 | 四川盆地 | B1 | 东北东部山地 | AC1 | 三河山麓平原丘陵 | A4 | 淮南与长江中下游平原 |
A2 | 东北平原 | E2 | 贵州高原 | B3 | 青东祁连山地 | C1 | 辽东胶东山地丘陵 | A5 | 闽粤桂山地丘陵平原 |
A3 | 华北平原 | J1 | 台湾诸岛 | C2 | 鲁中山地丘陵 | B2 | 东喜马拉雅南翼 | BD1 | 阿尔泰山与塔城盆地 |
B4 | 藏南山地 | J2 | 琼雷诸岛 | C3 | 华北山地丘陵 | BE1 | 昆仑山高山高原 | CB1 | 江南丘陵与岭南山地 |
B6 | 阿里山地 | E3 | 云南高原 | C4 | 滇南谷底丘陵 | E1 | 晋中陕北甘高原 | D3 | 塔里木与吐鲁番盆地 |
B7 | 大兴安岭 | B5 | 昆仑山北翼 | D7 | 晋南关中盆地 | E4 | 果洛那曲丘状高原 | I1 | 川西藏东高山深谷 |
D2 | 伊犁盆地 | D1 | 准噶尔盆地 | H1 | 羌塘高原湖盆 | EA1 | 内蒙古高平原 | ||
D4 | 汉中盆地 | D6 | 柴达木盆地 | G1 | 青南高原宽谷 | F1 | 阿拉善及河西走廊 |
表4
中国LST季节均温及变化率
季节 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 冬季 |
---|---|---|---|---|
LST均温(℃) | 11.080 | 21.020 | 10.050 | -4.390 |
均温标准差 | 8.030 | 8.640 | 7.730 | 10.380 |
LST变化倾向率(℃/10 a) | 0.450 | 0.164 | 0.080 | 0.157 |
倾向率标准差 | 0.045 | 0.048 | 0.038 | 0.050 |
升温区气候平均值(℃/10 a) | 0.610 | 0.440 | 0.330 | 0.450 |
降温区气候平均值(℃/10 a) | -0.230 | -0.360 | -0.280 | -0.310 |
升温区面积占比(%) | 80.210 | 65.770 | 60.070 | 61.220 |
降温区面积占比(%) | 18.790 | 34.230 | 39.930 | 38.780 |
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