巴丹吉林沙漠是世界上沙丘高度最大的沙漠,同时是我国第二大沙漠。在其腹地和东南部分布有大量的湖泊,形成了独特的沙山-湖泊相间分布的地貌格局。湖泊群补给来源及其水循环演变、高大沙山的形成机制和地貌演化模式等科学问题,长期以来受到了国内外学者的广泛关注和研究。通过遥感反演冬季地表温度与基于野外观测数据均发现,巴丹吉林沙漠腹地东南部湖泊区存在温度明显高于沙漠其他区域及沙漠外围地区的暖岛现象。但由于暖岛效应的研究尚处在起步阶段,其稳定性与时空分布特征还需要进一步研究,暖岛效应的具体内涵及形成机制更需要定量化揭示。与此同时,也需要结合植被物候观测数据来对其进行验证。基于此,本研究利用兰州大学野外科学观测试验站与沙漠外围国家基本气象站的数据资料,对比分析了沙漠腹地湖泊区与沙漠周边地区和沙漠腹地积水湖盆与干涸湖盆间的温度差异。同时,利用沙漠腹地与外围地区的物候观测数据,分析了植被物候对暖岛效应的响应。最后从局地环流、辐射平衡、湖泊热源贡献等方面对暖岛效应的形成机制进行了探讨。本研究进一步明确了巴丹吉林沙漠湖泊区暖岛效应的概念内涵;对其形成机制的探讨也为湖泊补给来源研究提供了新的科学依据。凡此,均对巴丹吉林沙漠湖泊群水循环机制与地下水补给来源、陆面过程、生态系统服务及人类活动的环境效应研究具有重要意义。主要研究结果和结论如下:(1)巴丹吉林沙漠腹地湖泊区暖岛效应是指沙漠腹地湖泊区比周边地区热量丰富的现象。具体表现为巴丹吉林沙漠腹地湖泊区年平均气温比周边地区高1.5℃,春、夏、秋、冬季的平均气温比周边地区分别高1.9℃、1.5℃、1.5℃、1.4℃。沙漠腹地湖泊区入春时间要比周边地区早2～3 d,入夏时早约2 d,夏季长度比周边地区长12 d;入秋时间比周边地区晚约9 d,入冬时间晚约4 d,冬季长度比周边地区少6 d。日平均温度T≥0℃积温、T≥10℃积温和T<0℃负积温分别比周边地区高412.4℃、429.5℃和96.0℃。T≥0℃、T≥10℃积温持续时间比周边地区均长9 d,T<0℃负积温持续时间则比周边地区少2 d。(2)巴丹吉林沙漠腹地湖泊区暖岛效应还包括沙漠腹地积水湖盆比干涸湖盆热量资源丰富的现象。积水湖盆年、春、秋和冬季平均气温及T≥0℃积温和T≥10℃积温均高于干涸湖盆,气温日、年变化均小于干涸湖盆。上述现象在冬季表现更加明显,随着湖泊大小的差异而不同。据此可说明湖泊对局地气温起了一定的调节作用,且主要表现在冬季。此点与冷岛效应在时间尺度上是不同的,冷岛效应一般出现在夏季,且在白天表现更明显。(3)巴丹吉林沙漠腹地湖泊区车日格勒物候观测站比沙漠外围区两个井站沙枣树的返青期提前23 d,休眠期推迟11 d,生长季延长了34 d。二者的物候差异除与两个井站的海拔高度较高有关外,主要是巴丹吉林沙漠湖泊区的暖岛效应所致。数字相机作为“近地面”遥感的新方法,通过连续自动拍摄高时空分辨率的数字图像,可有效弥补了无人观测区传统物候研究的不足。(4)腾格里沙漠东北部由于存在大量湖泊,所以沙漠腹地湖泊区年、季夜晚地表温度也明显高于周边地区。而同纬度东部乌兰布和沙漠和西部塔克拉玛干沙漠由于没有大量积水湖泊存在,所以年、季白天和夜晚平均地表温度空间分布规律各不相同。因此,湖泊对于暖岛效应的形成起到了不容忽视的作用。(5)巴丹吉林沙漠湖泊区暖岛效应的形成首先是由于下垫面性质不同及沙漠腹地湖盆内风速较小,热量不容易散失。沙漠腹地湖泊区相对于周边地区是一个热源。另一方面,沙漠腹地湖泊区,因为地下水在补给湖泊过程中释放热量,并通过湖泊沙山之间的平流作用将湖泊存储的热量释放到局地环境中进而影响温度的空间分布特征。