基于MODIS的地表温度时空变化特征研究

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本文着眼于全球气候变化的时代背景,以及近年来相关学者对于气候变暖是否存在消退趋势的现象,选取地表温度作为评估气候变暖的指标,基于两种空间尺度,即全球尺度以及局地尺度,展开关于地表温度时空变化特征的研究分析,其中,全球尺度主要研究分析地表温度本身所存在的变化趋势与特征,局地尺度侧重于探讨风力发电这一新能源领域在实际应用当中对于地表温度的影响关系。基于全球尺度,对于地表温度自身变化的研究分析包含两个部分:变化趋势分析与变化特征分解。源数据均采用来自于MODIS传感器所反演的地表温度数据MOD11A1、MYD11A1,将日尺度中四个时刻的瞬时温度通过算术平均获得日均温数据,并逐级聚合获得月均温、季均温以及年均温数据,最终采用季均温以及年均温进行研究分析。(1)趋势分析部分,采用Mann-Kendall显著性检验,Theil-Sen趋势估算,一元线性回归拟合参考验证,Theil’s tau相关系数计算,显著性与单调性的叠加分析,最终获得地表温度的时空变化趋势;(2)特征分解部分,采用经验正交函数(EOF),分解地表温度时空集,进行north显著性检验,筛选有效的空间模态以及时间序列,获得地表温度的时空变化特征。基于局地尺度,探讨新能源应用对于地表温度的影响关系,以我国青海省海南藏族自治州共和县的一座风力发电场作为研究区,源数据采用MODIS传感器所反演的地表温度数据MOD11A2、MYD11A2,保留四个时刻的瞬时温度,分别逐级聚合为月温、季温,最终采用季温进行研究分析,通过去除时间背景及空间背景,将风力发电场的影响从地表温度自身变化趋势当中提取出来,并进一步探讨对于周边区域的影响。通过研究分析,获得如下主要结论:(1)地表温度全年性变化中,呈现为上升性的区域比例约为47.36%,其中显著上升性约为20.38%,而下降性约为19.58%,其中显著下降性约为0.65%,说明相对而言,升温趋势强于降温趋势,且季节性变化中,夏季的显著升温趋势最强,春季较强,秋季次之,冬季最弱;(2)地表温度时空分解,春秋两季的效果较好,通过north显著性检验的累计方差贡献率分别为69.24%,67.69%,夏冬两季欠佳,通过north显著性检验的累计方差贡献率分别为31.32%,37.17%;(3)风力发电场对于地表温度存在升温效应且春冬两季较为明显,当上、下风口的风向接近一致时,升温效应较明显,对于周边地区的升温效应随着距离递推而消退。
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