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【6h】

区域气候变化及其与地表参数相关性研究

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摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 气候变化研究进展

1.2.2 地表参数与气候相关性研究进展

1.3 本文主要研究内容及技术路线

第二章 研究材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 资料介绍

2.1.1 气象数据

2.1.2 遥感数据

2.1.3 其他辅助数据

2.3 数据预处理

2.3.1 气象数据预处理

2.3.2 遥感数据预处理

2.4 研究方法

2.4.1 气候倾向率分析

2.4.2 趋势分析法

2.4.3 相关性分析方法

2.4.4 灰色关联度分析法

2.4.5 小波分析

第三章 研究区气候变化时空特征

3.1 降水量多尺度时间序列特征及空间特征

3.1.1 降水量变化线性趋势特征

3.1.2 降水量变化小波周期特征

3.1.3 降水量空间分布特征

3.2 气温变化时空特征

3.2.1 气温变化线性趋势特征

3.2.2 气温周期性特征

3.2.3 气温空间分布特征

3.3 其它气候因子时空分布特征

3.4 本章小结

第四章 研究区地表特征参数时空分布特征

4.1 研究区地形特征

4.2 归一化植被指数NDVI的时空分布特征

4.3 叶面积指数LAI的时空分布特征

4.4 地表温度LST的时空分布特征

4.5 地表反照率ALBEDO的时空分布特征

4.6 土壤湿度时间序列特征

4.7 本章小结

第五章 研究区气候因子与地表特征参数的关系研究

5.1 降水量与地表参数的相关性研究

5.1.1 降水量与地表参数时间序列特征

5.1.2 降水量与地表特征参数的关系

5.1.3 降水量与地表特征参数相关性空间分布

5.1.4 不同地形、地表覆盖类型下降水量与地表参数的相关性

5.2 气温与地表参数的相关性研究

5.2.1 气温与地表参数的时间序列特征

5.2.2 气温与地表特征参数的关系

5.2.3 气温与地表特征参数相关性空间分布

5.2.4 不同地形、地表覆盖类型下气温与地表参数的相关性

5.3 基于灰色关联度分析的气候因子与地表参数的相关性研究

5.3.1 基于灰色关联度分析的降水与地表参数关系

5.3.2 基于灰色关联度分析的气温与地表参数关系

5.4 本章小结

第六章 结论、讨论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 不足与展望

参考文献

致谢

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摘要

近百年来,地球系统正经历着一次以变暖为主要特征的显著变化,气候变化成为国际社会公认的最主要的全球性环境问题之一。黄河中游地区位于半湿润到半干旱地区的过渡地带,生态环境脆弱,下垫面分布不均,是全球气候变化反应敏感的生态脆弱带之一。本文以黄河中游的晋、陕、豫三省为例,采用研究区1951-2010年的六种气候要素,以MODIS归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)、地表温度(LST)、地表反照率(ALBEDO)产品,以及土壤湿度、海拔高度为地表参数,采用趋势分析法、小波分析法、相关性分析法以及灰色关联度法,研究了区域气候变化时空特征,以及气候因子与地表特征参数的相关性特征。对于更深入的了解区域气候变化影响因子,提高和改进陆面模式及区域气候模式精度,提高中长期气候预报水平具有重要意义。
  本文的主要结论如下:
  (1)研究区近50a气候变化呈暖干化趋势,其中降水量、相对湿度、日照时数、风速呈下降趋势,气温、气压呈上升趋势。降水量在西部、北部以及中部大部分地区呈减少趋势,东南部部分地区有增加趋势。研究区68%的气象站气温线性增长趋势呈极显著水平。降水量存在25-26a和5a尺度两个明显的周期,气温存在21a和4a两个明显的周期。
  (2)研究区近10a各地表参数变化表明,NDVI年际变化呈南高北低的分布态势,总体呈上升趋势:大部分地区LAI呈增长趋势;地表温度总体呈上升趋势,南部部分地区呈下降趋势;地表反照率呈北部东部降低,西南部上升的趋势。
  (3)在地理空间变化上,研究区各站点2001-2010年降水量、气温与地表参数10年平均值散点图表明,降水量及气温与NDVI、LAI、LST、土壤湿度呈正相关,而与ALBEDO、海拔高度呈负相关。且NDVI、LAI、土壤湿度、ALBEDO与降水的相关性大于与气温的相关性,LST、海拔高度与气温的相关性大于与降水的相关性。
  (4)在时间变化上,研究区地表参数及降水量、气温近10a年平均值相关性分析表明,降水量与NDVI、LAI、土壤湿度具有正相关性,与ALBEDO具有负相关性,与LST的相关性很小,均未达到显著性水平。气温与LST具有正相关性,与NDVI、LAI、ALBEDO相关性很小,与土壤湿度具有负相关性,均未达到显著性水平。相关性在空间分布上有一定差异,降水量与植被指数在大部分地区具有正相关性,与LST、ALBEDO在大部分地区具有负相关性。气温与植被指数、ALBEDO在大部分地区具有正相关性,与LST呈正相关性。地表参数与降水量、气温在年均尺度上的灰色关联度顺序分别为:ALBEDO>土壤湿度>NDVI>LAI>LST,LST>土壤湿度> ALBEDO>NDVI>LAI。

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