温度与降水遥感定量反演及对植被指数影响研究

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全球气候变化使人们对生态环境愈发重视,尤其是气候和植被。东北地区是我国重要的农林生产基地,是温水的敏感区,因此对于其长时间尺度下的动态变化监测是很有必要的。基于此,本文以东北区遥感和站点的温度、降水日资料为数据源,估算了不同时间尺度下对应两种数据之间的最优对应关系模型;以最优关系采用2000—2018年温度、降水的月遥感数据获取了对应时段的年均气温和年降水;并采用相关分析的方法对年尺度的气温、降水与植被指数(NDVI)之间的关系进行了研究,结果如下:(1)MODIS遥感数据中的地表温度可以较好的反演日、月、季、年尺度观测站的平均气温。(1)日尺度:反演效果依次为平均温>最低温>最高温,平均温下的拟合优度及验证精度最好(r2=0.976,RMSE=2.2986℃、MAE=1.7909℃)。(2)月尺度:10月的模型表现最佳(r2、RMSE、MAE分别为0.9851、0.5145℃、0.4162℃),8月的最差(r2、RMSE、MAE分别为0.8324、0.9214℃、0.7327℃)。(3)季尺度:4个季节的反演估算验证精度均较高,r2均大于0.89、RMSE和MAE小于1℃。(4)年尺度:估算效果最佳(k=0.978,r2=0.974),RMSE和MAE均小于0.5℃。(2)IMERG遥感数据产品在模拟季、年尺度的降水时表现较好,而在日、月尺度下的模拟效果有待提升。(1)日尺度:日降水量的反演范围是075 mm,拟合效果较差(r2=0.1351),量级频数分析中无雨及小雨的准确率较高。(2)月尺度:存在高降水量低估的现象(10月除外),10月效果最好(k=0.9514),3月最差(k=-36.0698)。(3)季尺度:四季的拟合效果均较好(r2在0.87920.9351间),夏季降水量估算最好(MAE=4.3698 mm),冬季最差(MAE=30.0149 mm)。(4)年尺度:年降水量范围是1001100mm,拟合估算效果最好(r2=0.8476,RMSE=89.9179 mm,MAE=67.3797 mm)。(3)2000—2018年间东北地区NDVI、气温及降水的变化规律表现为:(1)NDVI整体呈波动上升趋势(增速为0.0025?a-1,p<0.01);空间上,NDVI呈增长趋势的面积占比为84.98%,增长率为00.005的部分面积最大,低于-0.05的部分面积最少。(2)气温在19年间整体呈波动上升趋势(增速为0.0296℃?a-1);空间上,气温呈降低趋势的面积占比更多(52.95%),变化趋势处于-0.50的面积最大,高于1的面积最少。(3)降水随时间呈波动上升趋势(增速为6.9587 mm?a-1);空间上降水量呈增长趋势的区域占比为94.43%,其中57.5的区域最大,低于-5的面积最少。(4)2000—2018年年均温、年降水和NDVI的相关系数的范围分别为-0.930.98和-0.880.95。气温和降水对NDVI的影响分别主要呈负相关和正相关关系,且相关不显著的区域最大。气温对植被指数影响较大区域主要在东北地区的西南部,吉林省和黑龙江的中部,小兴安岭及长白山的部分地区等,呈极显著相关;降水对植被指数影响较大的区域主要在东北地区的中部及西南部,极显著相关。
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