摘要
在全球气候变暖的背景下，大小兴安岭作为中国东北地区多年冻土的主要分布区，更加容易受到气候变化的影响。地表温度作为气候变化的衡量指标，通过直接作用于下垫面的反射率以及土壤中的水分含量和热量来影响气候的变化，因此精确反演地表温度，可为冻土退化及冻融变化的研究提供参考。目前现有的遥感影像无法获取兼具高时间、高空间分辨率的地表温度数据产品，对高时间分辨率、低空间分辨率的地表温度数据进行降尺度来提高数据精度是当前研究中的常规方法。因此，本文利用MODIS地表温度数据通过Hants算法对数据重建后，采用随机森林降尺度模型来提升地表温度数据的精度。在高精度数据的基础上对大小兴安岭2010-2021年的地表温度进行时空变化分析并研究地表温度空间分布的影响因素，对进一步了解冻土区地表温度的演变规律和形成机制、分析冻土退化问题及冻土区气候变化研究、灾害监测等都有非常重要的意义。主要结论如下: (1)通过Hants软件对地表温度数据进行重建，重建结果的MAE和RMSE分别为0.91、1.37,拟合程度R2为0.81,数据重建结果良好。采用随机森林模型将重建后的地表温度数据进行降尺度，将空间分辨率从1000米降尺度到250米，降尺度结果与实际地表温度数据的MAE和RMSE分别为0.83、1.26,拟合程度R2为0.77。降尺度后的影像能更精确描述地表温度的空间差异，并呈现出地表温度空间分布的细节。 (2)在时间变化上，2010-2021年间大小兴安岭的年均地表温度和月均地表温度均呈上升趋势，其中年均地表温度总体上增长了2.46℃,且2010-2021年大小兴安岭的月均地表温度中1月、2月、3月、4月、7月、11月、12月的地表温度呈明显的上升趋势。在空间变化上，2010-2021年间大小兴安岭的年均地表温度呈现明显的区域性特征，大小兴安岭山脉处于高纬度、高海拔地区且分布着大面积的森林，地表温度相对较低，而松嫩平原和呼伦贝尔草原因为受其植被覆盖与裸地的影响，地表温度较高。利用趋势分析法对大小兴安岭2010-2021年的年均地表温度数据进行分析，得出整个大小兴安岭的年均地表温度呈上升趋势，且研究区内年均地表温度上升的区域面积达88.5％,从空间分布上可以明显的看出呼伦贝尔草原和大兴安岭山脉部分地区的年均地表温度上升显著，年均地表温度显著上升的区域面积达9.3％。 （3）大小兴安岭地表温度空间分布受到纬度、DEM、海拔、NDVI、地表反射率这5个因素的影响，但这5种变量对地表温度的影响程度有所不同。利用5个参数作为自变量建立多元线性回归模型。分析结果表明在春季和夏季对地表温度空间分布影响较大的因素为DEM、纬度和NDVI,夏季大小兴安岭受季风的影响，气候高温多雨，满足植被生长的需求，夏季的植被覆盖度高，对地表温度的空间分布影响最大，在春季植被覆盖度较低时，对地表温度空间分布影响最大的因素为DEM和纬度。在秋季和冬季对大小兴安岭地表温度影响最大的因素为纬度和地表反射率，受到来自高纬度地区寒冷的西北风影响，地表温度迅速降低，并且高纬度地区太阳高度角较小，影响地表对太阳辐射的吸收，同时积雪覆盖也会影响地表反射率，使得地表温度降低。因此，纬度和地表反射率对秋冬季地表温度的空间分布产生的影响较大。
NETL