基于MODIS的新疆地表温度时空变化特征分析

地表温度(LST)作为陆地环境相互作用过程研究中的重要地学参量,其时空分异与下垫面属性、地形地貌格局等息息相关。本文基于2000—2020年MOD11C3数据,采用GIS空间分析、空间重心模型及改进的半径法等手段,对新疆地区月、季、年及昼夜等序列时空尺度LST的分布特征及变化趋势进行研究,并借助LUCC、DEM等多源遥感数据进一步探讨各类下垫面、不同地貌单元及部分典型区域的LST垂直递减率、增减温及热(冷)岛效应等地理特征。结果表明:(1)研究期间新疆年均LST为9.45℃,呈减温和增温趋势的区域分别占研究区面积的13.3%和86.7%,增温区域占绝大部分,故近20年研究区整体呈升温趋势(0.024℃·a-1),较全国高出约0.01℃·a-1,其中春季增幅最大,冬季次之;夜间LST变化明显强于白天,春、夏两季昼夜温差均大于23.7℃,而冬季最小(约15℃);研究区年际高、低温重心迁移轨迹大多分布于LST变幅较大区域,各月LST空间分布及高低温重心转移轨迹均表现出以7月为中点的年内强对称性规律。(2)不同下垫面地表冷热环境空间分布差异较显著。其中以荒漠和裸土为主的未利用地年均LST最高(13.42℃)且昼夜温差最大(23.6℃),高寒区冰川年均LST最低(-7℃)且昼夜温差(14.3℃)最小,其他下垫面年均LST在2.6~11℃之间,昼夜温差较小且较一致(平均16.75℃)。(3)东西走向的“三山夹两盆”地貌结构,使新疆LST的纬度地带规律被大幅削弱。研究区各山区(群)LST垂直递减率不尽相同,地处较高纬的阿尔泰山递变(0.63℃/100 m)最明显,山体高大的帕喀昆阿山群递变(0.57℃/100 m)次之,天山山脉递变(0.54℃/100 m)最小。另外各山区(群)山麓处均出现了不同程度的逆温现象,而山腰处LST垂直递减率线性拟合效果最佳。(4)本研究所选取的部分典型城市大都表现出不同程度的热岛效应。其中乌鲁木齐市热岛效应最为强烈,伊宁市其次,哈密市最微弱,而阿克苏市则表现出绿洲城市冷岛效应,但各城市热(冷)岛效应均存在一定环数(8环)范围的冷、热岛足迹。