内蒙古清水河县林地地表温度...空格局演变及其发展趋势研究_闫伟岳.pdf

第 44 卷 第 1 期2023 年1 月Vol.44 No.1Jan.2023内蒙古清水河县林地地表温度时空格局演变及其发展趋势研究闫伟岳，阿如旱*，秦富仓（内蒙古农业大学沙漠治理学院，呼和浩特 010011）摘要：以内蒙古清水河县为研究区，选取2000年、2005年、2010年和2015年4期Landsat影像，根据中国土地利用/土地覆盖遥感监测数据分类系统，将林地类型分为有林地、灌木林、疏林地和其他林地，采用ENVI5.0和ArcGIS10.3软件与单窗算法、CA-Markov和GeoDetector模型获取林地类型空间信息和地表温度空间分布信息，分析了林地类型和林地地表温度时空演变趋势及其相关性。结果表明：2000年2015年林地地表温度空间格局变化呈现为次高等温度区覆盖范围自西北向东南部扩延；2000年2015年不同等级温度范围占地面积平均变化动态度先升后降，且林地地表温度空间分布呈现自西北向东南逐步递减趋势；2015年2030年各时段各类温度分区的面积变化平均动态度水平呈升-降的变化趋势，空间演变模拟分布形态呈现西北部高温区向东南部持续扩散的变化趋势；林地类型的地表温度属性均值的年均水平大致为其他林地疏林地灌木林有林地，林地郁闭度与地表温度空间分布之间存在一定的负相关关系。关键词：地表温度；林地类型；清水河县中图分类号：Q948.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3575（2023）01-0052-08Evolution of Spatial and Temporal Patterns of Forest Land Surface Temperature and Its Development Trend in Qingshuihe，Inner MongoliaYAN Weiyue，Aruhan*，QIN Fucang（College of Desert Control Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010011，China）Abstract：Taking Qingshuihe，Inner Mongolia as the research area，four periods of Landsat images in 2000，2005，2010，and 2015 were selected，and the forest land types were classified into wood lands，shrub forests，sparse woods，and other forest lands，accord-ing to the Chinese land use/land cover remote sensing monitoring data classification system.By using the ENVI5.0 and ArcGIS10.3 software，the single window algorithm，and the CA-Markov and GeoDetector models，the forest type information，spatial informa-tion，and the surface temperature distribution information were obtained，the types of forest land，the forest land surface temperature space-time evolution trend and its correlation were analyzed.The results showed that，the spatial pattern change of forest land sur-face temperature from 2000 to 2015 was characterized by the expansion of the coverage area of the sub-higher temperature zone from northwest to southeast.The average change in the dynamic attitude of the area of different grades of temperature ranges from 2000 to 2015 increased first and then decreased，and the spatial distribution of forest land surface temperature showed a gradually decreasing trend from northwest to southeast.The average dynamic attitude level of the area change of various temperature zones in different peri-ods showed an ascending-descending trend from 2015 to 2030，and the spatial evolution of the simulated distribution pattern showed a continuous diffusion trend from the high temperature region in the northwest to the southeast.The annual average level of the mean value of surface temperature attributes of all forest land types was roughly other forest lands sparse woods shrub forests wood lands，and there was a negative correlation between the forest land canopy density and surface heat effect distribution.Key words：Surface temperature；Forest land type；Qingshuihe County地表温度是衡量地表能量时空分布的重要参数1，植被覆盖度作为影响地表温度的重要地表要素2，揭示区域覆被类型的地表温度时空分异规律对于实现生态环境系统良性循环具有现实意义。林地是以树木资源为主的具备多种重要生态功能的生物体3，是所有植被下垫面的总称4。关于区域林地覆被与地表温度关系研究主要集中于城市市区及其外围区域内的植被结构指数、小微气候模式等因素对城市热岛效应的影响，植被生产力与气候变化间关系5、归一化植被指数（NDVI）对地表温度或生物环境的影响6-7、植被的树干高度、垂直覆盖度与地表温度相关性8-9、覆被类型的热环境贡献度10、采用CA-Markov、SCA-MC等动态预测地表温度模式变化11-12、运用城市微气象模拟工具 ENVI-met对市区内局部空间不同植被类型进行改善热性能分析13-15等。以往研究所选取的典型试验区域多为大型城市市区或社会经济地位突出的城市群地区，而关于DOI：10.16853/ki.1009-3575.2023.01.007内 蒙 古 农 业 大 学 学 报（自 然 科 学 版）Journal of Inner Mongolia Agricultural University（Natural Science Edition）收稿日期：2020-02-27基金项目：国家自然科学基金项目“砒砂岩区裸露基岩-土壤复合坡面侵蚀过程研究”（41967008）作者简介：闫伟岳（1994），女，蒙古族，硕士研究生，主要从事土地信息技术方面的研究；为通信作者，阿如旱E-mail：第 1 期闫伟岳，阿如旱，秦富仓：内蒙古清水河县林地地表温度时空格局演变及其发展趋势研究某一城市周边乡村腹地的植被群落与气候环境变化之间相关关系研究案例则较为鲜见。现有研究中对于各类植被属性指标的监测记录和量化分析多限于研究区某一局部空间的样本区域，且时间跨度也较短，往往通过运用数据插值或统计分析模型方式，以局部样本观测结果推测研究区总体变化趋势。因此，随着近几十年来全球各地气温普遍上升，区域气候环境变化异常现象日益增多。为实现非城市地区不同属性的植被类型地表温度长期动态变化的合理预测，以清水河县为研究区域，利用2000年2015年的 4期遥感影像提取林地分类数据和地表温度空间数据，采用CA-Markov空间模拟工具对未来2015年2030年的林地植被地表温度时空变化进行预测，结合不同林分类型的温度效应，以期为调整植被类型空间布局来延缓地表温度上升态势提供切实可行的理论依据。1材料与方法1.1研究区概况清水河县位于内蒙古中南部、呼和浩特市市域南端，自东南至西南边缘接壤区旗县依次为山西省朔州市市辖区、偏关县等，西与鄂尔多斯市准格尔旗相接，隔黄河相望，北与呼和浩特市和林格尔县、托克托县毗邻，地理位置为 111 21 4511227 30 E、39 35 0040 11 30N，行政区划总面积近2 859 km2。地貌类型以丘陵为主，地势呈现为东南向西北趋缓，且海拔在9601 837 m之间。研究区地处中温带，属典型的半干旱大陆性气候，2000年2015年月均气温为7.889，年内高温时段集中于5月7月，年均无霜期天数为146 d。月均降水量与蒸发量分别为35.246 mm、214.767 mm。水域属黄河水系右岸支流，主要河流有黄河、浑河、清水河等。2015 年底，清水河县林地总面积是2 101.023 km2，占总土地面积的 73.488%，林地覆盖植被类型以灌木林地为主。全县大部分地区土壤类型以栗钙土为主。下辖5乡3镇，2015年末户籍人口总数达到 14.205 万人。同年全社会就业人员为 5.073 万人，人均生产总值为 7.585 万元，同比增长7.4%。1.2数据来源选取地理空间数据云网站（）的2000年6月30日、2005年5月11日、2010年7月12日3 期 Landsat-5TM 影像及 2015 年 9 月 12 日的 Land-sat-8OLI/TIRS 影像，各期影像行列号均为 126-32、126-33和127-32，云量值均在0%1%间。通过EN-VI5.0和ArcGIS10.3平台，以111E为中央经线，采用CGCS2000投影坐标系，校正遥感影像。遥感影像与林地地表温度反演结果图像空间分辨率均设为100 m100 m。林地覆被分类体系参照中国科学院资源环境科学数据中心（http：/）提出的中国土地利用/土地覆盖遥感监测数据分类系统，即研究区林地的二级类型主要为有林地（林分郁闭度30%）、灌木林（林分郁闭度40%）、疏林地（10%林分郁闭度30%）和其他林地（林分郁闭度疏林地灌木林有林地，即其他林地和疏林地的地表温度平均水平较高，其年均属性均值分别为表2研究区下辖乡镇地表不同等级温度范围平均动态度%Table 2Average dynamic attitudes of different temperature ranges in the towns under the jurisdiction of the study area单位：%模拟时段2015年2020年2020年2025年2025年2030年合计喇嘛湾镇-3.789-0.238-0.888-1.723宏河镇-0.346-0.482-0.1851.317五良太乡-0.7590.225-0.6822.175城关镇2.8