秦嶺山地氣溫直減率時(shí)空差異及氣溫變化趨勢(shì).pdf

1、在評(píng)估山地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的過(guò)程中，作為氣溫要素的重要輸入?yún)?shù)，氣溫直減率（γ）的精確性直接影響到相關(guān)科研工作的真實(shí)性和可靠性。本文基于11個(gè)分布于秦嶺主峰太白山(3771.2m)南北坡和不同海拔梯度的標(biāo)準(zhǔn)氣象站點(diǎn)2013～2015年的實(shí)測(cè)每日平均氣溫資料、1959～2015年秦嶺山地32個(gè)氣象站點(diǎn)每月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)和25m*25m空間分辨率的DEM，研究了秦嶺太白山氣溫直減率的時(shí)空變化規(guī)律，并針對(duì)Landsat8影像運(yùn)用輻射方程傳

2、輸法進(jìn)行瞬時(shí)地表溫度場(chǎng)的反演，利用窗口差分法推導(dǎo)秦嶺太白山氣溫直減率場(chǎng)，通過(guò)GIS空間分析技術(shù)定性和定量地探究了太白山氣溫直減率的空間分布特征和影響因素。在各月γ的基礎(chǔ)上，獲取了秦嶺山地近57年來(lái)的氣溫柵格數(shù)據(jù)集，并揭示了氣候變暖背景下秦嶺地區(qū)氣溫的時(shí)空變化特征，為該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)研究奠定基礎(chǔ)。研究獲得如下結(jié)果和進(jìn)展:
　　(1)2013～2015年秦嶺太白山年均γ北坡均大于南坡，年均γ北坡隨海拔變化表現(xiàn)出一定的差異性，而南坡

3、相對(duì)穩(wěn)定。
　　秦嶺太白山氣溫隨海拔上升呈極顯著下降趨勢(shì)，且三年年均γ波動(dòng)很小。2013、2014和2015年南、北坡年均γ分別為0.508℃/100m和0.522℃/100m、0.502℃/100m和0.515℃/100m、0.487℃/100m和0.501℃/100m。三年北坡γ平均為0.513℃/100m，南坡γ為0.499℃/100m。
　　年均北坡γ隨海拔變化表現(xiàn)出一定的差異性，在較低海拔區(qū)(≤2000m)和山頂高

4、海拔區(qū)(≥3000m)γ偏高，中部海拔區(qū)(2000～3300m)γ偏低，而南坡較為穩(wěn)定。
　　(2)在季、月時(shí)間尺度上γ均存在明顯差異，且南、北坡變化趨勢(shì)不一致。
　　在季尺度上，γmax出現(xiàn)在南、北坡的時(shí)間不一，北坡出現(xiàn)在夏季，為0.619℃/100m，而南坡出現(xiàn)在春季，為0.546℃/100m;而γmin均為冬季，南北坡分別為0.449℃/100m和0.390℃/100m。各季節(jié)γ在南、北坡亦有差異，在春季和夏季，北坡γ

5、均大于南坡，而冬季相反，北坡小于南坡，秋季幾乎無(wú)差異。在月尺度上，南、北坡γ有較大的差異，北坡變化幅度大于南坡;月均溫相對(duì)高的月份（5～9月）γ較高，且北坡大于南坡，而月均溫相對(duì)低的月份（11～12、1～2月）γ較小，且北坡γ小于南坡。
　　(3)所獲得的γ較為客觀地反映了太白山氣溫隨海拔變化的規(guī)律性，是定量研究秦嶺山地氣候變化及其生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)等的基礎(chǔ)理論資料。
　　對(duì)所得γ進(jìn)行一致性分析表明，連續(xù)三年平均γ無(wú)顯著差異，將2

6、013、2014和2015年各時(shí)間尺度上的γ進(jìn)行均值化處理，可更準(zhǔn)確地表征秦嶺太白山各時(shí)間尺度上氣溫直減率的實(shí)際狀態(tài)。
　　根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的差異性檢驗(yàn)可知，2013～2015年屬于全球氣候變化下的正常氣候。所選兩站點(diǎn)連續(xù)三年內(nèi)月均溫變化趨勢(shì)與57a來(lái)1～12月平均氣溫變化趨勢(shì)亦表現(xiàn)出很高的一致性。因此由太白山11個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫?cái)?shù)據(jù)所得的γ符合近60a來(lái)氣候變化下的氣溫隨海拔變化的普遍規(guī)律。此外，基于本文各月γ，通過(guò)O-Krigin

7、g法模擬山地氣溫場(chǎng)，經(jīng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)可知，平均誤差僅為0.56℃，且絕大多數(shù)誤差在1℃以內(nèi)，說(shuō)明了本文γ在整個(gè)秦嶺山地范圍具有普遍適用性。
　　(4)秦嶺太白山γ在山脊和山谷附近表現(xiàn)出高直減率條帶，且隨坡向（陽(yáng)坡-半陰陽(yáng)坡-陰坡）逐漸變大。
　　采用輻射傳輸方程法針對(duì)Landsat8TIRS反演的地表溫度在一定程度上反映了氣溫的現(xiàn)實(shí)分布格局。秦嶺太白山γ的空間分布與山體、溝谷走向大體一致，在山脊、山谷及北坡低海拔處表現(xiàn)出較高值

8、，而中海拔區(qū)γ相對(duì)較低。高、中、低海拔區(qū)γ分別為0.913℃/100m、0.471℃/100m、0.755℃/100m。坡向?qū)Ζ梅植嫉挠绊懕憩F(xiàn)為從陽(yáng)坡至陰坡逐漸增大，陽(yáng)坡、半陰陽(yáng)坡、陰坡依次為0.515℃/100m、0.541℃/100m、0.617℃/100m。
　　(5)近57年來(lái)秦嶺山地年均溫占92.1％的像元表現(xiàn)出顯著上升趨勢(shì)，春、冬季氣溫的上升貢獻(xiàn)最大，且在空間上存在極顯著的增溫中心。
　　近57年來(lái)秦嶺山地平均氣

9、溫為10.49℃，南坡高于北坡。在年尺度上，秦嶺山地年均溫增長(zhǎng)率為0.186℃/10a，北坡氣溫傾向率(0.217℃/10a)高于南坡(0.178℃/10a)，且北坡氣溫突變年份（1994年）早于南坡（1997年）;全區(qū)域有92.1％的像元達(dá)顯著性增溫水平(P≤0.05)，并在太白山及陜南商洛市的鎮(zhèn)安和柞水一帶表現(xiàn)出極顯著的增溫中心。
　　春季和冬季增溫最明顯，分別占97.1％和96.1％達(dá)到顯著性水平，春季南北坡氣溫傾向率分別為