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地表温度是指受大气影响下的陆地表层的温度。地表温度是影响土层热状态的关键参数,在研究不同类型冻土分布以及活动层冻结融化动态的基础数据。常规方式获取地表温度数据主要是野外实际测量和利用气象站地表温度观测仪持续观测地表温度数据。随着遥感技术的发展,NASA官网制作的供大家下载的MOD11A1地表温度产品具有空间连续性高的优点。但在冬季,冻土区气候寒冷多降雪的条件会导致产品无法准确识别云与雪所带了的混淆而产生大量数据缺失。东北地区是中国的高纬冻土区,冻土区内气候要素复杂多变,其中积雪是冻土区内最常见的地表景观,对冻土区的环境以及人类活动产生重大的影响。积雪作为冰冻圈的重要组成部分,对地面有保温作用,在消融时又吸收热量降低地面温度,影响冻土发育。Modis地表温度数据由于光学遥感在积雪面穿透力弱的缘故,无法获取真实的地表温度,只能得到积雪表面的温度。 本文利用逐日中国雪深长时间序列数据集、MODIS数据、气象站点观测数据,根据劈窗算法得到了地表温度数据,同时建立了随积雪深度变化的雪下真实地表温度模型,利用模型将算法所得到的雪表温度模拟积雪下的真实地表温度,结果如下: (1)通过将地表下垫面分为植被、裸土、水体、积雪等常见的东北冻土区地表类型,将四期MODIS1B卫星影像(少云或无云的)利用劈窗算法进行反演。为验证劈窗算法在东北冻土区的适用性,利用气象站点观测的地表温度数据对反演结果进行验证,并和MODIS温度产品分析对比。结果表明,该方法反演得到的地表温度空间分布结果与气象站点实测数据在误差方面较小,平均绝对误差仅为1.24℃。 (2)在冬季,当有积雪存在的情况下,地表温度反演结果与产品的误差都会增加,且MODIS地表温度产品会因为云与雪的混淆而导致数据的缺失。利用劈窗算法,得到的地表温度反演数据不仅与地表温度产品在空间分布趋势的一致性较高,且弥补了Modis地表温度产品的缺陷—因为云和积雪的混淆而导致的地表温度产品数据的缺失。 (3)积雪的存在改变了地表反射率,从而影响了地表温度。利用2011~2012逐日积雪深度数据和MODIS地表温度产品,结合气象站点实测地表温度数据,建立了随积雪深度变化的温度模拟模型,在12月、1月、2月这三个月份当中,积雪深度与雪面温度和地表温度的差值都有着较高的相关性,都高于0.8。其中在十二月的相关性最高,R2达到了0.887。随着积雪深度的增加,积雪对地面的保温作用逐渐显现。在积雪深度0~10cm阶段,积雪对地表的保温作用不太明显,尤其是在二月份,部分地区温度较高,积雪的存在不够稳定,在融化的时候吸收地表热量,对地面起到冷却的作用。当积雪深度大于10cm的时候,基本都是对地表起到保温的作用,保温效果增加。 (4)利用2013年的地表温度数据进行验证,模型模拟获得了较好的结果。模型模型模拟结果较原来MODIS地表温度产品精度有了大幅度的提高,12月、1月、2月月平均地表温度与气象站月平均地表温度的误差由原来的8.08℃、13.2℃、8.14℃减少为0.2℃、0.45℃、0.47℃。