南京夏季城市热岛变化的遥感与模拟研究

摘要

本文利用2000年-2008年南京夏季晴空MODIS地表温度产品(MOD11A2)，以及同期MODIS L1B数据，采用劈窗算法生成地表温度，对比分析了南京热岛时空、热岛区面积变化特征，并评估了MODIS资料的反演精度。另外在WRF模式MODIS下垫面资料下分别耦合多冠层、单冠层和平板模式模拟2007年8月1日南京地区气象场，分析不同城市冠层方案对南京温度场、风场的模拟效果。并用USGS、MODIS下垫面资料分别耦合多冠层模式，研究下垫面的变化对南京城市热岛的影响。得到如下结论：
　　 (1)通过对MODIS资料精度、南京时空、热岛区面积变化特征的研究表明：MOD11A2资料的精度略高于MODIS L1B反演资料，MODIS资料的地温的空间分布型态与实际接近；MOD11A2、MODIS L1B数据的地表温度2000年-2008年都反映了南京热岛效应，热岛区呈“摊饼式”扩大趋势，热岛面积呈起伏增加趋势，但基于MODIS L1B数据的扩大范围比基于MOD11A2数据的明显很多。
　　 (2)不同城市冠层方案对南京夏季气象场模拟效果分析表明：多冠层方案对近地面气温、10m风场的模拟结果最好，尤其是对城市地区夜间模拟的改进；地表热通量是影响白天近地面气温的主要因素，城郊能量平衡分量差异是导致城市热岛效应的主要原因。
　　 (3)不同下垫面WRF模式的模拟表明：南京城区下垫面的扩张使该地区近地面气温升高，其中城区扩张区域夜间升温明显；热岛强度增强；城区10m风速减弱，其中城区扩张区域最明显。城市低层上空水平风速减小。城区垂直风向改变，风速增加，白天增加大于夜间；下垫面的变化导致了城区湍流动能空间结构的变化以及强度增强，其中白天的增加比夜间大；并且影响着城市、郊区的不同时刻大气层结稳定度的变化，使城市地面位温升高了1K-1.5K，对城市的影响作用大于郊区。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1基于卫星遥感数据的研究进展

1.2.2基于数值模拟的研究进展

1.3本文研究内容

本章参考文献

第二章资料和方法简介

2.1资料简介

2.2理论和方法

2.2.1分裂窗算法

2.2.2 MODIS地表温度产品介绍

2.2.3 WRF模式中冠层结构介绍

本章参考文献

第三章南京夏季近十年热岛演变的遥感研究

3.1引言

3.2 MODIS数据地表温度反演精度评估

3.3热岛的时空演变分析

3.4本章小结

本章参考文献

第四章WRF模式不同城市冠层方案对南京城市气象场模拟效果分析

4.1引言

4.2模拟方案的选择

4.3不同城市冠层方案对南京城市气象场模拟效果分析

4.3.1温度场的模拟效果分析

4.3.2风场的模拟效果分析

4.4不同方案温度模拟效果差异成因探讨

4.5本章小结

本章参考文献

第五章南京城市下垫面变化对热岛影响的模拟研究

5.1引言

5.2试验方案

5.3模拟结果分析

5.3.1对近地面气温的影响

5.3.2对热岛强度的影响

5.3.3对风场的影响

5.3.4对湍流动能的影响

5.3.5对大气稳定度的影响

5.4本章小结

本章参考文献

第六章总结与讨论

6.1主要结论

6.2讨论

致谢