斯瓦尔巴群岛夏季地表温度变化遥感监测

发布时间：2019-10-18

　　摘 要：近年来北极温度升高大面积增暖的已是不争的事实。网络上出现很多关于北极增暖全球气候危机的新闻，然而，通过实地探访斯瓦尔巴群岛，使用遥感监测当地的温度变化分析这个话题。本文结合在当地遥感监测的数据和选用的地表温度产品，还原近日网路上北极增暖新闻的真相，并且更加理解北极温度升高的原因。

　　关键词：北极 夏季 遥感监测 温度变化

　　北极地区是地球大气的冷源，在全球气候、天气和环境系统中扮演重要角色。研究表明，北极地区是全球气候变化的敏感区，其增温幅度远大于中低纬度，是全球气候变化研究的热点地区，气候变暖使北极迅速升温，而北极变暖的趋势将使全球极端天气增多。从中国北极黄河站所在斯瓦尔巴群岛新奥尔松地区的观测资料，指出该地区是北极增暖最快的地区，特别是近10年来，2月最高日平均气温经常高于0℃。地表温度是太阳辐射、大气和地球表层之间能量传递和相互作用下的结果，地表温度是许多研究领域，如环境、生态、水文、气候、农业、浅层地温能、热岛效应等不可或缺的重要参数，对斯瓦尔巴群岛的地表温度变化进行遥感监测更有利于我们还原和理解北极温度升高的事实和现象。

　　本 案例 使 用的MOD I S 地 表温 度产品是(Na t io n a l Aeronautics and Space Administration)数据服务网站(https://ladsweb.nascom.nasa.gov/search)提供的Terra卫星平台的MOD11A2产品。级别为L3，大小为1200行×1200 列，时间分辨率为八日，空间分辨率为1 km，投影方式为 SIN投影(即等面积的伪圆柱投影)，覆盖面积约为1100 km×1100 km。为了对斯瓦尔巴群岛年际地表温度变化进行监测，我们选择该地区2000年和2017年7月(夏季)同一对应时刻的两景MOD11A2产品。

　　1 MODIS地表温度产品数据处理：

　　(1)以斯瓦尔巴群岛边界为基准，在ARCGIS软件中对MODIS地表温度产品进行裁剪;

　　(2)亮度值(DN值)转换为地表温度值，公式如下：T-MODIS表温度产品DN值*0.02

　　(3)单位转换，在ARCGIS软件中运用栅格计算工具，将地表温度由K单位转换成单位，公式如下：LT-273.15

　　(4)在ARCGIS软件中对斯瓦尔巴群岛地表温度数据进行数值统计;

　　(5)输出成果图。

　　2地表温度遥感监测分析：

　　在对2000年和2017年7月份地表温度产品分析发现(图1、2)，近年内斯瓦尔巴群岛地表温度在空间分布上有如下特点，年内高温区域主要集中在城市中心所在位置和周边地区，地表温度的分布在城市中心人口密度较大的区域最高，向外围人烟稀少和偏远区域逐步减小，积雪和水体部分温度最低。2000年7月斯瓦尔巴群岛平均地表温度为2.77℃，其中最高地表温度可以达到21.39℃，地表温度小于5℃面积占比达76.58%，地表温度大于10℃面积占比在10%以下;2017年7月斯瓦尔巴群岛平均地表温度为3.90℃，其中最高温度可以达到23.05℃，地表温度小于5℃面积占比较2000年7月减少，为66.67%，地表温度大于10℃面积占比达到了14.04%。从两期不同年份地表温度数据的对比来看，17年间地表温度有显著增加，平均增高了40.79%，瓦尔巴群岛由西斯匹次卑尔根岛、东北地岛、埃季岛、巴伦支岛等组成，从空间上看(图3)，较显著的变化区域主要分布在西斯匹次卑尔根岛的中部和北部、埃季岛的北部和西部，高温引起冰雪融化，覆盖面积减少。

　　从2000年7月和2017年7月两期数据不同温度范围的变化上看(表1)，斯瓦尔巴群岛地表温度小于5℃的面积占比呈现减少趋势，而在大于5℃的面积呈现显著增加。划分5个不同温度阶段分析，斯瓦尔巴群岛地表温度小于0℃的面积占比从2000年7月的22.09%下降到2017年7月的19.17%，减少了2.92%;地表温度介于0℃-5℃的面积占比从2000年7月的54.49%下降到2017年7月的47.5%，减少了

　　6.99%，面积减少程度最大;地表温度介于5℃-10℃的面积占比从2000年7月16.07%上升到2017年7月19.30%，面积占比增加了3.23%;地表温度介于10℃-15℃的面积占比从2000年7月的7.23%上升到2017年7月12.45%，面积占比增加了5.22%，面积增加程度最大;地表温度大于15℃的面积在2000年7月仅为0.12%，到2017年7月占比增加到1.58%。

　　3结语

　　从两期不同年份地表温度数据的对比来看，17年间瓦尔巴群岛地表温度有显著增加，平均增高了40.79%。从2000年7月和2017年7月两期数据不同温度范围的变化上看，地表温度小于5℃的面积占比呈现减少趋势，而在大于5℃的面积呈现显著增加。

　　由此地表温度遥感监测分析我们得出，北极增暖的新闻确实不是凭空捏造而来，而是有事实依据参考。但是我们也无需惊慌，北极增暖也不是一日两日的事情，这是长久以来存在的。从数据来看网传的北极温度上升到零度以上是发生了的。但这一事件从北极温度的格局来看只是一个短时间天气过程。对于它影响并没有到骇人听闻的地步。我们仍需要稳扎稳打，做好预防工作，保护北极的气候和生态环境。

　　参考文献

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