研究背景：地表反照率(land surface albedo, LSA)是地表反射与入射的太阳辐射之比，描述大气下边界的辐射传输，反映地表能量的收支状况。这种辐射传输的微小变化会对地表辐射收支和能量平衡产生影响，从而改变区域和全球气候，是重要的陆面参数之一。因此，探究地表反照率的驱动要素具有重要意义。目前对地表反照率驱动因素的研究主要选取叶面积指数、土壤水分、气温、降水和土地利用类型这5种因子，能够较详尽地反映贵州省地表反照率的变化。上述指标可分为自然因子和人为因子两大类, 自然因子类指标可选择的较多，均能较好地反映对地表反照率的影响，但人为因子类指标较为单一，导致对地表反照率影响的分析结果存在一定的误差，因此揭示人类活动对地表反照率的影响是一大难题。现有研究中多以单独分析各因子对地表反照率的定性影响为主，对于自然与人为两大类因素对地表反照率的综合影响及其子因素的单独影响，定量化的研究较为薄弱。
成果名称：基于MODIS数据探讨自然因子和人为因子对贵州省地表反照率演变的贡献
成果作者：陈淋淋，刘绥华，邓玲玲，等
成果简介：为量化自然因子和人为因子对贵州省地表反照率的相对贡献及对其变化的影响, 基于2001—2022年MCD43A3数据集反演地表反照率，通过 Theil-Sen斜率算法、Mann-Kendall显著性检验和 Hurst指数方法，对地表反照率过去和未来的演变趋势进行分析。在此基础上，结合自然因子和人为因子数据集，利用偏相关分析、残差分析和岭回归分析，对影响地表反照率变化的因素进行量化和分类得到以下结果。1) 在时间视角上，2001—2022年地表反照率呈波动性下降趋势，平均下降速率为 3.699×10−5 a−1，2001—2003年下降速率最大, 为0.0045 a−1；在空间视角上，地表反照率呈东北部地区下降、西北部地区上升、研究区60.16%面积的区域下降的趋势，未来继续以下降为主。2) 在对自然因子的响应方面，地表反照率与气温及叶面积指数(LAI)正相关，与降雨量及土壤水分负相关，空间上LAI是影响其分异的主导因素，时间上土壤水分是影响其分异的主导因素。3) 自然因子的变化和人类活动对地表反照率的变化产生双重影响，总体上以抑制为主，研究区60.17%面积的区域受两者共同驱动。相对贡献率的排序为土壤水分(35.23%)>LAI (23.96%)>土地利用(18.65%)>气温(12.03%)>降水(10.13%)。
成果图表：
图1 贵州省高程分布
图2 2001—2022年LSA的变化趋势
图3 Hurst指数和LSA未来变化趋势的空间分布
图4 2001—2022年LSA真实值与预测值的相关性
图5 2001—2022年自然因子和人为因子对LSA变化的影响
图6 2001—2022年贵州省自然因子变化趋势的空间分布
图7 LSA与自然因子的偏相关系数
图8 LSA与自然因子相关性的显著性检验结果
图9 2001—2022年LSA变化驱动因素的空间分布
图10 2001—2022年自然因子和人为因子对LSA变化贡献率的空间分布
图11 2001—2022年自然因子(气温、降水、土壤水分和 LAI)和人为因子(土地利用变化)对LSA的相对贡献率
表1研究数据基本信息 数据 | 时间分辨率/天 | 空间分辨率/m | 时段 | 来源 | MCD43A3 | 16 | 500 | 2001—2022年 | 美国航空航天宇航局(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/) | MCD15A2H | 8 | 500 | 2001—2022年 | 美国航空航天宇航局(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/) | 年均气温 |
| 500 | 2001—2022年 | 中国气象数据网(http://data.cma.cn/) | 月均土壤水分 |
| 1000 | 2001—2022年 | 国家青藏高原科学数据中心中国 土壤水分数据集(https://data.tpdc.ac.cn/) | 年累积降水量 |
| 500 | 2001—2022年 | 中国气象数据网(http://data.cma.cn/) | 年均土地利用 |
| 30 | 2001—2022年 | 武汉大学黄昕研究组(https://zenodo.org/records/8176941) | DEM 数据 |
| 30 | 2022年 | 地球观测数据平台(earthdata.nasa.gov/) |
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表2 LSA变化驱动因素的判别依据及贡献率计算方法 θa | θv | θc | 驱动机制 | 相对贡献率计算方法 | 自然因子 | 人为因子 | >0 | >0 | >0 | 双重机制驱动改善 | |θc|/(|θc|+|θv|)×100 | |θv|/(|θc|+|θv|)×100 | >0 | <0 | 人为因子驱动改善 | 0 | 100 | <0 | >0 | 自然因子驱动改善 | 100 | 0 | <0 | <0 | <0 | 双重驱动退化 | |θc|/(|θc|+|θv|)×100 | |θv|/(|θc|+|θv|)×100 | <0 | >0 | 人为因子驱动退化 | 0 | 100 | >0 | <0 | 自然因子驱动退化 | 100 | 0 | 说明: θa，θv和θc分别为LSA的实际值、残差(即人为因子)和预测值(即自然因子)的变化斜率。 |
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项目资助：该研究得到了国家自然科学基金(42161029)和贵州省科技计划项目(黔科合基础-ZK [2022]一般278)资助。
期刊简介：《北京大学学报(自然科学版)》创建于1955年12月, 是北京大学主办的自然科学(包括技术科学)综合类学术性刊物，由北大核心、CSCD、EI收录。主要刊登基础科学、应用科学及交叉科学等领域的研究成果及综述性文章。由北京大学理工科的50名教授组成编委会, 负责确立学报的办刊宗旨及审定论文的学术质量。自1995年以来, 《北京大学学报(自然科学版)》获得国家级、教育部、北京市及其他奖励若干项:中科双高期刊;第二届全国优秀科技期刊;第三届(2005)国家期刊提名奖期刊;中国科技期刊卓越行动计划入选项目。
第一作者简介：陈淋淋（2000-），女，贵州遵义人，贵州师范大学地理与环境科学学院2023级地图学与地理信息系统专业硕士研究生，2025年研究生国家奖学金奖获者。2024年获研究生一等学业奖学金、校级“优秀学生干部”等荣誉。主要研究方向为地表反照率影响因素研究。在研期间取得代表性研究成果如下：
[1]陈淋淋, 刘绥华, 邓玲玲，等. 基于 MODIS 数据探讨自然因子和人为因子对贵州省地表反照率演变的贡献. 北京大学学报（自然科学版） 2025, 61（04）, 719-732.
导师简介：刘绥华(1977-)，男，汉族，湖南省邵阳市人，副教授，硕士生导师。主要从事山区定量遥感方面的研究。主持国家自然科学基金2项：“喀斯特环境下的地物光谱与典型地物识别研究”(61540072)和“山区地形下的贵州地表反照率时空变化研究”(42161029)。
成果链接：本期推送“基于 MODIS 数据探讨自然因子和人为因子对贵州省地表反照率演变的贡献”
文章原文链接：https://xbna.pku.edu.cn/fileup/0479-8023/HTML/2025-4-719.html
一审（校）：陈淋淋；二审（校）：张蕾、范艺馨；三审（校）：赵翠薇
