基于MODIS数据的江西省农业旱情遥感监测方法研究

MODIS传感器具有较高的时间分辨率、光谱分辨率以及适中的空间分辨率,其数据产品被广泛应用于大范围、长时期、动态的干旱监测.针对江西省农业种植以水稻为主的特点,借鉴已有遥感监测模型,选用2000~2008年MODIS数据产品及相关旱情资料进行分析,建立了适合江西省的遥感旱情监测模型,并用2003年江西干旱的实例验证此模型.结果显示,该模型能较好地用于大范围的旱情定性监测.     

MODIS数据处理平台在旱情监测中的应用研究

研究基于MODIS(中分辨率成像光谱仪)数据和降水信息,结合地面实测数据进行区域的旱情监测.搭建了基于网格技术的MODIS数据处理平台,对遥感数据进行前期加工,利用水文气象信息,通过分析和选取合适的干旱因子构建遥感干旱综合监测模型.建立了干旱综合监测数据处理系统,初步实现了MODIS数据自动处理和旱情分析的过程.     

MODIS数据处理平台在旱情监测中的应用研究

研究基于MODIS（中分辨率成像光谱仪）数据和降水信息,结合地面实测数据进行区域的旱情监测。搭建了基于网格技术的MODIS数据处理平台,对遥感数据进行前期加工,利用水文气象信息,通过分析和选取合适的干旱因子构建遥感干旱综合监测模型。建立了干旱综合监测数据处理系统,初步实现了MODIS数据自动处理和旱情分析的过程。     

基于 MODIS 影像分析的关中地区干旱监测

以 MODIS 数据为基础资料, 以归一化干旱指数(NDDI) 作为干旱监测指标, 通过预处理、 波段运算、 影像分类 分析和分类后处理等过程, 实现对关中地区的旱情监测。根据监测得到的各区县不同程度的干旱面积, 通过赋权计 算得到各区县的综合干旱程度, 为区域主动应对、 抵御干旱奠定了基础。结果显示, 在监测时间点, 关中地区的 30 个区县中仅有西安、 宝鸡、 凤翔处于轻旱状态; 蓝田等 5 个区县处于中旱状态; 户县等 10个区县处于重旱状态; 阎良 等 12 个区县处于极旱状态。     

水文干旱与气象干旱临界转变条件的判定及响应关系

水文干旱与气象干旱的响应关系对于建立健全干旱监测预报系统具有重要意义。基于区域水文干旱指数(SHI)与标准化降水指数(SPI),结合游程理论和非线性关系模型分析喀什河流域水文干旱与气象干旱的特征、响应关系及驱动因素。结果表明:水文干旱的年平均干旱历时和干旱烈度大于气象干旱,且随着SPI和SHI时间尺度的增加,识别出的干旱历时和干旱烈度也有所增加。基于三参数(log 3 P1)对数函数(Logarithm)模型可以更好地表征两者的响应关系。在3个月尺度下,气象干旱历时至少为1. 10个月且干旱的烈度至少为0. 83时,将诱发水文干旱;在6个月尺度下,气象干旱历时至少为1. 60个月且干旱的烈度至少为0. 91时,易发生水文干旱。     

国内外干旱研究进展综述

为了将干旱这一自然灾害的研究引向深入,从干旱定义、干旱指数、干旱的监测与预测等方面,对国内外干旱研究进展进行了综述,分析了目前干旱研究存在的不足,指出干旱识别应做到定量化和客观化。通过干旱历史评估、实时监测和预测方面的理论研究和实践,提出了开展干旱监测及预测研究的主要发展方向,即应建立气象预报、水文模型、植被需水模型相结合的联合干旱预测模型。     

基于GRACE与MODIS的海河流域干旱监测与分析

海河流域作为中国重要流域之一,其干旱形势影响着该流域内工农业生产与人民生活。利用海河流域2003—2015年GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星数据、MODIS数据以及同期23个站点降水量和蒸发量数据,分析了海河流域地下水资源变化以及地表植被覆盖度的时空演变特征,并采用TOPSIS客观赋权法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)建立干旱综合指数评价模型。研究发现海河流域等效水高表现出明显的周年变化,总体呈下降趋势;NDVI在时间序列上表现出较强的季节相关性,在空间序列上表现出西北—东南向的条带状分布;2003—2015年海河流域有轻微干旱,其中2014年干旱情况最为严峻。从空间分布来看,夏季干旱趋势主要集中于大清河系及永定河北部,春秋季主要集中于滦河河系及漳卫河系。通过与SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)指数对比,验证了该干旱综合指数模型有较好的可用性。研究成果可为海河流域水资源干旱监测提供参考。     

基于温度植被干旱指数的三花间流域旱情监测

利用三花间流域的MODIS数据提取归一化差值植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST),构建LST/NDVI特征空间,计算温度植被干旱指数,对2002年4月份的三花间流域进行旱情分级统计,并与当地气象站实测的平均相对湿度和平均气温进行回归分析.结果表明:利用温度植被干旱指数进行三花间流域旱情监测能够较好反映当地旱情.根据温度植被干旱指数与地表温度以及归一化植被指数之间的关系,建立旱情监测模型.     

2009年中国干旱风险遥感监测结果评价分析

以国家减灾中心汇总的2009年全国各地实际发生的旱灾灾情为依据,以行政区划为基本单元,对云参数法干旱风险遥感监测结果进行评估。简要介绍了云参数法干旱遥感监测模型,用该模型对比分析了全年全国总体旱灾风险监测情况,并针对旱灾事件具有时序性的特点,提出了干旱风险遥感监测平均强度的概念,利用该指标评定了2009年中几次旱灾事件风险遥感监测的精度。结果表明,云参数法干旱风险遥感监测模型有着较好的干旱风险预警能力,在时间、空间尺度上都有较高的适应性。     

垂直干旱指数在湖北漳河灌区遥感旱情监测中的应用

遥感技术具有覆盖范围广、空间分辨率高、重访周期短、数据获取快捷方便等优点,遥感干旱监测已经成为干旱监测的重要研究方向之一。詹志明（2005）、阿布（2004）等假设裸露土壤的光谱特征满足线性分布,在NIR Red光谱特征空间中提出了垂直干旱指数（PDI）,并在我国西北干旱区宁夏固原地区进行了模型验证。为了进一步验证PDI在茂密植被覆盖条件下的可行性,选择长江中下游流域的典型灌区湖北漳河灌区作为研究区域,采用ETM+数据计算PDI,与2～5cm平均土壤水分相比较,结果表明：模型观测值变化曲线和实测土壤水分变化趋势保持一致,2～5cm平均土壤水分相关系数为0.76,与实测干旱指标基本吻合。PDI模型能够有效地反映地表覆盖和水热组合,简单实用,具有通用性和普适性,适宜于复杂下垫面条件下的遥感旱情监测。     

基于动态权重系数法的区域综合干旱指标研究

为揭示区域总体干旱程度及其变化特征,以长株潭地区为研究区,在标准化降水指数(SPI)、标准化水位指数(SZI)、标准化区域水资源短缺指数(SSDI)基础上,利用动态权重系数法构建区域干旱综合指标MIDI,结合历史受旱面积率、因旱减少供水量等旱情统计资料,对MIDI的适用性进行分析验证。以长株潭地区11个气象站、12个水文站近几十年实测资料为例,分别采用游程理论和Copula函数法识别干旱事件,并计算其发生频率,采用多尺度统计分析法,对区域综合干旱的演变特征进行分析。研究结果表明:SPI、SZI、SSDI对于不同水源、行业类型干旱评价各具优势,SPI、SSDI年干旱累积烈度与长株潭地区农业受旱面积率相关性相对较高;SZI年干旱累积烈度与城镇因旱减少供水量相关性较高,更适用于依靠地表径流为主要供水水源的城镇干旱地区评价。本研究提出的动态权重系数法,综合考虑了区域产业结构的年际变化、产业需水规律的季节性变化等因素,可反映不同阶段各单项指标干旱对于旱情的主导作用,适用于多种水源和产业类型的区域旱情综合评价;从月、季和年3种时间尺度,分析了长株潭地区MIDI综合干旱的变化特征,结果表明长株潭地区近20 a来极端干旱发生频次呈现波动增加趋势。     

适宜表征农业干旱的气象干旱指标——以湖南省为例

以最新的全国土壤水再分析产品为参考,通过最大相关性分析确定最适宜表征湖南省农业干旱的标准化降水蒸散发指数(SPEI)时间尺度,进而分析湖南省1960-2014年农业干旱的时空演变特征。结果表明:全省尺度最适宜表征农业干旱的SPEI时间尺度为SPEI-6;基于SPEI-6表征的全省农业干旱在1960-2014年呈不显著减小趋势,中度及以上干旱的发生频率为14.4%,重度及以上干旱的发生频率为4.9%;在季节分布上,中度及以上农业干旱在冬季发生频率最高,其次为秋季;重度及以上农业干旱亦在冬季发生频率最高,其次为春季;在年代际变化上,农业干旱的发生频率在20世纪60年代最高,而后持续降低,90年代达到最低值,21世纪初又快速升高。     

2022年长江流域极端干旱事件及其影响与对策

2022年7月以来,长江流域遭遇从1961年有完整气象观测记录以来最严重的特大干旱事件,引起社会广泛关注。本文基于长系列历史资料,统计分析了长江流域历史典型干旱及其致灾情况;剖析了2022年长江干旱发生的成因及特点;提出了科学抗旱减灾和综合施策的思考。分析表明：长江流域干旱发生成因受全球气候等多因素影响,尤其大气环流异常,夏季梅雨期过短,入陆台风少,副热带高压长时间大范围控制等,导致了流域大范围降雨量和径流量显著减少;长江干旱具有周期性特点,其中严重及极端旱灾中下游发生概率高于上游;2022年干旱显著特点是极端高温地区和范围具有实测记录以来第一,夏秋连旱问题十分突出。但是由于流域抗旱能力提高显著,严重干旱至今尚未引起严重旱灾。未来抗旱减灾的重点是,科学认识干旱的自然属性和成因;在进一步完善流域和区域水网及水利工程建设基础上,着力提高抗旱能力的基础建设,要加强以减轻重大干旱风险为主要目标的预警预报和调度等非工程措施,建立流域水旱减灾风险管理体系和适应性管理系统。     

黑河流域1967-2009年气象干旱时空变化特征

以标准化降水蒸散指数(SPEI)反映气象干旱,基于黑河流域内外19个气象站1967-2009年月气象数据,计算季节尺度SPEI序列,利用M-K趋势检验、小波分析、反距离权重(IDW)插值等方法分析黑河流域春、夏、秋、冬四季43年间干旱变化趋势、周期特征以及干旱频率的空间分布特征。结果表明:中、上游干旱指数呈增大趋势,即旱情有所减缓,而下游干旱指数呈减小趋势,即干旱情况逐渐加重;无旱频率最大,且从上游到下游整体呈增加趋势;黑河流域干旱周期特征主要表现出16~22a和32~33a的年代际周期及2~5a和6~11a的年际周期特征;黑河流域四个季节轻中旱发生频率比重特旱发生频率大得多,且春、夏和秋季的轻中旱发生的高频区集中在中上游,冬季集中在下游,而四季的重旱和特旱发生高频区空间分布特征与轻旱和中旱正好相反。研究结果可为黑河流域水资源合理开发利用和科学抗旱提供理论依据。     

Regional Drought Assessment Based on the Reconnaissance Drought Index (RDI)

Regional drought assessment is conventionally based on drought indices for the identification of drought intensity, duration and areal extent. In this study, a new index, the Reconnaissance Drought Index (RDI) is proposed together with the well known Standardized Precipitation Index (SPI) and the method of deciles. The new index exhibits significant advantages over the other indices by including apart from precipitation, an additional meteorological parameter, the potential evapotranspiration. The drought assessment is achieved using the above indices in two river basins, namely Mornos and Nestos basins in Greece. It is concluded that although the RDI generally responds in a similar fashion to the SPI (and to a lesser extent to the deciles), it is more sensitive and suitable in cases of a changing environment.     

云南2009—2014年持续性气象水文干旱特征及成因分析

基于戴-帕尔默干旱强度指数(Dai Palmer drought severity index,Dai-PDSI)和径流干旱指数(streamflow drought index,SDI),分析云南地区2009—2014年持续性气象干旱与水文干旱时空演变特征,并利用NCAR/NCEP再分析资料,从西太平洋副热带高压、青藏高压、南支槽、对流层垂直运动及水汽垂直分布等视角,分析2009—2014年云南持续性干旱的原因。结果表明:(1)2009—2014年是云南地区自1961年以来最严重的一次持续性极端干旱过程,2009年10月—2010年9月是最干旱的时段;夏季与冬季是干旱最严重的两个季节。(2)在空间上,云南中东部旱情最重,东南部稍轻。(3)水文干旱伴随气象干旱而生,金沙江和南盘江出现重度水文干旱,澜沧江出现中等水文干旱,从强度上讲,水文干旱弱于气象干旱。(4)夏季西太平洋副热带高压偏西偏强,青藏高压持续偏强、中心偏西,云南上空的大气持续受它们控制,盛行下沉气流;冬季南支槽偏弱,不利于引导孟加拉湾水汽北上;在其他季节,大气多以下沉运动为主,对流层水汽严重不足。     

基于降水量波动性的抗旱应急预留水量确定方法

为了科学配置抗旱应急水量,将地区性干旱影响程度降到最低,以降水量距平百分率作为干旱判别指标,围绕如何平抑降水量的波动性,设想了两种抗旱应急预留水量确定模型：差额模型和比例模型,以化解降水量波动可能造成的水资源短缺风险。以辽宁省为例,利用国家气象信息中心提供的该省8个气象观测站近54 a(1956～2009年)的降水量数据,得出辽宁省的抗旱应急预留水量。应用结果表明,这两种模型适用于北方干旱地区抗旱应急预留水量的确定,可提高这些地区抗旱应急保障能力。