基于VCI指数的青藏地区春旱时空动态变化分析

有关春旱的时空特征信息对于许多农业应用和决策都至关重要。本研究利用NOAA/AVHRR的植被状态指数(vegetation condition index,VCI)产品,对1995—2010年间青藏地区的植被干旱情况进行了全面的时空分析。针对VCI作为干旱指标的特点,采用了多种方法,其中包括干旱的频率分析、趋势分析和Mann-Kendall实验。研究表明青藏地区受季风影响较小,横断山脉和祁连山地区干旱发生的频率比较低,且多为轻中旱。根据分析表明,该地区干旱的趋势并不是单向变化的,可以将其分为2个阶段:2000年以前VCI指数较高,且波动相对较大; 2000年之后VCI指数相对较低,且相对稳定。     

遥感干旱指数在金沙江流域干旱监测中的适用性研究

利用2015—2020年金沙江流域MODIS数据和流域内29个气象站1991—2020年月降水、气温资料,研究不同遥感干旱指数在金沙江流域的适用性,这些指数包括温度状态指数(temperature condition index, TCI)、温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index, TVDI)、植被状态指数(vegetation condition index, VCI)、植被供水指数(vegetation supply water index, VSWI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index, SPEI)。结果表明：TCI与TVDI、VSWI与TCI、VSWI与TVDI、VSWI与VCI各月的相关性均较为显著。TVDI与SPEI和TCI与SPEI全年相关性较好。SPEI与VSWI相关性在1月、10月较低,其余月份均相关性较好。SPEI与VCI在1—3月相关性较低,其余月份均相关性较好。根据4种遥感干旱指数与SPEI的相关性分析,建议金沙江上游地区...     

2000-2018年黑龙江省干旱时空特征分析

干旱指数是反映气候干旱程度的指标,其是监测和评估干旱事件的有效工具。文中以黑龙江省为研究区,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),结合干旱面积比、干旱频率和单位面积干旱强度,利用M-K检验方法、GIS空间分析方法和统计分析方法,从多角度分析研究区干旱的时空特征,揭示2000-2018年黑龙江省干旱的时空变化规律。研究结果可为区域干旱防灾减灾风险评估提供参考依据。     

基于SPEI的黑龙江省小兴安岭地区干旱影响因子分析

干旱指数是反映气候干旱程度的指标,也是监测和评估干旱事件的有效工具。本文以黑龙江省小兴安岭地区为研究区,基于FAO Penman-Monteith方法估算潜在蒸散,计算了2000—2018年3个时间尺度标准化降水蒸散指数(SPEI)逐月数据;从气象因子、水循环因子、地形因子和地表覆盖变化的4个方面,分析了多时间尺度下干旱和影响因子的关系。结果表明：干旱和降水、相对湿度、水分盈缺呈负相关,干旱和日照时数、风速、潜在蒸散呈正相关;干旱和地形因子的相关性较为复杂;不同地表覆盖类型的干旱差异不明显,但干湿年份之间差异明显。本研究成果将为旱情监测和评估,以及复杂地形的干旱研究提供科学参考。     

条件植被温度指数的多尺度特性分析与应用

基于2008-2013年关中平原冬小麦单产数据和条件植被温度指数（vegetation temperature condition index,VTCI）的干旱监测结果,分别采用Morlet、Mexican Hat和Paul（m=4）3种非正交小波的功率谱分析冬小麦单产和主要生育期VTCI和单产的多时间尺度特征,借助小波互相关度进一步确定两个时间序列在时频域局部相关的密切程度,并以此构建主要生育期加权VTCI与冬小麦单产间的线性回归模型。结果表明,基于同一小波函数确定的主要生育期VTCI的振荡能量不同,而基于不同小波函数确定的同一生育期VTCI的主振荡周期及其与单产对应的小波互相关系数也存在差异,但各生育时期VTCI均存在着6 a左右的主振荡周期。基于Paul（m=4）小波的各生育时期VTCI与单产时间序列的多尺度相关性分析的效果最佳（R2=0.521）,且Paul（m=4）对应的模型的单产估测结果与实测单产的平均相对误差较之于Morlet和Mexican Hat小波函数获得的相对误差分别降低了0.78%和0.30%,表明Paul（m=4）小波函数能更好地用于干旱对冬小麦单产的影响评估研究,也可用于多尺度的干旱影响评估研究。     

基于宁东干旱特点的水土保持生态环境变化研究

干旱是一种涉及自然、经济、社会的气候现象,长期困扰着工农业生产.分析宁东能源化工基地气候干旱特点,预防以土壤旱化为主要特征的地力衰退和土壤退化等现象在宁东基地再现.研究以MODIS NDVI遥感数据为基础数据,结合研究区同期降雨量和温度数据,采用降水量距平百分率法作为宁东基地干旱评估的方法,根据干旱评估国家标准分析宁东基地的干旱时空分布特点,分析2000—2015年研究区植被覆盖度对气候变化的响应.研究结果表明:1)宁东基地春旱的发生频率明显高于夏季,发生春夏连旱的频率小于单季旱;2)宁东基地干旱发生随机性大,没有明显的规律性,干旱预报困难;3)2000—2015年16年间每年都有不同程度的干旱发生,宁东基地干旱发生具频繁性的特点;4)宁东基地降水量与NDVI平均值有较强的相关性,相关系数达到0.5907,对宁东基地生态恢复有较好的指示作用.     

利用GRACE/GRACE-FO时变重力场数据量化长江流域干旱事件特征

针对区域干旱事件特征精确量化的问题,本文首先提出了一种基于GRACE/GRACE-FO时变重力场数据的干旱事件评估方法,然后对基于GRACE/GRACE-FO数据的干旱指数进行了验证,最后利用上述评估方法探测了2002年4月—2020年12月长江流域发生的干旱事件,并对上述干旱事件特征进行量化分析。结果表明:在长江流域内,本文构建的干旱指数与传统干旱指数具有很好的一致性。在研究时间段内长江流域发生了8次较大的干旱事件,其中最严重的发生在2002年9月至2004年7月,共计持续了23个月,干旱严重程度为-14.07,平均40%的流域面积受到了干旱灾害的影响。     

基于TRMM数据与SPI指数的广西地区旱涝演变分析

干旱是一种影响大、受灾重且恢复周期长的自然灾害,广西是农业大省,对广西地区进行干旱情况分析及预测对该地防灾减灾具有重要意义。通过对广西地区1998—2019年的降雨情况进行分析,并引入标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI),验证了热带降雨测量卫星(tropical rainfall measuring mission,TRMM)数据在广西地区的适用性,研究了广西地区22 a间旱涝演变情况,并对未来广西地区旱涝变化趋势做出预测。结果表明:(1)TRMM 3B43降雨数据与地面台站实测数据具有高度相关性,适用于广西地区的干旱监测;(2)广西地区旱涝灾害频繁,平均每6 a就会有范围较大的洪涝事件发生;每2～3 a就会有范围较大的严重的干旱事件发生;(3)广西地区夏季降雨量最大,冬季最小,且降雨总体呈现"东多西少"的格局;(4)根据结果可以预测,2020年广西地区整体没有较大的干旱和洪涝事件发生,部分城市将会出现轻度洪涝和轻度干旱的情况。     

利用GPS垂向位移监测西南地区干旱事件

GPS垂向位移包含了陆地水储量变化引起的地球弹性形变信息。本文利用中国大陆构造环境监测网(陆态网)31个GPS台站2010年8月—2016年12月的垂向位移数据,分析我国西南地区的干旱事件。结果表明,GPS垂向位移的季节性变化与降雨、GRACE反演的水储量、河流水位变化具有较强的负相关关系,其异常变化(非季节性变化)与我国使用的综合气象干旱指数(CI)、GRACE干旱强度指数(GRACE-DSI)相关性较强(相关系数约为-0.70),而与标准化降水蒸散指数(SPEI)的相关性较弱。相比于CI干旱指数,GPS垂向位移能更好地探测短期降雨急剧减少引起的干旱事件。数据缺失影响了GRACE-DSI探测干旱的准确性,而SPEI的波动较大,且存在高估某些短期降雨严重性的情况。研究结果展示了GPS在干旱监测方面的可靠性和优势。     

NINO3海面温度异常时间序列的小波分析

本文对连续小波变换和离散小波变换进行了简要介绍,对连续小波变换中小波函数与尺度的选取、小波尺度与Fourier频率的关系等进行了阐述。结合太平洋中部地区1871年至2005年6月期间NINO3海面温度异常时间序列进行了小波功率谱分析,提取了其时频特征,分析结果与主要厄尔尼诺和拉尼娜事件的发生时间吻合较好。最后,利用离散小波分解与重构对时间序列进行消噪处理,并对不同层数强制消噪效果进行了比较。     

基于TRMM降雨数据的中国黄淮海地区干旱监测分析

热带降雨测量卫星(tropical rainfall measuring mission,TRMM)的降雨数据覆盖范围广,时间分辨率高,是区域干旱监测的一种有效数据源。将0.25°空间分辨率的TRMM 3B43数据降尺度处理成0.05°空间分辨率数据,用以构建降水量距平百分率(Pa指数)和Z指数,对黄淮海地区2010年冬季到2011年春季的干旱时空演化特征进行监测与分析,并计算同期的标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)对监测结果进行验证。研究结果表明,降尺度数据具有较高的可靠性,与实测数据的拟合结果 R20.76;Pa指数突出降水盈亏程度,能够有效监测区域尺度干旱,但缺乏空间分布规律;Z指数以Person-Ⅲ型分布拟合降水量,能够很好地监测干旱的时空演化特征,但干旱等级划分相对困难;利用Pa指数对Z指数干旱等级划分进行修正,其结果与SPI相关程度R20.75,表明Pa和Z指数用于干旱监测的有效性,为区域尺度干旱监测提供了一种切实可行的方法。     

基于TVDI的江苏省淮北地区干旱监测技术研究

以江苏省淮北地区作为研究区,利用MODIS遥感数据,选择温度植被干旱指数对研究区进行干旱监测对比分析,建立基于温度植被干旱指数的研究区干旱遥感监测模型;结合土壤含水量数据和降雨量数据,确定研究区的干旱等级划分标准;利用干旱遥感模型对2011年夏旱进行监测研究。结果表明,建立干旱遥感监测模型对研究区干旱研究有很好的适用性和推广性。     

黑龙江省干旱及植被分布的时空变化分析

干旱是影响社会经济系统和自然生态系统的重要气象灾害.本研究基于多时间序列的SPEI和NDVI栅格数据,利用GIS空间分析方法和统计分析方法,对比分析了2000—2018年黑龙江省干旱和植被分布的时空变化特征,从而揭示了干旱对植被分布的影响.研究表明:1)干旱具有明显的年际和季节特征,以及干湿变化的阶段性和趋势性,呈东—西干湿反向变化空间分布;2)植被分布具有明显季节特征,但年际特征不明显,呈西北、北部和东南部高,东北、西南部低的空间分布;3)干旱对植被分布影响具有复杂性.研究结果可为干旱防灾减灾和影响评估以及区域生态恢复提供参考依据.     

地表垂直变形序列的多尺度特征分析

基于Morlet小波变换的方法对地表沉降数据序列进行多尺度特征分析,主要是周期性信息的多尺度描述.展现了沉降序列的频率特征在时域上的表现.小波变换能够清晰的给出不同尺度的强弱和分布情况以及沉降变化的趋势和突变点,以某矿的工业广场10个月19期2周等时间间隔的沉降数据序列为例,分析了沉降数据中显含2.1和4.1个月的主周期信息.说明小波变换在沉降数据序列的分析中具有优越的性质.     

GRACE与GRACE Follow-On重力卫星数据揭示出的黄河流域2002—2020年干旱特征

研究黄河流域干旱时空变化特征,对认知黄河流域水资源演化规律具有重要意义。本文充分利用GRACE(gravity recovery and climate experiment)与GRACE-FO(GRACE Follow-On)重力卫星在大尺度范围下监测水文信息变化中的优势,基于2002年4月至2020年7月GRACE和GRACE-FO RL06 Mascon数据,计算了黄河流域陆地水储量异常(terrestrial water storage anomaly, TWSA)及对应的水储量亏损赤字(water storage deficit index, WSDI),据此分析了黄河流域上游、中下游干旱事件及其严重性、干旱持续时间、平均与最大水储量赤字等干旱特征,并与其他4种常用干旱指数,标准降水蒸散发指数(standardized precipitation evaporation index, SPEI)、自矫正帕尔默干旱指数(self correct-Palmer drought severity index, sc-PDSI)、标准化降水指数(standardized precip...     

基于温度供水干旱指数的京津冀春旱监测及时空分布分析

为提高农业干旱监测效果和精度,在对传统干旱监测模型对比分析基础上,本文提出将温度植被干旱指数(TVDI)和植被供水指数(VSWI)加权联合构建温度供水干旱指数(TSWDI)的研究思路。以京津冀2006—2012年5月份数据作为实验统计数据,以京津冀2006—2016年3—5月份春旱监测为例进行了模型实验。实验结果证实,TSWDI指数相对其他两个指数与10、20和50 cm深处的土壤水分相关性更高,能够更精准地反映农业干旱状况。TSWDI计算结果显示,京津冀干旱分布具有如下特征:从时间角度看,2006—2016年整体干旱状况逐渐缓解,特别是自2010年至今,研究区域干旱程度逐步减轻;从空间角度看,京津冀区域整体干旱面积逐步减少。     

蒙古高原土壤湿度时空变化格局及其对气候变化的响应

土壤水作为一种重要的水资源,其时空分布和动态变化对植被的分布和生长状况具有显著影响。蒙古高原是典型的干旱-半干旱气候区,也是亚欧大陆温带草原的主要构成部分,气候变化导致的土壤含水量变化无疑会对草原生态系统健康及稳定产生直接影响;厘清蒙古高原土壤湿度时空特征及其对气候变化的响应有助于为生态保护相关政策的制定提供科学支撑。本研究基于GLDAS-Noah土壤湿度数据,运用线性回归分析、相关分析和Mann-Kendall(M-K)检验等方法,分析1982—2018年不同深度土壤湿度的时空格局、变化趋势及突变性等特征,并与CRU温度、降水数据相结合探讨土壤湿度对气象因子变化的响应。结果表明:(1)蒙古高原年均土壤湿度总体呈"东北高西南低"的空间分布格局,且有明显的高值区、过渡带和低值区;(2)近37 a来,蒙古高原0～10 cm(SM1)土壤湿度整体呈现不显著上升趋势,变化速率为0.002 m~3/m~3/10 a,M-K结果显示在2012年前后发生突变; 10～40 cm(SM2)土壤湿度的下降趋势较显著,变化速率为-0.005 m~3/m~3/10 a,其突变发生在1996年左右;(3)基于像元尺度的相关性分析表明不同季节土壤湿度整体上与降水呈显著正相关关系,与温度呈显著负相关关系。     

打造国家应急测绘铁军

<正>陕西省自然地理条件复杂,自然灾害频发。仅2016年,全省发生洪涝、干旱、滑坡等8类自然灾害428次,直接经济损失79.51亿元,与近10年灾情指标比较,仍属灾情较轻年份。如何迅速掌握灾情,实施科学高效救灾,已成为地方政府面临的一道难题。陕西测绘地理信息局在国家测绘地理信息局、陕西省委省政府的正确领导下,秉承为人民服务理念,响应各级政府部门救灾地理信息需求,及     

必须防上加防的生命任务——就舟曲等特大山洪泥石流灾害问题专访国土资源部部长徐绍史

<正>2010年8月8日,舟曲突发特大山洪泥石流灾害,瞬间吞噬上千生命;四川绵竹和汶川、云南贡山等地也相继发生山洪泥石流灾害。短短十来天,国土资源部三次启动地质灾害应急一级     

利用交叉小波技术分析三峡水库蓄排水过程对库区降雨量的影响

三峡大坝蓄水过程对邻近区域气候的影响一直是国内外学术界广泛关注的热点问题。三峡大坝从2003年投入使用至今，水位从66 m上升至175 m，经历了3个蓄水阶段，为观测水库水位与库区降雨量相关性提供了极佳的窗口期。为了精准分辨两者在多周期多尺度的相互影响，基于三峡库区的4个国家气象观测站的历史逐日降雨数据和三峡蓄排水过程水位变化数据，进行交叉小波分析，提取能量谱、凝聚谱和相位谱，展现两类数据时频域多尺度的相关细节。结果表明，三峡大坝蓄排水过程对库区降雨有影响，第一期蓄水期最明显，表现为库区降雨年周期性相对减弱，高频模式增强；历史数据表明库区降雨主要表现为1.0 a主周期和2.0 a、4.0 a等多个次长周期；三期蓄水之后，库区降雨量的1.0 a主周期没有改变，而多个次长周期特征变化明显。交叉小波相位谱揭示水库蓄排水过程对库区降雨的人工调节和自然调节影响，前者表现为水位变化与降雨1.0 a主周期的完全反相，明显不同于蓄水之前的同相特征；后者表现为高频分量（1/128~1/32 a）的反相特征，其规模效应随大坝建成而增强。值得关注的现象是巴东站与荆州站的降雨存在3.5 a次长周期的反相特征，可能是大坝蓄水后改变了水循环的范围。