GEV干旱指数及其在气象干旱预测和监测中的应用和检验

介绍了一种新的基于广义极值分布(Generalized Extreme Value,GEV)的干旱指数的构建过程及其原理。并利用1951—2010年中国地区160个气象台站的逐月降水资料,选择6个代表台站,检验1951—2010年60年间预测的干旱和实际干旱事件发生的吻合程度;利用2009—2010年资料检验GEV指数和实际发生的干旱事件在月尺度上的监测效果。结果表明,利用GEV方法定义的干旱指数能较好地监测干旱事件的发生和发展,与目前广泛使用的Ci指数监测结果较为一致。同时这种指数也能用于某一地区干旱事件的预测和干旱等级的划分。对干旱业务监测和预测有重要的参考意义。但该指数对站点疏密有一定的依赖性,站点稀疏的区域存在着一些误差。     

植被状态指数VCI与几种气象干旱指数的对比——以河南省为例

使用1982-2006年GIMMS AVHRR NDVI数据集与同期的CI、K、Pa、SPI、Z、PDSI等干旱指数做了对比分析, 讨论了河南省植被状态指数VCI对气象干旱的滞后效应及干旱监测能力. 结果表明: VCI指数与气象干旱指数的相关性受不同下垫面的影响较大, 农地的VCI与气象干旱指数相关性要明显高于林地, 农地VCI与气象干旱指数呈现正相关关系. 在河南省不同的作物生长阶段, VCI对气象干旱有着不同的滞后效应, 其中, 3-5月份冬小麦生长期VCI对气象条件的反应滞后1~3个月, 7、9月份夏玉米生长期VCI对气象条件的反应滞后1月. 总体上看, 结合前期的气象数据, VCI对河南省气象干旱有一定的指示作用和监测能力.     

干旱灾害和我国西北干旱气候的研究进展及问题

首先阐述了自然灾害中干旱灾害的严重性和复杂性；接着从西北干旱气候的时空分布特征、形成原因、干旱气候的比较以及监测和预测等方面回顾了近20年来我国西北干旱气候研究的进展；最后提出了西北干旱气候待研究的问题。     

卫星遥感信息系统在林火及干旱监测中的应用

根据几种投影方式的特点，再结合贵州地理位置，采用麦卡托投影方式来进行火灾检测，火灾自动监测系统能迅速找出火点位置并计算火面积，监测范围广，时效较常规地面监测手段提前1－3天。旱情的遥感监测基于土壤水分和植被状况，对于裸地卫星遥感重点是土壤的含水量，对于有植被覆盖的区域，遥感的重点是植被指数的变化以及植被冠层蒸腾状况的变化。从贵州的实际情况和地表条件，分别选用植被指数法、第四通道遥感下垫面温度法、植被供水指数法及热惯量方法来进行干旱监测。通过实例认为，气象卫星确实能大范围地对干旱进行宏观监测，其监测面积精度高，不仅可以迅速准确确定受灾面积，而且还可精确到县，在实际运用中可操作性很强，能为政府部门抓好防旱抗旱提供详细的数据参考，做好灾情预报和指导抗灾救灾工作服务。     

用温度植被干旱指数(TVDI)识别隐伏断层:以云南羊拉铜矿区为例

在残积物、土壤覆盖区,若基岩中存在断层,则可能使局部覆盖层加厚、湿度和植被密度相对提高、近地面物质热惯量加大,并在白天的热红外观测中因地表升温较慢而显示地面温度相对较低.这些效应可用温度植被干旱指数(TVDI)加以表征,TVDI的线状低值区(负异常)可作为指示隐伏断层的标志.利用Landsat7 ETM+数据,运用温度植被干旱指数(TVDI)方法,在面积约26 km2的云南羊拉铜矿区进行了隐伏断层识别.结合可见光遥感影像解译及露头地段实地调查,测制了该矿区断层分布图.该研究成果对于羊拉矿区矿山生产有一定的实际意义,同时也显示了热红外遥感技术在覆盖区矿区地质应用方面的潜力.      

Palmer干旱指数在淮河流域的修正及应用

Palmer指数是目前研究区域干旱时应用最广泛的指数之一,但由于其空间适用性比较强,所以在应用已修正的Palmer指数描述淮河流域干旱等级和持续时间时和实际情况有较大差异,因此有必要做进一步订正。利用淮河流域开封、信阳、巢湖站1961—2009年逐日降水和气温等常规观测资料,根据1965年Palmer指数原理,在200...     

基于FY-3 A/VIRR数据的藏西北干旱遥感监测研究

藏西北地区生态环境脆弱,由于地形复杂、气候独特,该区的观测资料非常缺乏。利用遥感技术开展藏西北地区的干旱监测,能获取在空间上连续变化的地表干旱情况,对于指导该区农牧业生产具有重要的意义。基于FY-3A/VIRR的一级数据和标准旬产品（地表温度、植被指数）,采用温度植被干旱指数（TVDI）进行藏西北地区的干旱监测研究,并将监测结果分别与基于EOS/MODIS数据监测的结果、同期的野外实测土壤水分数据以及气象站点的降水量数据进行了对比分析。结果表明：利用FY-3A/VIRR数据的TVDI遥感监测结果与实测土壤水分、气象站累计降水量数据均呈显著的负相关关系,通过了0.01水平的显著性检验;利用FY-3A/VIRR数据与EOS/MODIS数据估算的TVDI干旱等级空间分布特征基本一致,FY-3A/VIRR数据可以代替EOS/MODIS数据在藏西北地区开展干旱遥感监测,可为指导藏西北地区农牧业生产提供数据支持。     

利用MODIS数据产品进行全国干旱监测的研究

利用MODIS植被指数和陆地表面温度产品建立全国3个农业气候区NDVI-Ts、NDVI-ΔT和NDVI-ATI空间,并由NDVI-Ts、NDVI-ΔT和NDVI-ATI空间分别建立温度植被干旱指数(TVDI)、温差植被干旱指数(DTVDI)和表观热惯量植被干旱指数(AVDI)3个干旱评价指标研究全国干旱分布,利用实测土壤含水量对3个干旱指标进行检验评价.NDVI-ΔT空间中的湿边基本与横坐标平行,表明当土壤水分处于饱和状态或植被完全无水分胁迫条件下,植被和土壤对缓冲环境温度变化的能力大体相当;由NDVI-ATI空间看出,随着植被覆盖增加,表观热惯量有增加的趋势.对比3个干旱评价指标表明:当监测范围较大,区域内地形复杂时,由NDVI-Ts空间计算的TVDI评价干旱最合理,由NDVI-ΔT空间计算的DTVDI在干旱监测中也具有一定的价值,而由NDVI-ATI空间计算的AVDI已经不能合理评价干旱.     

龙江流域下游南岸段遥感干旱监测研究

针对龙江流域下游南岸段干旱缺水的自然灾害现象,文章建立了新的基于温度植被干旱指数（TVDI）的遥感监测信息模型,并建立了干旱分级标准．经过反复试验结果表明,该干旱遥感监测模型对于区域性的干旱监测具有较好的实用性,可广泛用于干旱的监测、评估及预报工作.     

遥感技术在西北地质调查中的应用及展望

西北地区地广人稀、地质结构复杂、自然资源丰富、生态环境异常脆弱,利用遥感技术开展地质调查能起到事半功倍的效果。笔者简要回顾了遥感地质学的发展及西北地区遥感地质工作总体成效,系统归纳了西安地质调查中心通过构建“西北特殊景观区自然资源遥感探测与监测示范系统”取得的技术创新成果和新认识,客观分析了遥感技术在西北地质工作中的适用性、实用性及挖掘潜力,以此为缩影展示了遥感技术在西北资源能源勘查、地质环境调查监测、资源环境效应分析中发挥的重要先导作用。通过梳理利用遥感技术解决西北典型资源环境问题面临的挑战与技术短板,提出“十四五”时期应重点围绕西北重点生态工程实施与重点区域综合治理、矿山地质环境恢复治理、战略性矿产资源快速勘查、寒区旱区国土空间优化4个应用方向,不断融入大数据、云计算、人工智能、5G和区块链等高新信息技术,就自然资源要素遥感快速智能识别、地质环境动态变化定量分析与模拟预测、图谱合一的谱遥感地球体检等关键技术展开机理研究和方法创新。研究结果可为推进遥感技术在西北地质调查中的产学研用一体化提供理论依据和技术参考。     

中国西北地区干旱气象灾害监测预警与减灾技术研究进展及其展望

干旱灾害是制约中国西北地区社会经济发展、农业生产和生态文明建设的重要自然灾害,而且随着气候变暖西北地区极端干旱事件发生频率和强度均呈增加趋势,影响不断加重。"中国西北干旱气象灾害监测预警及减灾技术研究"成果是在数十个国家级科研项目的支持下,经过过去20年的理论研究和应用技术开发所取得的一系列创新性成果。该成果对西北干旱形成机理及重大干旱事件发生、发展的规律取得了新认识,尤其是发现了形成西北干旱环流模态的4种主要物理途径;研制了西北干旱预测的新指标、干旱监测的新指数及监测农田蒸散的新设备,明显提高了干旱监测准确性和针对性;提出了山地云物理气象学新理论,研发了水源涵养型国家重点生态功能区——祁连山空中云水资源开发利用技术;发现了干旱半干旱区陆面水分输送和循环的新规律,揭示了绿洲自我维持的物理机制;认识了干旱气候变化对农业生态系统影响的新特征,建立了旱作农业对干旱灾害的响应关系;开发了旱区覆膜保墒、集雨补灌、垄沟栽培、适宜播期等应对气候变化的减灾技术,为西北实施种植制度、农业布局及结构调整和农业气候资源高效利用提供了科学方案。该成果的完成提升了中国干旱防灾减灾技术水平,培养了中国干旱气象科技队伍,推进了西北地区干旱气象业务服务能力,对西北地区社会经济发展、农业现代化和生态文明建设等方面起到了重要的促进作用。在此基础上,展望了西北地区干旱气象科学研究中迫切需要、有可能突破的主要领域。     

过去21a中国西北植被覆盖动态监测与模拟

利用1981至2001年8kmAVHRR数据,采用均值法、差值法和一元线性回归模拟法,分析西北植被年内变化、年际变化特征,并模拟近21aNDVI最大化值的变化趋势线和NDVI增长幅度.统计结果表明,中国西北植被覆盖在7～8月达到年内最丰盛;近21a来植被覆盖存在普遍退化的趋势,且后10a变化幅度大于前10a变化幅度;在局部区域有植被改善的趋势,改善幅度小于退化幅度.模拟结果表明,植被改善的区域主要分布在新疆西部和北部地区.     

1961-2009年西北地区基于SPI指数的干旱时空变化特征

利用西北五省区137个测站的1961-2009年逐月降水量资料计算标准化降水指数(SPI), 统计了逐月、春末夏初、初夏、夏季及秋季的干旱、重旱、特旱的频率及面积率, 分析其时空变化特征.结果表明: 新疆北部、青海的中部及甘肃河西是西北地区干旱频率较高的区域, 干旱频率在15个月以上, 新疆南部除个别月份干旱发生频率较高外, 总体干旱发生频率较低;干旱发生区域随月份有由南到北、由西向东变化的趋势;除新疆、青海、及甘肃个别区域重旱频率超过5月外, 其他区域基本上都在5月以下;新疆南部重旱频率仍然较低;夏季发生范围高于其他季节;新疆北部、甘肃河西是特旱的高发区. 不同等级的月及季节干旱面积率其逐年变化具有相似的特征, 西北干旱面积率的变化总体上可以分为3个阶段: 1961-1980年干旱面积率比较高, 平均在35%左右;1981-1990年为转折期, 干旱面积率下降到15%左右;而1991-2009年为稳定期, 干旱面积率变化不大.全球气候变暖导致西北地区降水量、冰川融水量、河川径流量增加和湖泊水位上升、面积扩大, 是1987年以来干旱面积率下降的原因.     

近20余年来西北地区植被变化特征分析

利用1982—2003年8 km分辨率的NDVI数据集,选中国西北地区森林、草原、灌溉农业、雨养农业区不同类型植被为研究区,分析了植被年、年际变化特征,并对植被覆盖空间变化进行动态研究.结果表明:森林、草原、灌溉农业区和以春小麦为主的雨养农业区NDVI年变化为单峰型曲线,以冬小麦为主的雨养农业区NDVI曲线呈双峰型;同一类型的植被NDVI受纬度或海拔高度的影响,绿峰出现时间存在1个月的位相差.22 a来森林植被NDVI多呈下降趋势,草原植被区为上升趋势;雨养农业区变化不大,灌溉植被区呈显著的上升趋势.西北东部雨养农业区植被波动频率和幅度最大,是受降水影响最敏感的地区;森林植被次之;有灌溉条件的绿洲植被,年际间波动最小.22 a间西北地区植被以增加趋势为主,增加面积约为20.5%,主要分布在新疆和河西走廊绿洲、黄河沿岸灌区以及青海草区,水分条件充足的绿洲是NDVI增加最显著的区域;NDVI减少地区面积为4.77%,主要分布在西北东部.     

西北地区东部季节干旱的时空变化特征分析

干旱作为我国西北地区东部影响最大的气象灾害, 可引起农业减产、水资源短缺、土地荒漠化和生态环境恶化等严重问题.在国家新一轮西部大开发战略实施之初, 在全球气候变暖背景下, 有必要对干旱发展的最新特征和演变趋势进行详细分析研究, 为加强防旱、抗旱,促进经济发展提供科学决策依据和参考.采用国家干旱标准综合干旱指数(CI指数), 利用西北地区东部74个气象代表站逐日气温、降水资料, 分析了西北地区东部不同级别干旱日数在各个季节的时空分布和变化趋势. 结果表明: 在气候变暖背景下, 西北地区东部从长期趋势看, 春、夏、秋季干旱呈加剧趋势, 冬季干旱呈减轻趋势. 21世纪以来春、夏季干旱进一步加剧, 尤其是夏季加剧更显著, 而秋、冬季干旱出现了减弱的新趋势. 在西北地区东部主降水期3-11月重-特旱加剧趋势比轻-中旱加剧显著, 南部干旱化趋势比北部更加明显. 尤其是宁夏同心地区春旱加剧非常显著, 已成为西北地区东部重-特旱最严重的地区.对于干旱发展的这一新动态, 必须引起有关部门的高度重视, 采取科学、有效手段加强防旱、抗旱.     

中国西北地区的生态足迹

可持续发展指标体系的研究是可持续发展研究领域的一个重点问题 .在介绍生态足迹理论的基础上 ,应用中国西北五省区的截面统计资料对该区域 1999年的发展状况进行了评价 .结果发现 ,陕、甘、宁、青、新的生态足迹都呈现赤字 (分别为 0 .1119、0 .3995、0 .42 42、0 .0 6 1、0 .886 3hm2 ·人 -1) ,这表明我国西北五省区的消费模式是不可持续的 ;还发现各省区的人均生态足迹需求的GDP产出系数呈现出陕 >宁 >青 >甘 >新 ,这反映出五省区的资源消耗产出效率的差异 .最后对生态足迹理论尚待进一步深入研究的几个方面进行了简要的评述 .     

欧亚大陆春季植被对同年中国西北夏季大气环流和气候的影响研究

利用1982—2006年欧亚大陆月归一化植被指数（NDVI）,NCAR/NCEP月高度场和风场以及中国西北地区248个气象台站的逐日降水、温度资料,通过SVD及合成分析等方法,分析了欧亚大陆春季植被同同年中国西北夏季大气环流乃至干湿特征的关系.结果表明：欧亚大陆春季植被覆盖状况对预测我国西北地区同年夏季的干湿特征具有较...     

西北地区生态环境需水估算的几个问题研讨

西北地区生态环境需水研究是生态环境建设的重要基础。但是,目前区域生态需水研究仍处在初期阶段,面临许多问题与挑战。研讨了西北地区生态环境需水估算的几个问题,目的是为西北地区水资源合理配置、生态环境建设和可持续发展问题研究,探讨一些基本的研究思路和方法论。     

近半个世纪来中国西北地面气候变化基本特征

利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站年平均气温、年降水量、年蒸发量及年平均地面风速等资料,分析了近44年中国西北地区地面气候变化基本特征。研究表明：近半个世纪来中国西北地区基本都表现为显著的增温趋势,增温速率普遍为0.2~0.9℃/10 a,大部分地区高于0.22℃/10 a的全国平均水平,与全球变暖的大背景相一致,并且在1994年还发生了一次增温突变。西风带气候区年降水量表现为小幅增加趋势,而季风带气候区表现为小幅减少趋势。近44年来西北地区水面蒸发量表现为显著的减少趋势,且在1976年左右发生了减少突变。整个西北地区平均地面风速减少、日照时数减少、平均日较差减少、相对湿度增加及平均低云量增加可能是水面蒸发量减少的重要原因。