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。     

PWV对全球气候变化的响应研究

利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)反演得到全球118个IGS站点和251个探空站的大气可降水量(precipitable water vapor,PWV),结合温度、降水以及干旱指数资料,利用多种回归分析法(线性模型,断点模型和转折点模型)对全球PWV、温度、降雨和干旱的趋势和相关性问题进行研究。结果表明:①在全球大陆区域,PWV、温度和降雨上升速率分别为0. 215 mm/decade、0. 67℃/decade和0. 029 mm/decade;②PWV和标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)之间没有直接相关性,但基于PWV获取的降雨转换率(rrecipitation conversion rate,PCR)与SPEI具有较强相关性,全球范围内近91%的地区相关系数大于0. 5,这为干旱监测提供了一种新方法。     

高分四号卫星在干旱遥感监测中的应用

高分四号(GF-4)是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的一颗地球同步卫星,为探索GF-4号卫星在大面积干旱监测中的应用,本文对该卫星在快速监测大面积干旱方面的应用能力进行了初步探讨。以2016年内蒙古自治区巴林左旗和巴林右旗地区严重旱灾为例,利用NDVI差值对该区域的干旱情况进行了监测,并与MODIS NDVI产品进行对比分析,得到了研究区内2016年干旱分布情况,结果表明其总体趋势与MODIS NDVI产品一致,且细节信息更加丰富。本文主要是GF-4卫星数据结合GF-1卫星数据对内蒙部分干旱区域进行监测和分析,体现了国产高分辨率卫星数据,尤其是GF-4卫星数据,对提高中国突发灾害的应对能力具有重要意义。     

微波植被指数在干旱监测中的应用

在植被覆盖区域,归一化植被指数(NDVI)被广泛地应用于干旱遥感监测。和基于光学遥感的植被指数相比,Shi等提出的微波植被指数MVI(Microwave Vegetation Index)被证实能够反映更多的植被生长信息。本文以MVI为基础,利用MVI代替目前比较成熟的温度植被指数TVDI(Temperature Vegetation Index)中的NDVI,构建温度微波植被干旱指数TMVDI(Temperature Microwave Vegetation Index),发展了一种新的干旱监测方法。本文以2006年夏季四川省发生的百年难遇的干旱为研究对象,将基于TMVDI与TVDI的干旱监测结果进行了对比分析。最后,为评估监测结果的准确性,将遥感监测的结果与基于气象站点降雨观测数据构建的标准降雨指数SPI(Standardized Precipitation Index)的计算结果进行了对比分析。结果表明,利用低频降轨微波辐射计数据计算的T MVDI最适合于进行植被覆盖区域的干旱监测。     

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M...     

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。     

利用GRACE反演昆士兰州地下水储量变化

昆士兰州作为澳大利亚的第二大州,开展针对该地区地下水储量变化的监测与分析对当地生态环境与用水管理政策制定具有重要现实意义. 利用德克萨斯大学空间研究中心(CSR)发布的重力反演与气候实验卫星(GRACE)时变重力场模型与全球陆地数据同化系统(GLDAS)地表同化模型,对昆士兰州地下水储量时空变化进行监测分析,并与实测水井数据和全球降水气候学项目(GPCP)降雨资料进行验证分析. 研究结果表明:时间上昆士兰州地下水在2003—2015年约以1.3±0.09 cm/a的速率递增,空间上呈现东增西减的显著空间差异;与GPCP降雨资料对比发现,降雨是影响地下水储量变化的主要因素;与水井实测数据对比发现地下反演结果与水井水位变化趋势基本一致.      

基于ARIMA模型和VSWI指数的旱情预测——以桂西北为例

VSWI指数(植被供水指数)在高植被覆盖地区旱情监测中应用广泛,为了进一步研究基于时序的VSWI数据在干旱预测中的可行性,本文以广西水文水资源局提供的2005—2013年桂西北地区VSWI时间序列数据为基础,选取171个气象及水文站点,以其时间序列的VSWI数据,建立ARIMA模型(差分自回归滑动平均模型)。将该模型应用于预测2013153和2013169的VSWI影像,并将预测结果与实际监测的VSWI影像进行了对比分析。结果表明：其与实际情况的相关性分别为0.787和0.648,误差在20%以内的点分别为82.4%和65.4%,均在合理的误差范围之内,表明利用所建立模型对旱情进行预测是可行的。     

基于GPS垂向位移测定云南地区陆地水储量及其对累积降雨的响应机制

本文基于中国大陆构造环境监测网（陆态网）GPS台站垂向形变数据,通过主成分分析计算云南省6大流域陆地水负荷形变,并与降雨数据进行相关性分析和交叉小波分析。结果表明,云南省各流域陆地水储量变化相对于降雨在半年和年周期上分别存在1.5~2.25和3~6个月的滞后,不同周期滞后的叠加使陆地水储量与累积降雨量之间存在显著的负相关性,6大流域的降雨累积天数各不相同,均在47~109 d之间。本文由此提出一种云南地区陆地水储量对累积降雨的响应机制。     

南京城市降雨淹没模拟及径流分析

针对强降雨引起的城市积涝以及相应次生灾害等问题,提出了一种基于暴雨洪水管理模型、GIS技术以及DEM数据、排水管网数据、降雨数据等数据的建立南京市暴雨积涝模型的方法,并利用该模型模拟了径流及淹没效果。结果显示:该模型是利用经验值率定方法对模型参数进行率定,率定结果较为符合实际情况,因此该模型能较好地模拟南京市的降雨积涝情况。通过对不同类型的降雨数据进行模拟分析,得出径流量的大小与降雨量强烈正相关,相关系数达0.9以上。径流的产生量还与降雨历时和平均降雨强度等其他因素有关。虽然南京主要降雨为峰值小、平均强度低的小雨,但是当降雨量超过设计排涝能力时,在地势低洼的地区容易出现积涝。     

气象卫星条件植被指数监测土壤状况

本文介绍用1985-1991年NOAA卫星标准化植被指数(NDVI)资料进行处理生成的条件植被指数(VCI),研究我国土壤的湿度状况,并阐述了应用VCI,结合常规资料进行综合分析,监测由于干旱或大范围洪涝所造成的宏观植被状况变化的情况。研究结果表明,用气象卫星资料可以对我国的干旱、洪涝状况进行宏观动态监测。     

阜新地区干旱监测研究

选定温度植被干旱指数法建立阜新地区干旱监测模型。通过参数的确定,得到温度植被干旱指数,再通过阜新地区的气象站点地面实测土壤含水量数据,建立温度植被干旱指数-土壤含水量(TVDI-SWC)经验模型。通过回归分析以及2007年预测分析的实验数据表明,TVDI-SWC模型适用于阜新地区早春的干旱监测,可以使用该方法来实现对阜新地区的整体旱情状况快速,准确的评估。     

基于RS与GIS的茂县地区干旱河谷范围变化监测

以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)为平台,选取茂县地区两期Landsat卫星影像,利用ENVI对影像数据进行监督分类,提取区域内植被覆盖图。利用Arc GIS结合茂县地区河谷分布图,界定出茂县地区两个时期内干旱河谷的分布范围。结果表明:整个茂县地区干旱河谷的范围呈缩减趋势,2005年干旱河谷面积457 619 400 m2,2015年干旱河谷面积为381 971 125 m~2,干旱河谷范围缩减了75 648 275 m~2。准确地界定出干旱河谷的范围变化,对指导川西地区生态环境综合治理以及西部广大山区的生态环境可持续发展战略的实施具有重要意义。     

基于水文-气象阈值的区域降雨型滑坡预测研究

目前区域降雨型滑坡预测主要依赖降雨阈值开展,然而从降雨诱发滑坡机理可知,除降雨入渗导致的土壤含水量变化外,降雨入渗前的土壤含水量也是影响边坡失稳的重要因素,无法考虑降雨入渗前的土壤湿度情况,被认为是降雨阈值在滑坡预测中表现差的主要原因。针对这一问题,本文以四川省都江堰地区作为试验区域,提出考虑前期土壤湿度的区域降雨型滑坡预测思路,通过统计分析历史滑坡数据,构建了基于前期土壤湿度和近期降雨情况的水文-气象阈值模型,其中前期土壤湿度情况由改进的前期有效降雨指数刻画,近期降雨情况由最近的累积降雨量表示。试验结果表明:在试验区域的降雨型滑坡预测中,水文-气象阈值模型表现出较好的命中率和较低的误报率。本文构建的水文-气象阈值模型,可同时考虑前期土壤湿度和近期降雨对滑坡发生的影响,模型所需数据少、所用方法简单易操作且预测性能较优,适合在区域降雨型滑坡预测中推广应用。     

FY-3B MWRI在轨辐射校准及其对旱涝灾害监测应用

根据中国风云气象卫星FY-3B MWRI与近年在轨业务运行的Aqua卫星AMSR-E的技术参数,基于晴空大气辐射传输模型的模拟,分析了技术参数入射角等对辐射亮度温度Tb(Brightness temperature)的影响。以此依据,对AMSR-E原始多通道Tb数据进行入射角修正。采用二次多项式拟合方法,用入射角修正后的AMSR-ETb数据对FY-3B MWRITb数据进行各通道的辐射校准,并进行了数据对比。基于辐射校准后的FY-3BMWRI各通道Tb特征,用极化与散射特征指数,对2011年长江流域两湖地区的连续发生的干旱、降雨、水涝灾害等进行了评估与分析,并与AMSR-E的对应结果及地面观测站的记录结果进行了一致性的比较。研究表明,这些分析结果与地面观测记录比对的结果是一致的,FY-3B MWRI可以有效地监测旱涝灾害。     

基于温度植被干旱指数的电网输电线路走廊干旱分析

以湖北省输电线路走廊地区作为研究区,利用2013年1~9月MODIS卫星影像数据,处理得到月尺度的归一化植被指数(Normalized Differential Vegetation Index,NDVI)与地表温度(Land Surface Temperature,LST)数据,构建NDVI-Ts特征空间,计算得到温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),用TVDI监测结果分析湖北省输电线路走廊区域2013年干旱时空分布情况。结果表明,湖北省输电线路走廊地区TVDI和土壤含水量之间存在显著的负相关,相关系数达到0.525(p0.05),由MODIS卫星影像计算得到TVDI影像可以有效表明湖北省输电线路走廊地区的土壤含水情况。     

阜新地区干旱监测研究

选定温度植被干旱指数法建立阜新地区干旱监测模型。通过参数的确定,得到温度植被干旱指数,再通过阜新地区的气象站点地面实测土壤含水量数据,建立温度植被干旱指数-土壤含水量（ TVDI-SWC ）经验模型。通过回归分析以及2007年预测分析的实验数据表明, TVDI-SWC模型适用于阜新地区早春的干旱监测,可以使用该方法来实现对阜新地区的整体旱情状况快速,准确的评估。     

基于AHP-熵权法的广西暴雨洪涝灾害风险评估

开展广西洪涝灾害风险评估可为降低暴雨灾害损失提供理论支撑,利用中国长短历时暴雨雨量特征数据集(1961—2015年)中广西全部站点的气象数据,结合基础地理数据、社会经济数据,通过AHP-熵权法为各项洪涝因子赋权,并借助GIS技术分析并开展广西暴雨洪涝灾害风险评估。研究结果表明:广西高风险灾害地区约占全域的9%,低风险灾害地区约占15%。广西从东南沿海到西北内陆暴雨洪涝风险逐渐减低。其原因是南部雨量大,暴雨历时长,部分市区地势平坦且海拔低。一些地区经济发达、人口密集,造成受灾损失重,同时也加大了暴雨洪涝灾害的风险。研究可为广西暴雨洪涝灾害预防与治理提供决策参考。     

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。     

基于GRACE与降水的干旱研究分析

针对干旱问题,采用GRACE重力卫星数据进行反演监测,并对该技术在监测应用中的问题进行了研究.以陕西省与四川省为例,分析了陆地总水储量及降水对干旱的影响,采用基于两者相结合进行计算的干旱指数来检测干旱的发生,并与实际干旱情况及其他干旱指数进行对比,结果表明:该指数能够较好地检测出实际干旱事件且与其他干旱指数有较强的相关...