基于CLDAS资料的内蒙古干旱监测分析

以内蒙古地区为研究区域,对中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）的土壤湿度和降水数据进行了评估,使用土壤相对湿度法和连续无降水日数法监测2014年夏季干旱,并选择干旱年（2014年）和湿润年（2013年）与标准化降水指数和降水百分位指数法进行验证分析。结果表明：CLDAS资料能够很好地再现日土壤相对湿度动态变化情况和降水落区与量级,能够满足干旱监测的需求;基于CLDAS数据的土壤相对湿度法可以方便、快捷地监测干旱日变化和区域性变化,连续无有效降水日数法对评估长时间、持续性干旱较为有效;CLDAS同化数据在时效性、分辨率、代表性上能够满足气象服务的需求,可作为观测资料的重要补充广泛应用于业务和科研,特别是对于地广人稀且气象站点相对较少的内蒙古地区气象服务潜力巨大。     

2017年春夏呼伦贝尔草原干旱过程多种监测指数对比分析

以2017年春夏季呼伦贝尔草原干旱过程为研究对象,利用呼伦贝尔草原范围内6个气象站的气温、降水数据和MODIS NDVI数据,分析对比2017年4—9月多种气象干旱指数（Pa30、SPI30、SPEI30、CI、MCI）与植被状态指数（VCI）的监测情况。结果表明：只考虑单一降水的气象干旱指数（Pa30、SPI30）在4月波动较大,且此类指数无法反映出高温等其他气象条件对干旱发展的影响。综合气象干旱指数(CI、MCI)由于引入多时间尺度干旱进行计算,旱情缓解时轻旱等级持续的时间过长,且草原植被在降水增加后的恢复速度较快,造成干旱缓解期间植被与监测结果差异较大。MCI与同期和前1期VCI的相关性最好,CI和SPEI30与前1期和前2期VCI的相关性较好,而只考虑单一降水的气象干旱指数与VCI的相关性普遍偏差。植被对SPEI30的响应时间更长,更适宜草原生态干旱的早期预警使用。     

不同卫星遥感干旱指数在黑龙江的对比应用

采用MODIS的1 km×1 km分辨率数据,以我国黑龙江为研究区,对基于植被指数的植被状态指数 (I_VC)、基于地表温度的温度状态指数 (I_TC) 和基于植被指数-地表温度特征空间的植被温度状态指数 (I_VTC) 与10 cm,20 cm土壤相对湿度、降水量的关系、3种指数监测结果及其相互关系进行了对比分析。结果表明:I_VTC相对于I_TC,I_VC更适于反映土壤湿度的变化,对浅层土壤湿度更加敏感;I_VTC相对于I_TC,I_VC对降水更敏感,与监测时段的降水和前期总体降水都密切相关;在生长季早期,I_VTC和I_TC用于干旱监测的适用性明显优于I_VC;不同区域间,I_VTC的可比性较好,I_VC和I_TC则较差;I_VTC所反映的地表温度信息对干旱的直接指示作用最强,所反映的植被信息对干旱的直接指示作用较弱。     

准全球陆表干旱严重程度的多传感器遥感监测方法研究

在全球气候变暖的背景下,持续的干旱事件将对生态系统和人类社会产生不利影响。尽管存在多源卫星遥感资料及多种干旱指数,然而区域和全球尺度干旱事件的监测仍具有挑战。采用TRMM（Tropical RainfallMeasuring Mission）数据量化降水异常、MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）和陆表温度（Land Surface Temperature,LST）数据表征植被生长异常,构建了一种兼顾降水异常和植被生长状况异常的多传感器陆表干旱严重程度指数（Multi-sensorsDrought Severity Index,MDSI）。结果表明:MDSI 能够准确检测准全球范围（50°S～50°N,0°～180°～0°）的气象干旱事件,如亚马逊流域2005 和2010 年干旱、中国川渝地区2006 年干旱、中国云南2010 年干旱、非洲东部2011 年干旱、2012 年美国中部干旱等;MDSI 与PDSI（Palmer Drought Severity Index）呈现出大致相同的干湿空间格局,并且MDSI 有助于湿润地区干旱程度的检测。     

气象干旱指标在内蒙古干旱监测评估中的应用

对在内蒙古气候中心干旱监测评估业务中经常使用的降水量距平百分率、土壤相对湿度干旱指数、综合气象干旱指数三种气象干旱指标进行详细介绍和适用性分析。并对三种气象干旱指标的监测结果进行对比分析,结果认为综合气象干旱指数指标能较确切反映出干旱程度,尤其在对干旱过程的跟踪方面具有明显的优势。降水量距平百分率指标反映干旱程度较轻,土壤相对湿度指标反映干旱程度比较敏感。     

青海高寒草地区曲麻莱县遥感干旱指数的适用性研究

利用2001—2016年MODIS产品数据和地面站点数据,在垂直干旱指数、归一化植被水分指数和植被状况指数与土壤水分数据相关分析基础上,筛选相关性较高的遥感干旱指数和适用时段,再结合典型干旱案例,确定青海南部典型高寒草地区曲麻莱县最优遥感干旱指数和适用时段,构建牧草生育期土壤水分估算模型,并再现2015年夏旱事件。结果表明:植被状况指数比较适合曲麻莱县夏旱监测,依据百分位法划分的土壤干旱分布区域与牧草长势较差的分布区域基本一致,旱情空间演变趋势与实际情况相符。该模型及基于百分位法的旱情评价方法能较好地满足日常干旱监测业务需求。     

陕西省干旱监测预测评估业务平台

从实际需求和业务应用着眼,利用MODIS遥感资料和地面加密气象与土壤湿度观测资料,综合气候、植被、水文和地质环境等因素,对陕西省生态农业气候环境进行了区划。建立基于MODIS卫星遥感资料的干旱监测业务化方法和模型,开发了气象干旱和农业干旱预测模型及干旱综合影响评估模型,形成了干旱监测预测评估业务平台,实现了省、市、县干旱监测-预测预警-影响评估的系列化服务。     

FY-3 VIRR数据在陕西省干旱监测中的应用

干旱是影响陕西省社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用具有两个热红外通道的风云三号气象卫星扫描辐射计一级数据,先使用分裂窗算法反演得到地表温度,再利用归一化植被指数（NDVI）和地表温度计算温度植被干旱指数（TVDI）,从而来监测陕西省的土壤干旱程度。结果表明,反演得到的TVDI能较好地反映陕西省干旱分布状况,延安、关中、陕南等区域的TVDI反演结果与实际旱情更为接近。
 

     

气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

两种常用的春玉米干旱等级指标在东北区域的适用性检验

作物干旱等级农业气象指标是开展作物干旱监测、预警和评估的科学依据,其适用性关系到农业气象业务质量和防灾减灾效果。应用东北地区31个春玉米代表站1981 2012年逐日气象资料、土壤湿度资料、玉米生长发育观测资料及产量资料,对东北地区春玉米不同生育阶段土壤相对湿度和水分亏缺指数干旱等级指标进行应用效果检验,比较适用性差异,并利用黑龙江省2013—2016年的资料进行干旱实例分析。结果表明,土壤湿度和水分亏缺指数干旱等级指标均适用于东北区域春玉米不同生长时段干旱识别,且有较好的一致性,两套指标判定的春玉米干旱等级完全相同的占75%左右,相同和基本相同的占95%左右。两套指标对历史和近年玉米干旱事件的判识效果都较好,土壤湿度指标和水分亏缺指数的干旱识别正确率分别在80%和75%以上,土壤湿度指标判定效果更好。两套指标在玉米生育前、中期适宜性略好于后期,在东北三省的应用效果要略好于内蒙古东部,部分干旱年份水分亏缺指数判定的灾情等级偏高,因此,当两套指标判定结果存在差异时,应以土壤相对湿度指标判定结果为准。     

基于MCI指数的福建省干旱气候特征

采用目前国家干旱监测业务实行的MCI指数,利用Morlet小波、经验正交函数（EOF）等方法,分析了福建省1961—2019年全省66个气象站MCI指数表征的干湿状况和干旱变化特征。结果表明：福建省存在明显的干湿气候特征,具有显著的6—8 a和22 a的周期振荡,内陆山区干湿变化周期比沿海长,在季节尺度上各季均存在多时间尺度和地域差异化的特点;其空间变化具有3种典型模态,反映了季风降水多寡和地形差异。MCI表征的干旱过程时空分布与历史干旱事件相吻合,秋季和冬季是福建省干旱发生频率最高的季节,春季和夏季是干旱强度最强的季节;闽江口以南沿海地区干旱发生率明显高于内陆地区,全省出现同步干旱的机率较小（12%）。     

用NOAA卫星可见光和红外资料估算甘肃省东部农田区土壤湿度

应用NOAA卫星AVHRR通道1、2计算的植被指数和通道4的亮温、农业气象试验站观测的土壤湿度，并结合气象卫星完成的土地覆盖分类等资料，建立了由植被指数和亮温估算甘肃省东部农田区土壤湿度的方程。结果表明，农田土壤湿度与植被指数和亮温间均存在一定相关关系；用植被指数和亮温可以估计土壤湿度情况，并对干旱进行监测。     

NOAA/AVHRR 资料在青海省牧区草场旱情监测中的应用

文章介绍了遥感监测草场旱情的原理,提出了利用距平植被指数和干旱指数确定干旱区和干旱等级的方法。应用此方法评估1995年青海省牧区草场旱情,与农业气象旬报的旱情分析吻合较好。     

地表温度-归一化植被指数特征空间干旱监测方法的改进及应用研究

地表温度-归一化植被指数(Ts-NDVI)特征空间干旱监测方法易受到监测期地表湿度、植被覆盖状况和卫星观测质量的影响,导致特征空间干、湿边不稳定,在基于长时间、大范围卫星观测资料的基础上对Ts-NDVI特征空间方法进行改进,将其称为通用特征空间方法.首先基于某观测时段,单独构建每年基于该单一年份单一时段卫星观测数据的T...     

2017年辽宁省春夏季精细化气象干旱监测评估

基于辽宁省1114个国家级和区域级地面台站1961年以来的逐日气温和降水观测资料,利用距离平方反比法差值生成了1717个乡镇的气象资料序列,采用气象干旱综合监测指数统计分析了辽宁省2017年4—8月精细化到乡镇的气象干旱特征。结果表明:2017年辽宁省春夏季异常高温,同时降水异常偏少,致使气象干旱不断发展;干旱在4月5日前从中部和北部开始,4月末扩展到西部,5—6月再向东南发展,波及88%的乡镇,7月以来气象干旱程度开始减轻;气象干旱持续时间长的乡镇主要集中在中部和北部,最长持续时间153d;受气温偏高和降水过程的影响,中度以上气象干旱面积呈阶段性变化,且极端干旱的发展伴随高温时段。由于气象干旱不同于农业干旱,在开展为农服务时要因地制宜采取应对措施。     

基于自然灾害风险理论的黑龙江省玉米干旱风险评价

为了明确黑龙江省玉米干旱风险区划,为农业防灾减灾和保障玉米安全生产提供参考,选取黑龙江省玉米主要种植区44个农业气象站1971-2017年气象资料及农业资料,划分玉米全生育期为玉米生长前期（出苗-抽雄）,玉米生长后期（抽雄-成熟）,基于自然灾害风险评价方法,以水分亏缺指数确定不同生育期干旱指标,考虑危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力4项要素,引入权重系数,采用灰色关联度方法,确定四个因子对灾害发生的不同影响程度,构建危险性评估模型,评估黑龙江省玉米干旱风险,并进行了干旱风险区划。结果表明：在玉米不同发育期,干旱风险指数高值区均主要位于松嫩平原地区,其中,黑龙江西部地区为玉米干旱高风险区,中高值区分布在哈尔滨双城区以及绥化市肇东县。黑龙江省西南部地区肇州、肇源、安达等地区为中等风险区。而低值区主要分布在黑龙江东部三江平原地区以及黑河、伊春、牡丹江等地。研究结果可为黑龙江省玉米干旱防灾减灾工作提供理论依据。     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。     

在用降水逐日监测干旱的方法中引入蒸发

降水是旱涝最重要的影响因子。在加权平均降水量WAP方法中,当目前没有降水,且前期降水的影响衰减掉以后,WAP便接近于0了,然而此时土壤可能还是较湿润的;若在随后的日子里仍没有降水,WAP则继续保持接近于0的值,但土壤会变的越来越干。为了区分出在WAP同样都为接近于0的状态下土壤湿度(反映在蒸发上)的差异,本文将WAP指数作了进一步的发展,即在所建立的模型中,将蒸发量E显式地表达出来。也就是,涝(旱)状态的变化不仅受降水量P所强迫,而是受P-E所强迫。新方法的基本原理和模型是与WAP方法相仿的,这个显式地考虑了蒸发的新指数WAPE,其值有正有负,接近于正态分布,因而不需再作正态化处理。结果表明,WAPE指数对旱涝的逐日监测有很好的效果。