NDWI指数在衡邵盆地干旱监测中的适用性研究

利用归一化植被水分指数（NDWI）对衡邵盆地进了干旱监测分析。结果分析表明,NDWI能很好地反映干旱发生发展的过程;NDWI监测的干旱发生的时段和区域与降水量严重偏少的时段和区域有很好的吻合性。其次,NDWI监测的干旱发生区域主要集中在衡邵的中间盆地农业耕作区,能间接的反映农业干旱发生情况。     

衡邵盆地的干旱时空分布特征及其与土地类型的关系

利用湖南省97个气象站1975—2015年常规气象资料分析了湖南省降水特征和干旱特征,在此基础上结合衡邵盆地地形,对衡邵盆地2005—2015年的干旱进行时空分布特征分析,并重点研究了该时段干旱与土地利用之间的关系。结果表明,湖南省各地年降水量时空分布不均,大部分地区的降水量主要集中在4—6月,占全年总降雨量的42%,年降水量在地域分配上差异也较大,西、南、东三面山地降水多,中部丘陵和北部洞庭湖平原降水相对较少。湖南省绝大部分地区夏秋干旱日数占全年干旱日数的60%～80%,尤以湘中衡邵盆地干旱出现的频率最高,达70%以上,且区域内各县市干旱的时空分布差别较大,衡邵盆地因受地形性下沉气流影响,过程降雨量往往少于其他地方,干旱概率较其他地区高。对于大部分区域而言,耕地、林园地、草地所占比重与综合气象干旱指数(CI)呈负相关,城乡、工矿、居民用地所占比重与CI呈正相关。     

荒漠绿洲区干旱遥感监测指数的对比分析

绿洲农业在南疆经济社会发展进程中意义非凡,及时获取荒漠绿洲区土壤相对湿度数据,对有限水资源合理分配、促进绿洲农业和生态环境的健康持续发展至关重要,选择适宜的干旱遥感监测指数是干旱监测面临的问题。基于Landsat 8和实测土壤相对湿度数据,对比分析NDWI、VSWI、TVDI、MEI在荒漠绿洲区的有效性。结果表明,受人类活动等各种因素影响,4种指数在农田区域（棉田、枣地）效果不理想;4种指数均能反映研究区荒漠土壤相对湿度的空间特征,最佳监测深度为0～10 cm;从相关系数分析,NDWI、MEI监测效果优于VSWI和TVDI。受水资源分布和人类活动影响,塔里木河两岸及农田周边荒漠土壤相对湿度较高。     

衡邵干旱走廊典型灌区水资源优化调度研究

年内干旱是干旱研究的重要方向,对农业灌溉具有非常重要的意义。由于地区不同,降水不同,农业种植结构不同,导致各个地区的年内干旱情势也各不相同。选取南方丰水地区的衡邵干旱走廊作为研究对象,通过对丰水年、平水年和枯水年进行水库群优化调度研究,揭示衡邵干旱走廊的干旱成因、干旱时间和短缺水量。结果发现:衡邵干旱走廊干旱成因是农业干旱,未来可能会出现社会经济干旱;干旱时间为每年7~9月,符合该走廊夏秋连旱的特点;水量短缺以龙溪桥水库最为显著,丰水年约为1 960万m~3,平水年约为2 383万m~3,枯水年约为4 302万m~3。因此,衡邵干旱走廊应积极发展高效节水灌溉、开展渠道防渗、适当调整农业种植结构和增加水源工程以应对未来的社会经济干旱。     

标准化降水指数在干湿条件分析及旱涝监测中的应用——以衡邵干旱走廊为例

文章基于标准化降水指数(SPI)和M-K检验方法,研究了如何将标准化降水指数应用到衡邵干旱走廊地区干湿条件分析及旱涝监测中。研究结果表明:衡邵干旱走廊地区的降水量整体上呈增加趋势,且2008年之后增加趋势明显;径流序列的变化总体上呈下降趋势,径流突变特征较为明显,特别是2000年之后由于人类活动增强,水库调度和下垫面变化对径流变化影响显著,改变了自然状态下的水文响应关系,降低了地表径流量;洪水的月际分布特征显示,湘江干流和支流的洪峰时间及洪水期存在较长时间的延迟;资水流域的月际变化较为平缓,月际差异小;衡邵干旱走廊的气象干旱整体上处于缓解趋势。     

基于多源数据的河南省农业干旱时空变化特征分析

【目的】 全球变化背景下,利用遥感手段实时获取区域农业干旱信息并分析其时空变化特征,是有效进行农业监测预警、保障区域粮食安全的有效途径。【方法】 文章以河南省为研究区域,综合遥感、气象、土壤等多源数据,基于“金字塔”型多层级土壤水分估算模型框架反演土壤水分含量;利用土壤水分状态指数（SMCI）对2000—2020年河南省的农业干旱情况进行监测,分析其农业干旱发生的空间分布和时空变化特征。【结果】 21年间,河南省农业干旱平均发生4.408 9次/年,主要发生在春季和夏季,集中在3月和6月,以轻度干旱和中度干旱为主;秋季和冬季农业干旱则有加剧的变化趋势。河南省SMCI年平均值呈总体上升趋势,其中2019年SMCI平均值最高,农业干旱情况加重;河南省近54%区域农业干旱程度表现出显著加剧的变化趋势,集中分布在东部和中部地区。【结论】 河南省农业干旱情况呈现明显加重的趋势,应及时监测预警、科学应对,减轻其对农业生产的影响程度。     

基于GIS下的旱地马铃薯干旱风险区划技术探讨

通过榆中县马铃薯逐年减产率与实测资料计算出的马铃薯不同生育时段的农田蒸散 量进行线性回归分析,建立干旱监测模型。以减产率农业干旱指标等级⑴为标准,通过干旱监 测模型计算出马铃薯的农田蒸散量农业干旱指数,用此指数统计马铃薯不同生育时段干旱等级 的发生概率,用Pearson-Ⅲ频次密度函数⑵统计出马铃薯全生育期不同重现期的各乡镇减产率, 最后利用GIS 空间分析模块绘制马铃薯干旱等级概率分布图、不同重现期下的减产率分布图、不 同干旱等级风险区划图。     

干旱内陆盆地绿洲种植业生态经济系统的能值分析——以新疆焉耆盆地为例

以新疆干旱内陆典型代表区域——焉耆盆地为研究对象,运用能值分析理论和方法对该区域种植业生态经济系统的能值投入和产出进行了分析。结果表明:(1)焉耆盆地绿洲2006种植业生态经济系统的能值投入以不可更新的工业辅助能为主。在不可更新工业辅助能中,化肥对农业的产出影响较大;(2)该区域的能值利用强度高于全国平均水平,说明农业的科技投入水平较高;(3)系统的净能值产出率高于全国平均水平和发达地区水平,表明系统具有较高的经济活力,农业系统整体功能较好,运转效率较高,能值回报率较高;(4)农业生产对整个区域生态系统的压力较轻,引起的生态环境破坏较小,农业环境资源还有进一步开发利用的潜力;(5)焉耆盆地种植业系统具有可持续发展的潜力。     

山东省遥感干旱指数的适用性及干旱对冬小麦产量的影响

针对遥感干旱指数对干旱监测的精度和适用性问题,以山东省为研究区,基于MODIS和TRMM卫星遥感数据,选取2002年典型干旱年,计算归一化水分指数(normalized difference water index,NDWI)、归一化植被供水指数(normalized vegetation supply water index,NVSWI)、归一化降水量距平百分率(normalized percentage of precipitation anomaly,NPA),并与10 cm土壤水分数据进行相关性分析,结果显示NVSWI与土壤水分的相关系数最高,能够较好地表征农业干旱的严重程度,是最适合山东省旱情监测的干旱指数。之后采用NVSWI对2001—2015年山东地区的干旱进行时空特征研究和分析,并进一步分析不同生育期干旱对冬小麦产量的影响,结果表明,2001—2015年山东省整体干旱程度减弱,受干旱影响的区域主要集中在鲁西和鲁南地区;4—5月份干旱对冬小麦产量的影响较大,因此,在抽穗期和灌浆期对水分进行管理至关重要。     

基于遥感的衡邵干旱走廊土地利用空间格局演变

衡邵干旱走廊是南方典型的干旱区,不合理的土地利用格局加剧了灾害的发生风险,因此,理清衡邵干旱走廊土地利用空间格局演变特征对深入理解干旱发生机理具有重要意义。利用衡邵干旱走廊2000—2017年3期遥感影像数据,应用GIS空间分析和土地利用变化指数模型,从土地利用变化速度、转移方向2个方面定量分析了衡邵干旱走廊2000—2017年土地利用空间分布特征,并结合气象观测数据分析了不同干旱程度下的土地利用演变规律。结果表明,农业用地面积随着城镇化进程的加快在不断减少,占比从2000年的52.63%下降到2017年38.89%,主要分布在主城区及周边县区,水体的面积由于干旱的加重也在继续缩小;林地、建设用地和未利用地(裸地)等面积不断扩大,建设用地在2009—2017年的土地单一动态度达到22.84%/年,前者的增加主要归因于国家退耕还林政策,后两者的增加则归因于快速城市化。     

全球气候变暖对中国种植制度的可能影响XIV.东北大豆高产稳产区及农业气象灾害分析

【目的】大豆是主要的粮油兼用作物,东北三省是我国大豆主产区,研究气候变化背景下东北三省大豆气候生产潜力高产稳产性区域分布及其变化特征,明确不同区域限制大豆高产稳产性的主要农业气象灾害,可为东北三省大豆合理布局、防灾避灾以及高产稳产提供科学参考。【方法】以1981年为时间节点,将研究时段划分为1961—1980年（时段Ⅰ）和1981—2019年（时段Ⅱ）两个时段,利用调参验证后的DSSAT-CROPGRO-Soybean模型模拟研究区域大豆潜在种植区各站点气候生产潜力,明确气候变化背景下大豆气候生产潜力高产稳产性区域分布及其变化特征;结合大豆冷害和干旱指标,明确不同高产稳产性区域冷害和干旱的时空分布特征;结合统计方法,明确限制大豆高产性和稳产性的主要农业气象灾害因子。【结果】（1）与1961—1980年（时段Ⅰ）相比,1981—2019年（时段Ⅱ）大豆潜在种植区增加2.81×10⁶ hm²,占研究区域总土地面积的3.57%;（2）与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ稳产区面积占比减少,其中高产稳产区面积占潜在种植区内总土地面积的比例由17.67%减少到17.11%,高产不稳产区占比由13.54%增加到15.13%,低产稳产区占比由34.98%增加到38.17%,低产不稳产区占比由18.58%减小到18.49%;（3）研究时段内,大豆生长季冷害发生频次总体呈现先上升后下降趋势,高产稳产和高产不稳产区冷害特别是严重冷害发生频次高于低产稳产区以及低产不稳产区;大豆生长季轻旱和中旱发生频次增加,重旱发生频次减小;（4）大豆产量变化与冷害发生频次呈负相关关系,产量变异性的变化与冷害和干旱发生频次均呈正相关关系。【结论】气候变暖背景下,东北三省大豆潜在种植区呈北移西扩趋势,可种植面积增加;大豆高产不稳产和低产稳产面积增加,高产稳产区和低产不稳产区面积减少;不同高产稳产性区域内主要农业气象灾害不同,低产区较高产区总体低温冷害发生频次高,不稳产区较稳产区干旱发生频次高。但在高产稳产性变化区域,冷害发生频次下降,干旱发生频次上升。总体而言冷害是大豆高产性的主要限制因子,冷害和干旱是大豆产量不稳定的主要限制因子。     

海南岛农业干旱综合监测业务化运行研究

基于MODIS数据、地面观测数据,以海南岛农业干旱监测综合模型为工具开展海南岛农业干旱综合监测研究,完成了基于Web GIS的海南省农业干旱监测系统的设计与开发。通过Web GIS系统及时发布旱情信息,用户通过计算机终端网页浏览器可以对海南岛实时的干旱情况进行交互式的查询和检索,实现了海南岛农业干旱综合监测的业务化运行。并应用海南省农业干旱监测系统进行了干旱监测、旱情区域分析等业务化运行示范。该研究结果可为区域农业干旱综合监测业务化运行提供参考依据。     

区域农业干旱模型的建立与应用

本研究采用调查、实验、模型相结合方法，建立了区域农业干旱模型。并将其应用于区域农业干旱评价、监测及对策分析等方面。研究结果表明：气象干旱指标P/E（p-降水量，E-潜在蒸发量）不能准确表达农业干旱状况，本研究所建立的农业干旱模型经验证有广泛的适用性和准确性，对农业干旱的评价、监测与实际相符，对农业于旱理论与实践都具有一定价值。     

1961—2018年衡邵干旱走廊地带气候变化特征分析

利用衡邵干旱走廊地带1961—2018年的逐月平均气温和降水量,综合分析衡邵干旱走廊地带的气候变化特征。结果表明,近58年来衡邵干旱走廊地带的气候呈暖干趋势,年平均气温上升率为0.157℃/10 a,进入21世纪,气候变暖明显;春季升温贡献最大,气温上升率为0.254℃/10 a;年平均气温以及春季、冬季、秋季平均气温均通过了显著性检验。年降水量呈缓慢减少趋势,减少率为4.3 mm/10 a,未通过显著性检验;以春季降水量的减幅最大,减少率为11.4 mm/10 a。     

基于TVDI 与荧光的呼伦贝尔市干旱时空动态监测研究

【目的】呼伦贝尔地区降水量少,年际和年内分布不均,灌溉条件不发达,干旱对当地农业和畜牧业生产造成了严重影响,结合干旱监模型与荧光数据可对呼伦贝尔干旱情况进行有效监测。【方法】文章使用MODIS归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)产品,建立Ts-NDVI特征空间,计算温度植被干旱指数(TVDI),同时结合GOME-2 L2级荧光产品,综合分析评价2017—2018年呼伦贝尔地区干旱时空变化特征。【结果】该文建立的干旱指数模型能有效监测呼伦贝尔市干旱状况,干旱等级划分结果表明,2017—2018年呼伦贝尔地区存在不同程度的干旱问题,此模型在该研究区干旱监测上具有很好的适用性;通过SIF与NDVI的变化过程对比分析发现,SIF对水分胁迫等植被生理变化比较敏感,SIF较NDVI而言,能更有效地反映植物受胁迫状况。【结论】通过MODIS产品与GOME-2 L2荧光产品相结合,可以更准确地监测分析该研究区内的干旱时空动态变化,为呼伦贝尔市的旱情监测提供重要参考。     

定西市安定区干旱灾害演变分析

本文从安定区干旱灾害演变入手 ,分析了干旱灾害发生的规律、成因、类型及时段 ,进而提出了农业抗旱对策。     

发展旱作节水农业 实现资源持续利用

据气象部门预测分析,我国已经进入了干旱时段。这个干旱时段将持续到2013年左右。面对干旱,在农业上第一反映就是如何打井、如何灌溉。笔者认为,长期、大面积打井提取地下水,将加剧地下水位下降、地下水源匮乏;而且打井灌溉的成本较高,尤其是大规模浇灌效     

甘肃中部农业干旱灾害分析

本文主要应用 1 95 0～ 2 0 0 3年 43年的气象资料 ,从旱灾区降水量的分布特征 ,干旱发生发展的区域、规律、时段、灾情分布等方面分析了甘肃省乌鞘岭以东中部农业干旱灾害 ,揭示了春末夏初旱灾年与非旱灾年大气环流场特征 ,西风带急流轴摆洒形势 ,并提出了干旱灾害的防御措施     

基于SWAT的金塔河流域综合干旱指数构建及其适用性分析

【目的】基于SWAT模型,构建资料缺失条件下的综合干旱指数,为干旱特性的多角度分析提供支持。【方法】以甘肃省金塔河流域为研究对象,依据1981-2017年水文气象资料建立流域SWAT水文模型,通过SWAT-CUP对模型参数进行率定与验证,将模拟的土壤湿度、蒸散发数据与实测降雨、径流数据相结合,运用嵌套Archimedean构造联合多个干旱变量,构建参数化的气象-农业-水文综合干旱指数（comprehensive drought index,CDI）,并分析所构建CDI的适用性。【结果】SWAT模型模拟的金塔河流域径流值与实测值吻合良好,率定期和验证期的确定性系数（R²）与Nash-Sutcliffe效率系数（E_NS）均高于0.7,且不确定性分析指标P>0.7、R<1.5,均在可接受范围内,调整后的模型参数可用于描述金塔河流域的水文过程。所构建的参数化的气象-农业-水文CDI的干旱监测结果与实际干旱事件的发生基本一致,且能够监测到仅有1种或2种干旱发生的干旱区域,可同时表征气象干旱、农业干旱、水文干旱,能从多个角度反映干旱特性。CDI对金塔河流域东北部的气象干旱、农业干旱、水文干旱的监测能力较强;年尺度的CDI对气象干旱、农业干旱与水文干旱的监测能力强于季尺度与月尺度。【结论】所构建的CDI适用于金塔河流域气象-农业-水文综合干旱的监测,可为该地区干旱监测及旱灾预警提供支持。     

湖南省油茶气象灾害变化规律

基于湖南省96个地面气象观测站1961—2019年气温、降水资料,运用数理统计方法,开展湖南省油茶气象灾害变化规律分析,结果表明,1961—2019年湖南省油茶花期低温阴雨、幼果期低温、果实膨大高峰期干旱、油脂转化积累高峰期高温等灾害发生次数增减趋势不显著,但有年代际变化,近10年发生次数较多;果实成熟期阴雨灾害发生次数呈显著减少趋势,但近10年发生次数亦偏多.湖南省油茶花期低温阴雨灾害发生频率总体呈北高南低分布,发生频率有增大趋势,高值区域向湘中偏北一带聚集;幼果期低温灾害高发区主要位于东部山区,西部地区发生频率在减小;油茶果实膨大高峰期干旱灾害发生频率呈东高西低分布,高值区域主要位于洞庭湖区至衡邵盆地一带,洞庭湖区发生频率在减小,湘中偏南地区在发展;油茶油脂转化积累高峰期高温灾害发生频率呈南高北低分布,高发中心主要位于衡阳地区,其变化趋势为西部地区发生频率增大、南部高中心范围增大;油茶果实成熟期阴雨灾害总体呈西高东低分布,发生频率在降低.