基于遥感的干旱监测方法研究进展

在全球变暖的气候背景下,近年来干旱频发且不断加剧,给人类的生产生活造成了严重的影响。本文基于遥感原理,介绍了归一化植被指数、温度状态指数、标准化降雨指数和标准化降雨蒸散指数等几种常见的干旱指数,综述了运用不同干旱指数进行监测的实践应用。最后,针对目前研究中存在的问题,对今后研究的主要方向作出了展望。     

基于遥感的干旱监测方法研究

在全球变暖的气候背景下,近年来干旱频发且不断加剧,对人类的生产生活造成了严重的影响。目前,干旱监测已成为全球气候变化研究的一个热点课题。遥感技术以其客观、及时、经济、覆盖范围广、数据连续等优点,已被证明是干旱监测中最具前景的技术手段。本文基于遥感原理,介绍了归一化植被指数、温度状态指数、标准化降雨指数和标准化降雨蒸散指数等几种常见的干旱指数,综述了运用不同指数干旱监测的主要应用。最后针对目前研究中存在的问题,对今后研究的主要方向作出了展望。     

基于湿润指数距平率的水稻干旱灾损评估——以四川省为例

利用四川省水稻主要种植区6个典型代表站点1961-2015年的逐日气象资料、水稻生育期和产量等资料,计算了水稻各生育阶段内的湿润指数距平率,建立干旱影响下水稻气象产量与湿润指数距平率的统计模型,开展了水稻干旱灾损评估.结果表明:移栽到孕穗期和孕穗到开花期,蓬安的干旱指数有显著增加的趋势;开花到成熟期,仁寿、蓬安、开江、甘洛的干旱指数有显著的增加趋势.分离水稻气象产量后,构建了干旱影响下水稻各生育阶段干旱指数与气象产量的统计模型,验证结果表明该模型能反映各生育阶段干旱对水稻产量的影响.灾损评估结果指出,干旱影响下,四川水稻种植区代表站点水稻减产率在1.7%～7.2%.     

天峻县春旱变化特征及对牧业生产的影响

采用天峻县气象站3～5月份基本气象资料和牧草返青期观测数据(1961-2017年),分别采用相对湿润度指数(M指数)和标准化降水指数(SPI指数)研究天峻县春季干旱变化特征及对牧业生产的影响。结果表明,天峻县春季干旱变化趋于稳定,并没有呈现出显著的干旱化趋势或湿润化趋势,目前正处于相对湿润的时间段;天峻县春季干旱存在着一个约28a的变化主周期;天峻县春季干旱对当地牧业生产影响很大,严重的减少了牧民群众的收入。     

干旱和铁盐胁迫对油松种子萌发的影响

本试验采用干旱和铁盐等不同处理研究对油松种子萌发的影响,对种子发芽率、发芽指数等指标进行统计.结果表明:不同浓度的干旱及铁盐存在时,种子发芽率和发芽指数均受到明显的抑制.随着干旱及铁盐浓度的增大,抑制作用呈现由强变弱的趋势.     

四川省广元市农业干旱风险评估区划及管理对策

运用四川省气候标准对干旱程度的划分,以玉米生长期3～9月干旱指数反映全年干旱情况,分析广元市干旱分布规律。采用人类生存环境评价法,计算作物干旱风险指数DDRI评估农业干旱风险,用GIS克里金（Kriging）插值法得到DDRI的空间分布,作出广元市农业干旱风险区划,并提出风险管理对策,为防灾减灾提供决策依据。     

基于CI指数的河北省干旱特征分析及R/S分析

采用《气象干旱等级》国家标准中推荐使用的CI指数,分析了河北省38年来干旱变化情况、各月干旱指数的年变化过程,并采用R/S分析法预测了河北省各月干旱指数未来的变化趋势.结果表明,河北省干旱发生频率相对较高,但时空分布不均匀,1970 ～ 2007年河北省几乎每年均有不同程度的季节干旱发生,春季和冬季干旱较为严重,秋季次之,夏季干旱程度最轻;38年的各月不同干旱指数变化趋势均不显著,但有一定的季节性特征;38年各月不同干旱指数呈现不同的Hurst现象,也有一定的季节性特征.     

Comparative Studv on the Application of Several Drought Assessment Indices in the Loess Plateau

利用4种气象干旱指数计算方法,以农业气象干旱指标为参照,对2007年3月～6月陕西黄土高原43县区出现的干旱天气过程进行分析比较.结果表明,4种干旱指数计算结果比统计部门的实际旱情程度严重;相对湿润度指数计算出的干旱等级比实际统计等级严重;标准化降水指数计算结果反映出特旱面积过大;降水量距平百分率和气象干旱综合指数计算结果与实际情况基本一致.在干旱开始与结束日期计算中,相对湿润度指数计算结果与水利部所规定的水利行业标准计算结果一致;在干旱结束日期计算中,采用气象综合干旱指数和降水距平百分率指数计算的结束日期与水利部规定计算结果较为接近.     

干旱和盐复合逆境对芝麻种子萌发和幼苗生长的影响

通过采用PEG模拟干旱和添加NaCl的方法,研究了干旱和盐胁迫复合逆境对芝麻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,随着复合逆境程度的增大,芝麻种子萌发和幼苗生长均逐渐受到抑制。轻度干旱+轻度盐(50 g.L-1PEG+50 mmol.L-1NaCl)复合逆境处理对芝麻种子发芽率和发芽指数的影响不显著,但对发芽势、活力指数和幼苗各生长指标的影响显著(P<0.05);中重度干旱和盐的复合逆境(150～200 g.L-1PEG+100～200 mmol.L-1NaCl)各处理组合发芽指标和幼苗生长指标均显著低于轻度干旱和盐的复合逆境(50 g.L-1PEG+50 mmol.L-1NaCl)处理(P<0.01)。     

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。     

江苏干旱监测指数CI对比分析

以苏北地区的徐州站和苏南地区的南京站作为代表站,对比监测指数CI计算方案中的6个变量和2种指标,进行统计特征对比分析,对不合理跳跃次数的比较,以及对典型干旱过程4种干旱指标随降水量的逐日变化分析.比较分析表明:采用降水量按线性递减权重方法计算CI的气象干旱监测指标的改进方案中,6个变量和2种指标在改进前后保持了较好的一致性,但在不同地区对变量和指标的调整所反映出来的结果略有差异,且从统计结果还可以看出,MI30对CI指数的影响权重比SPI30和SPI90的影响大.此改进方案在干旱监测中能较好地反应干旱情况,结果显示方案可行.     

极端干旱对土壤微生物群落和功能的影响研究进展

随着现代社会的快速发展和人类活动的日益增多,极端气候如干旱和高温等事件越来越频繁地出现.干旱和高温的同时发生容易形成极端干旱,不仅会改变土壤基本理化性质及功能,还会影响土壤微生物群落的组成和结构,同时对微生物介导的土壤微生物过程及生物地球化学循环产生深远影响,因此了解极端干旱如何影响土壤微生物群落及其功能显得至关重要.本文从个体到群落的角度综述了极端干旱对土壤微生物的影响及微生物对极端干旱的响应,包括极端干旱对微生物DNA及细胞完整性造成的伤害、对细菌群落和真菌群落组成的影响、对土壤微生物介导的碳氮循环功能的影响以及极端干旱下根际分泌物对根际微生物功能的影响,最后从交叉学科原位研究角度和分子组学角度对相关机理进行了展望.     

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。     

新疆春小麦的抗干旱和水分高效利用特性研究

研究了新疆当前春小麦主栽品种和近年新审定品种的抗干旱和水分高效利用特性,通过田间干旱和充分灌溉处理小区试验的籽粒产量和主要农艺性状,计算了各品种的抗旱系数(DC)、抗旱指数(DI)、干旱产量指数(DYI)、丰水产量指数(WYI)和产量-水分高效利用指数(YHWUEI).结果表明,新疆育成的春小麦品种在干旱处理条件下的产量、抗旱性总体高于引进品种;各品种产量和农艺性状的抗旱系数(DC)与各品种干旱处理条件下的产量相关性差,各品种产量和部分农艺性状的抗旱指数(DI)与各品种干旱处理条件下的产量相关性较高,而干旱产量指数(DYI)与各品种的干旱处理产量趋势完全一致;又通过干旱产量指数(DYI)、丰水产量指数(WYI)和产量-水分高效利用指数(YHWUEI),筛选出在干旱和充分灌溉两种条件下都高产稳产,即具有水分高效利用特性的春小麦品种四个:新春2号、新春6号、新春7号和新春10号,它们的干旱产量指数、丰水产量指数和产量-水分高效利用指数都大于1.05.在多年新疆春小麦生产中,它们也都表现高产稳产、耐高温、抗干旱和适应性强,在干热风危害麦区推广面积大.     

云南省烤烟农业气象灾害监测指标的研究

为使云南烤烟灾害评估标准化,同时提高评估的时效性,构建了干旱指数、涝渍指数和低温指数作为烤烟农业气象灾害定量评估的统一标准.干旱指数和涝渍指数考虑了前期降水情况、连续旱(涝)日数、温度及光照情况、烤烟需水量等因子,可逐日滚动;低温指数基于低温强度、低温持续时间、烤烟所处生育期等因子.也可逐日滚动.依据灾害指数将干旱、涝溃和低温灾害划分为4级.检验结果表明,依据灾害指数所做的灾害监测结果与实况较为吻合,各等级灾情评估准确率在75%以上.构建的灾害指数在业务工作中用于烤烟灾情评估和监测,简单易行、有实用价值.     

基于Pa和SPI指数的昆明市气象干旱分析

收集昆明地区1980～2017年的降雨资料将数据划分为季尺度和年尺度,计算昆明市38年的Pa指数和SPI指数,分析了云南省昆明市的气象干旱特征,通过Pettitt突变检验法进行分析.结果表明:近38年以来,昆明市整体气候以正常的情况居多,干旱的情况较少;近20年来,干旱年份的比例有所增加而湿润情况有所减少,Pa指数和SPI指数变化的趋势基本一致.通过Pettitt突变检验法可知,近38年中,昆明市的Pa指数和SPI指数都没有发生显著性的突变.     

湖南省最适干旱指数研究及近50年干旱演变分析

作为干旱的评价标准,干旱指数在旱情监测、预警中发挥着基础性作用,但至今尚没有适用于大尺度范围的干旱指数,因此在特定区域内研究最适干旱指数有重要的科学意义。基于长期观测资料、土壤数据库及历史干旱记载,对比分析标准化降水指数(SPI)、标准化降水及蒸散指数(SPEI)、Palmer干旱指数(PDSI)、自矫正Palmer干旱指数(scPDSI)在湖南省的适用性。结果表明,scPDSI对于干旱事实描述准确率最高,这一指数在较长时间尺度上表现稳定,响应敏感,但在旱度标准的适配性上仍有提升空间。基于该指数分析湖南省1960—2011年干旱演变趋势后发现,湖南省内大部分地区处于干旱缓解趋势,湘西中部、湘南永州地区及湘东北地区处于变干趋势,尤以长沙地区较为严重,应加强旱情监测和预警,应对未来可能出现的严重旱灾。     

植物抗旱剂科技抗旱新突破

2002年又是一个少见的暖冬,这一异常的气候,预示着新世纪第一次厄尔尼诺现象今年春天将再次降临地球,据国家海洋预报中心预测,在我国北方将中等强度的发生,春夏之际易发生高温、干旱(南方易发生低温、洪涝).农业抗旱必须把节水灌溉和其他的方法结合起来,才能真正解决面临的干旱问题.干旱频繁加剧了水资源危机,水资源危机又加剧了旱情.水资源危机和干旱威胁的双重压力,要求人类另辟蹊径,寻找科技抗旱的新思路.     

江西省干旱遥感监测研究

针对江西省干旱大面积发生和丘陵地形与植被覆盖的特点,以极轨气象卫星资料为信息源,对干旱遥感监测方法进行研究.结合江西省干旱发生特点、天气条件和遥感信息源等分析,并对多种干旱遥感方法比较,认为采用植被供水指数法最适合本区域的干旱遥感监测应用.通过对2003年江西省特大干旱进行研究,结果表明,干旱发生期,植被供水指数主要分布在6～15,这个指数范围主要是针对有植被覆盖的下垫面发生的干旱,对于裸地或没有植被覆盖的下垫面,不适用.     

国内外干旱及干旱指标研究进展

干旱灾害是对人类社会危害较大的一种自然灾害,也是我国最常见的灾害.总结了国内外关于干旱定义和分类,对气象干旱指标、农业干旱指标、水文干旱指标、社会经济干旱指标、遥感干旱指标进行了对比分析,在此基础上对干旱识别和评价的发展趋势做出展望.