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1.
农业干旱监测问题对农业生产具有重要影响,因此精确监测农业干旱具有现实意义。该研究基于MOD16A2全球蒸散产品,计算作物缺水指数（Crop Water Stress Index,CWSI）,结合地表温度、植被指数、降水量以及土壤湿度等多源遥感数据为自变量,3个月时间尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI-3）为因变量,基于偏差校正随机森林算法构建山东省2000-2019年作物生长季（4-10月）的偏差校正随机森林干旱状况指数（Bias-corrected Random Forest Drought Condition Index,BRF-DCI）。并分析CWSI对于构建山东省农业干旱监测模型的影响。结果表明：加入CWSI后,所提出的BRF-DCI指数与SPEI-3观测指数的决定系数为0.72～0.85,优于未加入CWSI之前;加入CWSI后提高了干旱监测等级的准确率;BRF-DCI指数能较好地拟合各月份的SPEI-3指数,决定系数均在0.94以上;BRF-DCI指数能够准确反映山东省典型干旱年的干旱情况,有效监测山东省农业干旱情况。该研究对山东省农业旱情监测及旱灾防御具有较大的应用潜力。 相似文献
2.
《水土保持研究》2020,(5)
陆面蒸散发是地表水循环和能量循环的重要组成部分,准确的估算蒸散发对区域气候研究和干旱监测有重要意义。利用公用陆面过程模式CLM 4.0模式输出的高时间分辨率的净辐射、地表温度作为遥感经验模型的输入,结合SACOL站观测资料估算了西北半干旱区的陆面蒸散发,并将估算值与观测值进行了对比分析。结果表明:CLM模式对净辐射、地表温度的模拟性能较理想,与观测值的RMSE,MAPE相对较小,相关性更高。遥感经验模型估算的SACOL站陆面蒸散发与实测值的偏差较小,CLM模式模拟的蒸散发与观测值的一致性较好,但模式较观测值偏大。基于CLM模式模拟得到更为准确的净辐射、地表温度和NDVI估算得到的蒸散发与观测值的变化趋势较为一致,两者的误差较小,相关性更好,对半干旱区蒸散发的估算精度有显著提高,且能够得到更高时间分辨率的陆面蒸散发。 相似文献
3.
《水土保持研究》2020,(2)
研究区域气候变化及干旱监测,需要准确估算陆面蒸散发。利用兰州大学半干旱气候与环境监测站SACOL的观测资料,以CLM模式模拟的蒸散发量和MODIS观测的归一化植被指数(NDVI)为基础,构建了一种"模拟—校正"的新方法,用于估算黄土高原半干旱区草地下垫面的蒸散发。结果表明:CLM较好地模拟了蒸散发的变化趋势,但模拟值较观测值存在较大的偏差。干旱条件下CLM模拟的蒸散发相对误差与NDVI成正比,随NDVI的增大而增大;湿润条件下,相对误差与NDVI之间满足二次曲线变化规律。经过新方法校正CLM模拟的蒸散发以后,估算的蒸散发与观测值间的偏差显著降低,平均偏差由9.71 W/m~2减小到2.77 W/m~2,均方根偏差由34.16 W/m~2减小到8.58 W/m~2,相关系数由0.67增加到0.94。"模拟—校正"法由于考虑了植被的作用改进了黄土高原半干旱区蒸散发的估算效果。 相似文献
4.
HIMS模型蒸散发模块的改进及在海河流域的应用 总被引：1，自引：1，他引：1
利用流域分布式水文模型精确模拟计算和分析流域内不同植被类型实际蒸散发量及其时空分布特征,是当前流域蒸散发研究的一个前沿与难点问题。本文基于点尺度蒸散发观测试验与机理研究,对HIMS(Hydro-Informatic Modelling System)日过程模型蒸散发模块进行改进,考虑流域内植被空间分布和生长变化特性及灌溉措施的影响,利用分类汇总和分段单值作物系数法计算流域实际蒸散发,并在海河流域进行验证分析。研究结果表明:流域实际蒸散发模拟值与水量平衡法计算值相差3.4%,与原HIMS模型相比,蒸散发模拟精度提高9.2%;改进的模型对原有模型的模拟内容有所扩展,能够模拟林地蒸散发、草地蒸散发、冬小麦?夏玉米农田总蒸散发、作物有效蒸腾和土壤无效蒸发。改进后的HIMS模型能够快速模拟分析流域内不同植被类型实际蒸散发量及其时空分布特性,可为海河流域蒸散发管理提供技术支撑。 相似文献
5.
云贵高原区干旱遥感监测中各干旱指数的应用对比 总被引：3，自引：1，他引：2
为从年和月尺度上监测云贵地区2000—2014年的干湿变化情况以及蒸散发在干旱中的作用,该文利用MODIS MOD16遥感观测和GLDAS数据模拟逐月实际蒸散发(ETa)与潜在蒸散发(ETp)数据,结合气象站观测降水数据计算3种干旱指数(标准化降水指数SPI,侦测干旱指数RDIst及蒸散发胁迫指数ESI),通过Mann-Kendall趋势检验方法分析了云贵地区近15 a的干湿变化特征,并以2009—2010年西南干旱为例来分析干旱期间蒸散发的作用。结果表明:1)2000—2014年云南中部存在明显的干旱化现象;2)云贵地区2009—2010年干旱期间,ETa和ETp在干旱发展前期的作用较小,但在干旱的演变过程中,逐渐对干旱有加剧作用,其中ETa比ETp对干旱的影响时间更长;3)干旱指数SPI和RDIst受控于降水量的变化,一致反映云贵地区2009—2010年严重干旱的准确发生时间为2009-09—2010-02,而基于ETa和ETp的干旱指数ESI则显示云贵地区干旱发生在2009-11—2010-06,更符合实际干旱演变情况,说明同时考虑ETa和ETp的干旱指数比考虑单一蒸散发因素的干旱指数在监测干旱方面更有效。该研究为提高气象干旱监测可靠性提供了参考。 相似文献
6.
基于多源遥感数据的三江平原日蒸散量估算 总被引：1，自引：0，他引：1
采用FAO Penman-Monteith(P-M)模型,结合多源遥感数据,实现空间尺度上的扩展,对三江平原生长季(5-9月)不同气象条件和不同下垫面条件下的日实际蒸散量进行了估算,并利用波文比观测数据对模拟结果进行了验证.结果表明:(1)观测站日实际蒸散发的模拟值与实测值较为一致,R2达到0.824,RMSE为0.493,研究所采用的基于遥感驱动的PM模型适用于三江平原日蒸散发的估算.(2)生长季内,三江平原的月蒸散发量呈单峰性分布,7月达到峰值;蒸散发量的空间分布与植被盖度和水分供给状况密切相关.(3)净辐射和气温是影响三江平原实际蒸散发的两个主要因子,其次为比湿和风速,此外,降水可以明显增加实际蒸散量,是影响区域蒸散发的关键因素. 相似文献
7.
干旱严重程度指数(DSI)在山东省干旱遥感监测中的适用性 总被引：2，自引：0，他引：2
《中国农业气象》2020,(2)
选择一个合适的干旱遥感监测指标,对于及时准确评估干旱对农作物生长影响有重要意义。本文综合植被指数和蒸散发指数,构成干旱严重程度的指数(DSI),并定量评价DSI在山东地区干旱监测的适用性,以期为该区干旱遥感动态监测提供科学依据。在定量分析DSI适用性的过程中,采用相关分析方法,针对基于标准化降水指数(SPI)长时间序列中的典型干旱时期,将月尺度的DSI、归一化干旱指数(NDDI)、温度植被干旱指数(TVDI)分别与SPI、土壤相对湿度(RSM)进行皮尔森相关关系分析。结果表明,SPI、RSM与DSI的相关系数分别在0.40、0.30左右,整体上高于SPI、RSM与NDDI和TVDI的相关性。此外,DSI表示的旱情时空分布准确地捕捉到了历史时期山东各地区的典型干旱事件的发生及其干旱的变化过程。DSI可以反映气象干旱和农业干旱,对山东干旱遥感监测有较好的适用性。 相似文献
8.
区域尺度蒸散发的精确估算对农业生态系统和水文循环至关重要。由于地表空间异质性,传统点上测量和反演方法只能代表有限站点周围区域的蒸散发情况,遥感能够克服传统蒸散发的空间尺度拓展问题。由于遥感只能提供卫星过境时刻的瞬时值,根据其反演的蒸散发是瞬时蒸散发,现实生产活动中通常需要更长时间尺度的蒸散发值。围绕如何解决遥感反演蒸散发时间尺度拓展问题,该文系统介绍了遥感反演蒸散发时间尺度拓展方法,总结了每种方法的基本原理、优缺点、适用性和误差来源,对比了不同时间尺度拓展方法估算精度,并给出选取合适时间尺度拓展方法的可量化意见,简要分析了遥感反演蒸散发模型应用中的地表参数、时间尺度拓展方法本身算法、方法验证及适用性的不确定性,最后对遥感反演蒸散发时间尺度拓展方法的发展趋势进行了探讨。 相似文献
9.
及时准确的干旱评估对社会经济发展和农业生产具有重要的指导意义,当前的干旱评估指标通常仅考虑植被或降水等单方面影响因素,在实际干旱评估中存在一定的局限性。本研究综合考虑降水、温度、地形等多个干旱致灾因子,以主要产粮基地京津冀地区为例,基于2007-2017年地表温度（Land Surface Temperature,LST）、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）以及降水等多源数据,利用深度学习框架Tensorflow构建以标准化降水蒸散发指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）为目标值的综合干旱评估模型。利用决定系数（R2）和均方根误差（RMSE）对模型进行测试;利用站点标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,SPI）、土壤相对湿度数据以及2016年京津冀地区的气象灾害数据,从时间和空间上对模型的可靠性进行验证。结果表明：模型的训练集和测试集在不同月份上均表现较好（R2均大于0.5而RMSE均小于0.55）。模型输出的综合干旱指数（Comprehensive Drought Index,CDI）在密云站上与SPI和SPEI接近,变化趋势基本一致,并且与站点SPI和土壤相对湿度的相关系数分别大于0.7和0.4,均通过了0.01水平的显著性检验。空间上,相较于SPEI,CDI计算的2016年3-7月京津冀地区干旱事件结果与实际情况符合度更高,表明该模型适用于京津冀地区干旱评估。 相似文献
10.
基于GRACE重力卫星数据的珠江流域干旱监测 总被引：1，自引：1，他引：0
为探究重力恢复和气候试验任务（Gravity Recovery and Climate Experiment mission,GRACE）卫星数据在干旱研究中的应用潜力,该研究采用基于GRACE重力卫星数据的无量纲的标准化水储量赤字干旱指数（Water Storage Deficit Index,WSDI）对珠江流域2002-2017年进行干旱监测,通过将其和常用干旱指数与实际干旱质心轨迹进行对比,评估其在珠江流域的干旱监测效用。研究结果表明：1）2002-2017年期间,WSDI监测到的旱情与实际发生的旱情基本一致,GRACE重力卫星数据能捕捉到干旱事件的发生、发展和消亡以及其干旱特征;2）WSDI的时间变化及其对气候异常的响应与常用干旱指数吻合良好,具有有着较强的相关性,且能反映研究区长期的综合水分变化。除了SPI-3与SPEI-3外,其他常用干旱指数与WSDI的相关系数都在0.665以上,其中scPDSI相关指数最高,为0.803;3）WSDI与常用干旱指数在空间上描述的干旱事件的干旱质心轨迹基本一致,都能大致反映出了大范围干旱事件的干旱质心从东往西移动的现象。WSDI能从时间和空间上刻画出研究区水文干旱的演变规律,适用于大尺度水文干旱的监测与评估,具有明显的优势和应用潜力。 相似文献
11.
根据山东省18个气象站点1961-2013年的逐月气温和降水量资料及由此计算的干旱指数SPEI,分析该区气温、降水量和SPEI与同期海温距平（SSTA）指数及ENSO事件的关系。结果表明：（1）近53a来山东省气温呈“降低—升高—降低—升高”的波动增长趋势（0.26℃·10a-1）（P＜0.05）,但与ENSO事件并无显著相关性。（2）山东省年降水量波动较大,并以15.32mm·10a-1的速率呈显著下降趋势（P＜0.05）,且与ENSO事件强度呈显著负相关（P＜0.05）,中、强等级ENSO事件对降水量的影响更明显。ENSO暖事件对降水量的滞后影响表现为减少其后期1～2个月的降水量,冷事件则增加其后期0～4个月的降水量。（3）近53a山东省发生干旱的次数、范围和强度从20世纪80年代显著增加,年SPEI值呈缓慢递减趋势,共发生5次轻旱和9次中旱。干旱站次比呈波动上升趋势,共出现11a全域性干旱、4a区域性干旱、6a部分地区干旱和17a局部地区干旱。（4）ENSO事件强度与干旱强度（SPEI）呈显著负相关（P＜0.05）,而与干旱发生范围呈显著正相关（P＜0.05）。 相似文献
12.
山东省干旱时空分布特征及其与ENSO的相关性 总被引：1，自引：0，他引：1
基于山东省15个气象台站1964—2010年的逐月降水和平均气温资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了山东省不同时间尺度干旱发生频率,利用Mann-Kendall非参数检验法和Arcgis软件,对近50年山东省干旱的时空变化趋势进行分析。为了研究厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)对山东省干旱的影响,运用连续小波(CWT)、交叉小波变换(XWT)和小波相干谱(WTC)分析SPEI与ENSO指数(多变量ENSO指数,MEI)的相关关系和周期特征。结果表明:多时间尺度的SPEI值可以较好地反映山东省的干旱情况;不同时间尺度的SPEI值随时间变化的敏感性存在明显差异,时间尺度越小,变化幅度越大。近50年山东地区呈现明显的增暖趋势,其中东部增温最为显著,降水减少和温度升高使山东气候趋于"暖干化",加剧山东省干旱程度。空间变化趋势上,山东省年SPEI和山东省年降水的空间分布具有一致性,总体有西部变湿润、东部变干的趋势。在干旱发生时间尺度上,月尺度干旱发生频率高于年尺度干旱发生频率,四季中春、秋季干旱最为严重。春旱和秋旱以鲁西和鲁西北平原发生频率最高,各地区之间差异明显。ENSO暖事件时,山东易旱;ENSO冷事件时,干旱减少。SPEI存在1~2.5 a尺度的年际振荡周期特征,呈现了与MEI指数相似的变化特征。高能量区,SPEI和MEI存在5~6 a的共振周期,SPEI较MEI提前1~2个月;低能量区,SPEI与MEI存在3~3.8 a呈负相位的共振周期。 相似文献
13.
基于MODIS遥感数据计算无定河流域日蒸散 总被引：3，自引：0，他引：3
为研究无定河流域日蒸散分布规律，应用遥感数据、农业气象站测量数据及Nishida模型等对该流域日蒸散进行了模拟。首先用2001～2002年晴天中国科学院禹城生态试验站Lysimeter测量日蒸散验证模型，模拟与测量的日蒸散相关系数达到0.61。随后，用该模型计算了无定河流域日蒸散，发现无定河流域日蒸散存在较为明显的空间分布规律：2001～2003年连续3年的8月份日蒸散都表现为东北部蒸散明显小于西南部，这是因为东北部基本是荒漠而东南部多是农田，且8月份日蒸散基本在2～5 mm之间变化；从2001年8月份第222 d日蒸散空间分布看，无定河主干道两边蒸散显著高于其他位置，这是由于8月份无定河流域为多雨季节，河谷土壤水分较高的缘故；从2002年内变化来看，不同的土地利用/覆被类型日平均蒸散差别不显著。 相似文献
14.
条件植被温度指数的四维变分与集合卡尔曼同化方法 总被引：3，自引：3，他引：0
为了提高基于VTCI的干旱监测的准确性,以关中平原为研究区域,将遥感反演的条件植被温度指数(VTCI)与CERES-Wheat小麦生长模犁模拟的土壤浅层水分数据相结合,通过四维变分(4DVAR)与集合卡尔曼滤波(EnKF)2种数据同化算法实现了VTCI的同化.由作物生长模型模拟的土壤浅层水分与VTCI建立经验关系得到模拟的VTCI,再将遥感反演的VTCI与模型模拟值分别应用两种同化算法得到VTCI的单点同化结果,继而应用到区域尺度.结果表明,在VTCI单点实验中,两种同化结果均能结合观测值与模拟值的优点而更加符合VTCI先验知识.在两者区域尺度的同化实验中,由于引入了模型的模拟值,同化后的VTCI区域间纹理更好,减少了原观测图像中相邻像元值陡升陡降的情况,提高了基于VTCI的干旱监测的准确性.通过对比2种同化算法在区域尺度上的同化结果与观测值的差值的概率分布及其均方根误差,表明在以旬为步长的VTCI同化实验中,EnKF方法适用性更强. 相似文献
15.
利用ArcGIS结合数字高程模型DEM（1：25万）,在分析地理因子对干旱分布影响的同时,考虑了降水量对干旱分布的影响;针对不同时段降水量对干旱影响的差异,选择关键时段降水量,结合地理因子建立了各季节干旱分布的回归统计模型;使用该模型计算了重庆市各季节干旱频率的空间分布。为了对模型计算结果进行验证,本文还采用常用的反距离平方插值法对干旱频率进行空间插值,并将插值结果和回归统计结果与实际观测值进行比较6结果表明：综合考虑降水和地理因子的回归统计方法要明显优于反距离平方插值法,能够较好地反映重庆市复杂地形下干旱频率的空间分布趋势。 相似文献
16.
基于多源遥感数据的综合干旱监测模型构建 总被引：8，自引：7，他引：1
在全球气候变化越来越复杂的大背景下,准确监测华北粮食主产区的旱情对区域农业生产有重要的指导意义。以往的遥感干旱监测方法多侧重于监测土壤或植被等单一干旱响应因子,反映综合信息的能力较差,为此该研究使用中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)、热带降水测量计划(tropical rainfall measuring mission,TRMM)卫星等多源遥感数据,在综合考虑干旱发生发展过程中的土壤水分胁迫、植被生长状态和气象降水盈亏等因素的基础上,利用空间数据挖掘技术,构建综合干旱监测模型,并以山东省为例进行了试验验证。结果表明,模型监测出山东省近年来所经历的重大干旱过程与实际旱情一致,模型输出的旱情指标-综合干旱指数(synthesized drought index,SDI)与小麦的标准化作物单产变量的相关系数均大于0.7(P0.05);在小麦和玉米的生长期,综合干旱指数与作物受灾面积的相关系数在-0.67～-0.85之间,与标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)的相关系数在0.44～0.67之间,且通过了P0.01的极显著检验(3月份除外)。研究结果为综合评估区域干旱提供了一种新的方法。 相似文献
17.
Simulation of nitrogen leaching out of lysimeter tanks Leaching of nitrogen species under different crops and fertilizing patterns through 3 years was simulated with the model LEACHM and compared to observed data from lysimeter tanks. This model simulates not only leaching, but also mobilization, denitrification and volatilization of ammonia. Our aim was to simulate processes which are difficult to observe and to check the capability of the model to predict N-leaching. We tried to estimate as many parameters as possible on the basis of model-independent investigations. We were able to find a parameter set to simulate observed data over three years including different crops quite well. Slow reactions as for instance mineralization of organic matter require data from at least 3 years to determine reliable parameter values. A problem which should be solved in future is the prediction of real evapotranspiration of any crop using pan evaporation data. 相似文献