基于TVDI和MPDI指數(shù)的淮河流域干旱時(shí)空變異規(guī)律研究.pdf

1、干旱是一種世界性的自然災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境具有重大影響。與其他災(zāi)害相比，干旱是典型的累積性災(zāi)害，持續(xù)時(shí)間長，常常在較大的范圍發(fā)生，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民的生活造成巨大的影響?；春恿饔蛭挥谖覈鴸|部，地勢(shì)以平原為主，是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品基地之一，干旱是制約該區(qū)域生產(chǎn)發(fā)展的主要限制因素，同時(shí)該區(qū)域也是典型的生態(tài)脆弱區(qū)，受極端干旱事件影響巨大。因此，運(yùn)用實(shí)時(shí)、客觀、動(dòng)態(tài)的干旱監(jiān)測(cè)方法，及時(shí)掌握區(qū)域干旱的時(shí)空分布規(guī)律，采取有效的抗旱措施，最大限度的降

2、低干旱造成的損失具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本次研究查閱了國內(nèi)外干旱遙感監(jiān)測(cè)的相關(guān)資料，總結(jié)了干旱遙感反演的各種模型，選擇淮河流域這一受極端干旱事件影響巨大的區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象。利用MODIS合成產(chǎn)品數(shù)據(jù)MOD11A2和MOD13A2提取歸一化植被指數(shù)(NDVI)和陸地地表溫度(Ts)構(gòu)建溫度植被干旱指數(shù)（TVDI）;利用AMSR-E被動(dòng)微波遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建微波極化差異(MPDI)干旱指數(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證MPDI干旱指數(shù)在淮河流域的適用性。通過

3、TVDI和MPDI指數(shù)與研究區(qū)內(nèi)各站點(diǎn)實(shí)測(cè)土壤水分、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Standardized Precipitation Index，SPI）在時(shí)空上的比較和分析，對(duì)研究區(qū)2006-2010年的干旱進(jìn)行長時(shí)間的動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)利用MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)投影變換軟件MRT對(duì)圖像進(jìn)行處理，然后構(gòu)建Ts-NDVI特征空間，并通過VC++6.0編程得到淮河流域2006-2010年每16天的溫度植被干

4、旱指數(shù)(TVDI)，利用TVDI值將土壤濕度分為5個(gè)等級(jí)，得到研究區(qū)2006-2010年的干旱等級(jí)空間分布圖。從總體上看，研究區(qū)東部的淮陰、臨沂等大部分時(shí)間都處于正常和濕潤狀況，而研究區(qū)中部和西部的宿縣、阜陽、許昌、駐馬店等大部分時(shí)間表現(xiàn)為干旱和極干旱狀況。通過淮河流域內(nèi)氣象觀測(cè)站2006年的土壤墑情數(shù)據(jù)和遙感反演的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，TVDI與實(shí)測(cè)土壤水分之間存在明顯的負(fù)相關(guān)性，隨著TVDI的增加，土壤濕度呈較明顯的遞減趨勢(shì)。說明

5、TVDI能反映研究區(qū)地表土壤的水分狀況，作為干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)具有合理性。
　　(2)利用AMSR-E垂直和水平極化方式下4個(gè)波段的被動(dòng)微波遙感數(shù)據(jù)，通過公式計(jì)算得到研究區(qū)2006-2010年微波極化差異(MPDI)指數(shù)，并與氣象站點(diǎn)獲取的降水量數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)以及AMSR-E土壤水分產(chǎn)品進(jìn)行了時(shí)間上的比較和分析。結(jié)果表明，AMSR-E土壤水分產(chǎn)品與降水量、SPI相比較，在時(shí)間上的變化趨勢(shì)相差很大。因此，AMSR-E土壤水分產(chǎn)品并不

6、適用于淮河流域，而MPDI干旱指數(shù)與降水量、SPI的相關(guān)性更好。其中，MPDI干旱指數(shù)4個(gè)波段中的6.9Hz和10.7GHz更能充分反映淮河流域內(nèi)各站點(diǎn)的干旱情況，進(jìn)一步驗(yàn)證MPDI干旱指數(shù)更適用于淮河流域的干旱研究。
　　(3)對(duì)比和分析2006-2010年淮河流域內(nèi)7個(gè)氣象站點(diǎn)TVDI和MPDI指數(shù)與實(shí)測(cè)土壤濕度和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)在時(shí)間上的變化關(guān)系，得到了2種干旱指數(shù)與各站點(diǎn)實(shí)測(cè)土壤濕度和SPI在時(shí)間上的曲線圖。TVD

7、I指數(shù)與實(shí)測(cè)土壤濕度總體呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，而MPDI指數(shù)與實(shí)測(cè)土壤濕度總體呈正相關(guān)趨勢(shì);TVDI指數(shù)與SPI值總體呈正相關(guān)趨勢(shì)，而MPDI指數(shù)與SPI總體呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì);從2種干旱指數(shù)的變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，TVDI和MPDI指數(shù)在7個(gè)站點(diǎn)的變化趨勢(shì)大體一致。這說明TVDI和MPDI指數(shù)在一定程度上可以準(zhǔn)確反映出研究區(qū)域所發(fā)生的干旱情況。
　　(4)對(duì)比和分析淮河流域2006-2010年12月、1月、2月上旬的TVDI和距平MPDI指數(shù)與實(shí)