基于植被指數(shù)和地表溫度的農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測適用性研究——以河北省冬小麥種植區(qū)為例.pdf

1、隨著全球氣候的顯著變暖,我國干旱發(fā)生頻率和強度不斷加強,對經(jīng)濟(jì)、社會尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負(fù)面影響越發(fā)凸顯。因此,對干旱進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,及時準(zhǔn)確地反映旱情發(fā)生的范圍和程度,具有深刻的現(xiàn)實意義。本文以河北省中南部平原地帶的冬小麥種植區(qū)2007年的一次嚴(yán)重春旱為例,采用MODIS多天合成植被指數(shù)和地表溫度產(chǎn)品,結(jié)合地面氣象站點數(shù)據(jù),分析條件植被溫度指數(shù)(VTCI)和植被供水指數(shù)(VSWI)在冬小麥不同生長階段對旱情的站點及區(qū)域響應(yīng)特征,探求其在冬小

2、麥旱情監(jiān)測中的適用性。并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI),進(jìn)一步對比分析了VTCI在旱情監(jiān)測中的應(yīng)用價值,主要結(jié)果有:
　　 (1)從兩種指數(shù)與不同深度土壤相對濕度的相關(guān)性效果看,兩者與20cm土壤相對濕度的相關(guān)性最好,10cm次之、50cm最弱,可見上述基于植被指數(shù)和地表溫度的兩種遙感監(jiān)測方法對于土壤表層水分變化有較好響應(yīng)；而從分別對比兩者與土壤相對濕度的相關(guān)程度看,VTCI與不同深度的土壤相對濕度相關(guān)性均明顯優(yōu)于VSWI,說明V

3、TCI在研究區(qū)的適用性強于VSWI。
　　 (2)在兩種遙感監(jiān)測指數(shù)獲取的區(qū)域旱情分布動態(tài)中,VSWI監(jiān)測結(jié)果中出現(xiàn)部分地區(qū)持續(xù)重旱和過濕的現(xiàn)象,而VTCI監(jiān)測的旱情分布顯示2007年3月22日旱情初步顯現(xiàn),經(jīng)歷一個多月的發(fā)展,5月9日旱情達(dá)到最嚴(yán)重狀態(tài),后在5月下旬一次全省大范圍降水過程影響下,旱情得到有效緩解。從旱情的動態(tài)變化角度,VTCI更加清晰、真實地反映了旱情的發(fā)生、發(fā)展和緩解過程。
　　 (3)針對VSWI監(jiān)

4、測結(jié)果中出現(xiàn)的問題,選擇不同植被覆蓋背景下的典型站點進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)VSWI監(jiān)測結(jié)果中持續(xù)干旱的地區(qū)往往是植被指數(shù)較低的站點,持續(xù)過濕的地區(qū)往往是植被覆蓋較好的站點。而VTCI的監(jiān)測結(jié)果則更加合理,與站點土壤相對濕度的時間變化趨勢更為一致。因此,本文認(rèn)為兩種遙感監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)明顯差異的主要因為為VSWI僅適用于植被覆蓋較好的下墊面,缺乏對復(fù)雜地表類型的適應(yīng),導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果中出現(xiàn)持續(xù)重早和過濕區(qū)域。而基于NDVI-LST特征空間建立的VTCI需

5、要地表覆蓋條件從裸土一直變化到完全植被覆蓋,土壤水分條件從干燥土壤變化到田間持水量,避免了VSWI適用條件的限制,更適合河北省中南部平原地帶復(fù)雜下墊面條件的旱情監(jiān)測。
　　 (4)氣象干旱是農(nóng)業(yè)干旱的直接根源,兩者之間存在緊密聯(lián)系。通過計算不同時間周期的標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI),與旱情監(jiān)測效果較好的VTCI進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)VTCI監(jiān)測的旱情變化與SPI-1(當(dāng)期降水量)的時間動態(tài)一致性要優(yōu)于SPb2(當(dāng)期與前一期的累積降水量)