【摘要】：干旱是一種由于降水量或者土壤含水量異常偏少等導(dǎo)致的現(xiàn)象,具有隨機(jī)性和長(zhǎng)期性,可造成農(nóng)作物持續(xù)大面積缺水,進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)并導(dǎo)致減產(chǎn)。干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等均造成了諸多潛在的負(fù)面影響。由全球變暖造成的全球氣候變化影響著全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū),根據(jù)1995-2014年的史料記載,巴基斯坦在受氣候變化影響較大的國(guó)家和地區(qū)中排名第八。在過(guò)去的幾百年間,由于多種因子,諸如環(huán)境、氣候、生態(tài)系統(tǒng)、人類(lèi)行為等的影響,由干旱或者洪澇導(dǎo)致的自然災(zāi)害在巴基斯坦最為常見(jiàn),發(fā)生頻率最高。在全球變暖的環(huán)境下,極端氣候事件頻發(fā),且干旱和洪澇已經(jīng)成為代價(jià)極為昂貴的自然災(zāi)害。土壤濕度是干旱和洪澇的重要指標(biāo)之一,對(duì)雨養(yǎng)農(nóng)田和灌溉農(nóng)田的作物生長(zhǎng)均扮演著重要角色,因此,對(duì)這一地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱的監(jiān)測(cè)很有必要。本研究利用2003-2014的多年數(shù)據(jù)確定了巴基斯坦旁遮普地區(qū)的農(nóng)業(yè)干旱狀況、熱邊界(LSTmax)、冷邊界(LSTmin)。本文利用從EOS網(wǎng)站下載的MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲取冬小麥生長(zhǎng)季的雨養(yǎng)和灌溉地的地表狀況參數(shù)。條件植被溫度指數(shù)(VTCI)是一種綜合了歸一化植被指數(shù)(NDVI)和地表溫度(LST)的近實(shí)時(shí)干旱監(jiān)測(cè)方法,在LST-NDVI的散點(diǎn)圖呈現(xiàn)三角形區(qū)域分布的前提下確定冷、熱邊界,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)面上干旱情況和土壤濕度的定量化表征�？臻g近實(shí)時(shí)耦合(NRTC)方法綜合了 VTCI影像和日降水?dāng)?shù)據(jù),并在本文用于旁遮普五個(gè)氣象站點(diǎn)的干旱監(jiān)測(cè)的精度驗(yàn)證。冷、熱邊界的變化反映了冬季到夏季的氣溫演變規(guī)律。各氣象站點(diǎn)在特定時(shí)期的VTCI用于表示該站點(diǎn)的干濕狀況,不同時(shí)期的干濕狀況取決于地表的土壤濕度狀況,反映了農(nóng)業(yè)地區(qū)的冷、熱邊界的確定取決于區(qū)域的位置和季節(jié)�；赩TCI的監(jiān)測(cè)結(jié)果干旱被劃分為無(wú)旱、輕旱、中旱和重旱四個(gè)等級(jí)。由研究區(qū)域干旱分布特征可知,南部和中部由于降水偏少,故該區(qū)域的VTCI值偏低;而東北部則降水量充足,VTCI值較高。12年間的長(zhǎng)時(shí)間序列VTCI影像表明中部和南部地區(qū)的干旱狀況與東北部平原地區(qū)不明顯干旱狀況同樣形成鮮明對(duì)比,尤其在2004、2006、2008、2010和2011五年間的冬小麥生育期。同時(shí),在這五年間干旱造成的冬小麥減產(chǎn)分別為2500、2588、2438、2846和2737 kg/ha。受2010年洪澇災(zāi)害的影響,該地區(qū)冬小麥種植面積從2010-2011年的6691.0 ha降低到2011-2012年的6482.9 ha。2010年洪澇導(dǎo)致了該地區(qū)的種植面積和單產(chǎn)的降低,使得該地區(qū)總產(chǎn)從19.041萬(wàn)噸降低到17.7389萬(wàn)噸。通過(guò)上述干旱和產(chǎn)量的計(jì)算,說(shuō)明旁遮普平原地區(qū)的灌溉措施不充分,同時(shí),該地區(qū)在冬小麥生長(zhǎng)季依然依賴(lài)于季節(jié)性降水。長(zhǎng)時(shí)間序列VTCI時(shí)空監(jiān)測(cè)結(jié)果表明中南部地區(qū)較低的降水量造成了其較低的VTCI,而東北部地區(qū)較高的降水量造成了其較高的VTCI值。1千米分辨率的長(zhǎng)時(shí)間序列VTCI影像表明旁遮普平原地區(qū)的干旱狀況不僅依賴(lài)于灌溉條件而且與降水相關(guān)。本研究揭示了研究區(qū)域地表土壤濕度的時(shí)間演變規(guī)律,且在2003-2014年的冬小麥生長(zhǎng)季中,從16天時(shí)間尺度到12個(gè)月尺度的累積降水量和VTCI具有極顯著的相關(guān)性,在五個(gè)氣象站點(diǎn)的2003-2008、2010、2011-2014、2003-2014四個(gè)時(shí)段內(nèi)相關(guān)性也不相同。在12年間的這些時(shí)段中,VTCI和TPCP在短時(shí)間尺度的相關(guān)性比長(zhǎng)時(shí)間尺度的相關(guān)性高。VTCI與累計(jì)降水量之間的相關(guān)系數(shù)隨著時(shí)間尺度的變大而降低,反映了這個(gè)地區(qū)經(jīng)歷了 2010年的強(qiáng)降水和洪澇,并且呈現(xiàn)出由降水變化導(dǎo)致的地面干濕差異。同時(shí)VTCI值和累計(jì)降水量也展現(xiàn)出顯著相關(guān)性。這說(shuō)明VTCI的近實(shí)時(shí)干旱監(jiān)測(cè)方法具有監(jiān)測(cè)不同時(shí)間尺度干旱狀況的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果強(qiáng)調(diào)了VTCI不僅與當(dāng)前的降水量有關(guān)還與歷史降水相關(guān),同時(shí)與降水距平(DPNP)有關(guān)。本研究驗(yàn)證了 VTCI方法在本研究區(qū)確定冷、熱邊界,干旱監(jiān)測(cè)和洪澇監(jiān)測(cè)的有效性。同時(shí),NRTC方法展現(xiàn)出VTCI和累積降水量在驗(yàn)證地表千濕狀況時(shí)的強(qiáng)相關(guān)性。VTCI利用MODIS的NDVI和LST產(chǎn)品數(shù)據(jù)來(lái)闡明干旱的狀況,表明VTCI在冬小麥生育期內(nèi)監(jiān)測(cè)干旱是有利的,這表明多年MODIS VTCI干旱監(jiān)測(cè)方法對(duì)于旁遮普平原地區(qū)的冷、熱邊界的確定,干旱和洪澇事件監(jiān)測(cè)是可行的與有效的。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S423

【參考文獻(xiàn)】

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1 William BARNES;;An Overview of MODIS Radiometric Calibration and Characterization[J];Advances in Atmospheric Sciences;2006年01期

本文編號(hào)：2737756