【摘要】：干熱風(fēng)也被稱(chēng)為“干旱風(fēng)”、“熱干風(fēng)”等,是一種極端天氣下誕生的災(zāi)害,也是華北平原最嚴(yán)重的災(zāi)害之一,通常伴隨著高溫、低濕并有一定風(fēng)力的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。與干旱不同的是,干熱風(fēng)是短期內(nèi)溫度驟升,濕度急降和風(fēng)的輔助加強(qiáng)作用,從而使小麥在生長(zhǎng)時(shí)受蒸騰作用引起大量失水,導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞,光合速率降低、葉綠素含量發(fā)生變化、根系活力減弱,使小麥由上往下青干,甚至逼熟死亡。遙感技術(shù)具有監(jiān)測(cè)范圍廣,時(shí)效性強(qiáng),以及應(yīng)用領(lǐng)域廣等特點(diǎn),目前應(yīng)用遙感對(duì)干熱風(fēng)氣象災(zāi)害的研究較少,大多數(shù)以氣象監(jiān)測(cè)為主,不能反映干熱風(fēng)災(zāi)害對(duì)冬小麥作物具體的影響以及土壤濕度情況。本研究的目的是利用遙感的技術(shù)對(duì)干熱風(fēng)災(zāi)害下的冬小麥生長(zhǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),并結(jié)合氣象數(shù)據(jù)對(duì)干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)蒸發(fā)量進(jìn)行比較,最后評(píng)價(jià)干熱風(fēng)災(zāi)害對(duì)土壤濕度的影響,為農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供幫助,用科學(xué)的手段預(yù)防和監(jiān)測(cè)干熱風(fēng)的發(fā)生,避免對(duì)糧食生產(chǎn)造成不良影響。本文主要研究?jī)?nèi)容:(1)利用反射波譜和植被指數(shù)進(jìn)行干熱風(fēng)監(jiān)測(cè)。基于MODIS反射率數(shù)據(jù),比較了干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)冬小麥光譜反射率的變化,并構(gòu)建多種植被指數(shù),對(duì)比干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)的植被指數(shù)變化,探究干熱風(fēng)災(zāi)害影響冬小麥生長(zhǎng)的具體地區(qū)。(2)利用蒸散發(fā)進(jìn)行干熱風(fēng)監(jiān)測(cè)�；赟EBS模型,利用MODIS太陽(yáng)天頂角數(shù)據(jù)、地表反射率數(shù)據(jù)和地表溫度數(shù)據(jù),并與氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合,模擬研究區(qū)蒸散發(fā)量,將干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)的日蒸散發(fā)空間分布進(jìn)行對(duì)比,并分析溫度與蒸散發(fā)量的關(guān)系。(3)利用MODIS地表溫度數(shù)據(jù),比較研究區(qū)干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)地表溫度的變化情況,并結(jié)合植被指數(shù)EVI構(gòu)建TVDI,研究干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)TVDI的空間分布及地表濕度情況,分析溫度與蒸散發(fā)量及TVDI的關(guān)系,評(píng)估干熱風(fēng)期間的干旱程度。本文的主要結(jié)論:(1)利用MODIS地表反射率影像,提取了干熱風(fēng)發(fā)生前(2014年5月21日)與發(fā)生時(shí)(2014年5月28日)的冬小麥光譜反射率,比較發(fā)現(xiàn)干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)光譜反射率值較發(fā)生前整體都有所下降,在中心波長(zhǎng)為0.86μm和1.24μm近紅外波段上反射率比干熱風(fēng)發(fā)生前降低幅度較大。(2)利用地表反射率產(chǎn)品的波段數(shù)值,構(gòu)建多種植被指數(shù),將研究區(qū)干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)構(gòu)建的植被指數(shù)進(jìn)行對(duì)比,可以看出在研究區(qū)南部干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)NDVI、EVI、ARVI、RVI均有明顯下降,PSRI、SIPI有增長(zhǎng)的趨勢(shì);對(duì)比植被指數(shù)像元數(shù)量發(fā)現(xiàn),干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)NDVI、EVI、ARVI峰值向低值方向移動(dòng),RVI峰值變化不明顯,PSRI、SIPI峰值向高值方向移動(dòng),EVI最高值由0.73下降為0.55變化最為明顯,故使用EVI對(duì)干熱風(fēng)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)效果最佳。(3)由SEBS模型模擬得到的河北省中南部干熱風(fēng)發(fā)生前與發(fā)生時(shí)蒸散發(fā)量的對(duì)比發(fā)現(xiàn),干熱風(fēng)發(fā)生前河北省中部冬小麥種植區(qū)日蒸散發(fā)量大約在5-6 mm·d~(-1),而南部冬小麥種植區(qū)日蒸散發(fā)量相對(duì)較低,大約在0-4 mm·d~(-1);干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)日蒸散發(fā)量整體有大幅度升高,像元值在6-10 mm·d~(-1)的達(dá)到74.67%。將站點(diǎn)的實(shí)際蒸散發(fā)量與模擬的蒸散發(fā)量進(jìn)行比較,SEBS模擬值與實(shí)際值差別較小,因此SEBS模型可以用于有效估算干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)的地表日蒸散發(fā)量。(4)通過(guò)植被指數(shù)NDVI和EVI與MODIS地表溫度產(chǎn)品構(gòu)建TVDI,分析干濕邊特征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)EVI的干濕邊擬合效果與變化趨勢(shì)更為明顯,可以使用EVI構(gòu)建干熱風(fēng)災(zāi)害下的TVDI,發(fā)現(xiàn)干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)TVDI值較干熱風(fēng)發(fā)生前整體升高。比較干熱風(fēng)發(fā)生前與干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)的TVDI像元數(shù)量,發(fā)現(xiàn)干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)峰值向高值方向偏移明顯,由0.3升高到0.67。(5)將干熱風(fēng)發(fā)生前和干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)的蒸散發(fā)量值和TVDI值進(jìn)行一元回歸分析,發(fā)現(xiàn)隨著TVDI升高,蒸散發(fā)量都呈現(xiàn)下降趨勢(shì),干熱風(fēng)發(fā)生時(shí)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的TVDI值和蒸散發(fā)量值均高于干熱風(fēng)發(fā)生前的值,說(shuō)明干熱風(fēng)能夠引發(fā)干旱災(zāi)害的發(fā)生。通過(guò)構(gòu)建蒸散發(fā)量、TVDI和溫度的三維圖可以看出地表溫度與蒸散發(fā)量和TVDI成正比關(guān)系,隨著地表溫度的升高,蒸散量不斷增大。
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S42
【圖文】：

90m 空間分辨率的 DEM 數(shù)據(jù)。3.2 遙感數(shù)據(jù)處理過(guò)對(duì)氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)干熱風(fēng)災(zāi)害主要發(fā)生在 2014 年 5 月 26 日-2014 年期間，這期間的 MODIS 數(shù)據(jù)除了 28 日外的其他影像云量較多，為了避免云像質(zhì)量的影響，選取 2014 年 5 月 21 日和 28 日晴空影像，作為干熱風(fēng)發(fā)生的遙感影像。通過(guò) MRT（ MODIS Reprojection Tool）軟件將兩景 MODIS 影和幾何校正，并使用行政界線(xiàn)的矢量圖裁切獲得研究區(qū)影像（圖 3）。通過(guò)DIS Swath Tool）軟件對(duì) MOD03 數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正和重投影，獲得太陽(yáng)高度

圖 4 健康綠色植物的反射波譜曲線(xiàn).3μm-2.6μm 的短波紅外波段內(nèi)，植物葉片的透射能量很少，基本上量，植物葉片的水分對(duì)反射波譜有很大影響，葉片含水量越高，對(duì)射率越低。由于葉片細(xì)胞中和細(xì)胞間的水分，綠色植物光譜的反射 2.6μm 處受到水吸收帶的控制，反射率較低，因而形成吸收谷，1.6射峰，影響葉片短波紅外波段主要是在 1.4μm 與 1.9μm 處的水吸類(lèi)別、葉片葉綠素含量和細(xì)胞結(jié)構(gòu)、植物含水量等的不同都會(huì)對(duì)光響，造成光譜曲線(xiàn)變化趨勢(shì)相似但仍有一些差異；如果植物受到生就會(huì)受到影響，綠色植物的整體或部分反射率會(huì)發(fā)生變化，這種變明顯。 植被受脅迫時(shí)波譜特征作物類(lèi)型、不同形態(tài)結(jié)構(gòu)、不同組織構(gòu)造、不同理化成分和營(yíng)養(yǎng)狀

（a）高溫脅迫對(duì)毛竹葉片反射波譜的影響（b）榕樹(shù)病害的反射波譜曲線(xiàn)圖 5 植被受不同生長(zhǎng)脅迫時(shí)的波譜特征4.2 植被指數(shù)的構(gòu)建植被指數(shù)是依據(jù)植被反射波譜曲線(xiàn)在紅光波段的強(qiáng)吸收和近紅外波段的高反射特性構(gòu)建的一種能反映植物生長(zhǎng)狀況的指數(shù)，將遙感衛(wèi)星探測(cè)到的不同波段的反射率進(jìn)行組合得到各種植被指數(shù)。如果植物受到生長(zhǎng)脅迫時(shí)，綠色植物的植被指數(shù)會(huì)發(fā)生變化。通常紅光波段和近紅外波段經(jīng)常被用來(lái)構(gòu)建植被指數(shù)，同時(shí)用藍(lán)光波段的反射率來(lái)矯正大氣層對(duì)紅光波段反射率的影響。構(gòu)建的植被指數(shù)如表 4。表 4 構(gòu)建的植被指數(shù)植被指數(shù) 計(jì)算公式 出處NDVI Rouse et al，1973[53]

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本文編號(hào)：2753915