【摘要】：近年來(lái),干旱的頻繁發(fā)生始終困擾著人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,干旱對(duì)農(nóng)業(yè)所造成的影響尤為明顯。因此,研究一種客觀、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的干旱監(jiān)測(cè)方法,并利用其進(jìn)行干旱時(shí)空演化特征及其發(fā)展趨勢(shì)研究,為實(shí)施旱情監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物布局和防災(zāi)減災(zāi)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文分別基于氣象(構(gòu)建SPI)和遙感數(shù)據(jù)(反演TVDI)對(duì)吉林省干旱監(jiān)測(cè)進(jìn)行定量的分析研究,基于吉林省1951年至2013年近63年的逐月降水?dāng)?shù)據(jù),分析地面氣象站點(diǎn)的降水變化特征及趨勢(shì),并利用月降水?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算5種不同時(shí)間尺度的SPI,進(jìn)一步分析研究吉林省干旱情況。利用2000-2014年近15年5-10月逐月NDVI和LST數(shù)據(jù),反演TVDI來(lái)監(jiān)測(cè)吉林省逐月TVDI的干旱空間變化情況。并通過(guò)地面氣象站同期觀測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建的SPI做相關(guān)分析,分析TVDI方法的適應(yīng)性�；谥亟�1 km分辨率吉林省2000-2014年5~10月逐月的TVDI干旱空間信息數(shù)據(jù)集,利用多種時(shí)空研究手段,討論研究了吉林省干旱的時(shí)空演化特征及趨勢(shì)。本文取得了以下幾點(diǎn)成果與結(jié)論:(1)基于吉林省22個(gè)氣象站點(diǎn)1951年~2013年逐月降水?dāng)?shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)處理并繪制近63年來(lái)的逐年降水量、降水均值、累積距平、5年降水滑動(dòng)平均及線性趨勢(shì)變化曲線圖,分析近63年來(lái)地面氣象站點(diǎn)的年降水變化特征及趨勢(shì)。結(jié)果表明,吉林省降水時(shí)空間分布不均,整體表現(xiàn)出東南向西北遞減的趨勢(shì),降水集中于5~10月份,且降水集中性由西向東相對(duì)減小;近63年年際間降水的波動(dòng)幅度較大且呈波動(dòng)下降趨勢(shì);累積距平結(jié)果表明吉林省降水具有顯著的階段性周期特點(diǎn)。(2)基于地面逐月降水觀測(cè)資料,分別計(jì)算1、3、6、9、12個(gè)月,共5種不同時(shí)間尺度的SPI,來(lái)分析研究吉林省干旱情況。經(jīng)過(guò)分析表明,不同時(shí)間尺度的SPI對(duì)降水的敏感性不同;SPI隨著時(shí)間尺度的增大,其隨機(jī)性逐漸減弱,而持續(xù)性不斷增強(qiáng),且增大過(guò)程中存在干旱起止時(shí)間相應(yīng)延后的現(xiàn)象,也反映了前期降水變化的累積影響。通過(guò)分析不同時(shí)間尺度的SPI變化特征表明,SPI1對(duì)由降水變化引起的旱澇頻繁交替能夠較好的揭示;SPI3、SPI6對(duì)干旱產(chǎn)生及持續(xù)的時(shí)間辨別更靈敏;而長(zhǎng)時(shí)間尺度SPI12則對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的旱澇和持續(xù)時(shí)間有較好的標(biāo)識(shí)作用。(3)建立LST-NDVI的特征空間,以2000~2014年標(biāo)準(zhǔn)化的NDVI和LST遙感影像,在ENVI環(huán)境下,使用IDL語(yǔ)言編程,運(yùn)行輸出LST-NDVI特征空間散點(diǎn)圖,并確定干、濕邊參數(shù),實(shí)現(xiàn)吉林省內(nèi)各個(gè)象元的月TVDI指數(shù)反演。并2009和2010年5~10月為例,分析了吉林逐月TVDI的空間變化,表明TVDI監(jiān)測(cè)的干旱過(guò)程和空間分布與實(shí)際旱情一致。(4)利用同期站點(diǎn)SPI值對(duì)反演的TVDI進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示TVDI具有很好的可靠性。相關(guān)性分析結(jié)果表明,除了2009年8月份外,其它所有月份均通過(guò)了P0.05的雙側(cè)顯著性檢驗(yàn),且12期中有8期通過(guò)了0.01的雙側(cè)顯著性檢驗(yàn);且TVDI與短時(shí)間尺度的SPI相關(guān)性更顯著,說(shuō)明TVDI屬于近實(shí)時(shí)的遙感干旱研究方法,對(duì)由降水變動(dòng)引起的干旱頻繁交替可以較好的揭示,并對(duì)干旱的產(chǎn)生及持續(xù)時(shí)間的辨別更靈敏,適用于對(duì)研究區(qū)特定年內(nèi)某一時(shí)間的相對(duì)干旱情況監(jiān)測(cè)。(5)為了研究吉林省干旱的時(shí)間及空間變化特征和趨勢(shì),本文首先對(duì)2000~2014年5-10月吉林省逐月的TVDI干旱空間信息數(shù)據(jù)集的時(shí)間序列干旱信息監(jiān)測(cè)能力進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,TVDI雖能對(duì)研究區(qū)內(nèi)某一時(shí)間的相對(duì)干旱程度較好地反映,但由于TDVI只表示同一影像干旱狀況的相對(duì)值,對(duì)時(shí)間序列干旱信息的監(jiān)測(cè)能力有限,即反演出的TVDI不具有時(shí)間可比性。本文利用2000-2014年同期多組影像構(gòu)建LST-NDVI特征空間,擬合干濕邊參數(shù),并利用改進(jìn)的TVDI方法重建了2000-2014年5-10月吉林省逐月TVDI干旱空間信息數(shù)據(jù)集。各月相應(yīng)站點(diǎn)的TVDI與不同時(shí)間尺度的SPI的相關(guān)性都通過(guò)了P0.01的雙側(cè)顯著性檢驗(yàn),即改進(jìn)的TVDI反演方法的干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果具有時(shí)間上的可比性,可用其對(duì)吉林干旱時(shí)空信息演化特征進(jìn)行研究。(6)利用2000~2014年5-10月份時(shí)序TVDI和多種時(shí)空分析手段,研究了吉林省的干旱時(shí)空演化特征。基于干旱發(fā)生頻率分析來(lái)看,干旱頻率在空間分布上變化差異較大,總體呈由西北到東南減小;在時(shí)間上也存在較大的差異,9月份干旱發(fā)生頻率高的地區(qū)最廣,其次是5月、6月,最后是7、8、10月�；跇�(biāo)準(zhǔn)差對(duì)吉林省近15年來(lái)的TVDI的波動(dòng)變化特征的分析結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)差由大到小月份依次是10、9、7、5、6、8月,其中10月離散程度較高,干旱變化隨年際波動(dòng)較大;而8月的離散程度較低,干旱年際波動(dòng)較小,干旱事件變化頻率較低,即多年無(wú)旱澇發(fā)生或容易發(fā)生多年持續(xù)旱澇。吉林省近15年來(lái)的TVDI的波動(dòng)變化特征也存在較大空間分布差異,總體上7、8、9月吉林省標(biāo)準(zhǔn)差呈由西到東減小趨勢(shì),即這三個(gè)月份干旱波動(dòng)性有西向東減小;6、10月中部TVDI標(biāo)準(zhǔn)差大,即這兩個(gè)月份干旱波動(dòng)性呈中-西-東減小分布;而5月TVDI標(biāo)準(zhǔn)差較大地區(qū)集中在吉林東北部,即5月份吉林省東北部干旱波動(dòng)性較大。基于時(shí)序TVDI隨時(shí)間的線性變化趨勢(shì)與秩相關(guān)分析結(jié)果顯示,10月線性回歸系數(shù)多為負(fù)值,并且Spearman以負(fù)相關(guān)為主,說(shuō)明近15年來(lái)10月份吉林省干旱在逐漸緩解;其他月份線性回歸系數(shù)多為正值,并且Spearman以正相關(guān)為主,表明干旱有逐年加劇的趨勢(shì)。從F檢驗(yàn)與t檢驗(yàn)的總體結(jié)果來(lái)看,9月顯著性最強(qiáng),8月顯著性最差;顯著性結(jié)果偏低區(qū)域,雖具有一定的線性回歸斜率值,但這種趨勢(shì)在統(tǒng)計(jì)特征上具有不確定性,這可能是由于本研究的時(shí)序長(zhǎng)度較短,研究序列僅為15年,使的某些象元TVDI值可能存在短期震蕩變化,導(dǎo)致線性趨勢(shì)顯著性較差。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P426.616;P407
【圖文】：

綜合考慮最終選取了白城、乾安、前郭爾羅斯、通榆、長(zhǎng)嶺、三岔河、雙遼、四平、長(zhǎng)春、蛟河、敦化、梅河口、樺甸、靖宇、東崗、松江、天池、延吉、通化、臨江、集安、長(zhǎng)白共22個(gè)氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，(圖2.1)可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)的氣象站分布均勻，資料具有代表性.可滿足研究需要。圖 2.1 吉林省氣象站點(diǎn)分布圖Fig.2.1 The distribution of stations over Jilin province

18Fig 3.1 Annual precipitation and its average ,accumulated anomalies , linear trends change in recent60 years in Jilin

Fig 3.2 The accumulated anomalies of precipitation in Jilin累積距平曲線也表明，吉林省降水具有顯著的階段性特征。大體上，自20世紀(jì)50年代到60年代中期經(jīng)歷了降水上升過(guò)程，且累計(jì)距平值大于0，說(shuō)明當(dāng)時(shí)降水量較為均勻，降水充足；20世紀(jì)60年代中期和80年代初經(jīng)歷了下降過(guò)程，累計(jì)距平從高值降到0，說(shuō)明當(dāng)時(shí)降水偏少，持續(xù)低于平均值，一些站點(diǎn)甚至降到零下，說(shuō)明降水偏少情況嚴(yán)重或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；80年代至90年代初又經(jīng)歷了上升過(guò)程，說(shuō)明當(dāng)時(shí)降水量相對(duì)充足；而90年代以來(lái)呈明顯減少趨勢(shì)，且迅速減少至負(fù)數(shù)，說(shuō)明90年代以來(lái)，年降水量明顯下降，降水量持續(xù)低于平均值，呈明顯的干旱化趨勢(shì)；3.2 驗(yàn)證的氣象干旱指數(shù)（SPI）標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)是描述某時(shí)段降水量出現(xiàn)概率多少的指數(shù)，適用于研究與評(píng)價(jià)月以上時(shí)間尺度相較于當(dāng)?shù)貧夂驙顩r的干旱程度。研究表明一定時(shí)段內(nèi)的月降水變化通常不服從正態(tài)分布，而是服從Gamma分布，因此在求算SPI時(shí)，需對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理，即利用Γ函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化降水累積頻率分布來(lái)描述降水變化，代表某時(shí)段降水出現(xiàn)概率的多少，并以此來(lái)劃分干旱的等級(jí)，這一處理使得不同區(qū)域或時(shí)段產(chǎn)生的干

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王新明,王長(zhǎng)耀,牛錚;應(yīng)用R/S方法分析NDVI時(shí)間序列[J];地理與地理信息科學(xué);2005年05期

2 王興梅;張勃;張凱;張調(diào)風(fēng);戴聲佩;王亞敏;李丹;;石羊河流域極端干旱事件的時(shí)空變化特征[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2011年03期

3 衛(wèi)捷,馬柱國(guó);Palmer干旱指數(shù)、地表濕潤(rùn)指數(shù)與降水距平的比較[J];地理學(xué)報(bào);2003年S1期

4 包云軒;孟翠麗;申雙和;邱新法;高蘋(píng);劉聰;;基于CI指數(shù)的江蘇省近50年干旱的時(shí)空分布規(guī)律[J];地理學(xué)報(bào);2011年05期

5 張仁華;改進(jìn)的熱慣量模式及遙感土壤水分[J];地理研究;1990年02期

6 張?jiān)聟?趙志強(qiáng);李雙成;孟憲鋒;;基于SPOT NDVI的華北北部地表植被覆蓋變化趨勢(shì)[J];地理研究;2008年04期

7 馮強(qiáng),田國(guó)良,王昂生,柳欽火,Tim R. Mc Vicar,David L.B.Jupp;基于植被狀態(tài)指數(shù)的全國(guó)干旱遙感監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究(Ⅰ)——資料分析與處理部分[J];干旱區(qū)地理;2004年02期

8 陳少勇;郭江勇;郭忠祥;高蓉;石圓圓;;中國(guó)西北干旱半干旱區(qū)年平均氣溫的時(shí)空變化規(guī)律分析[J];干旱區(qū)地理;2009年03期

9 韓萍;王鵬新;王彥集;張樹(shù)譽(yù);朱德海;;多尺度標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的ARIMA模型干旱預(yù)測(cè)研究[J];干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究;2008年02期

10 李新周,劉曉東,馬柱國(guó);近百年來(lái)全球主要干旱區(qū)的干旱化特征分析[J];干旱區(qū)研究;2004年02期

本文編號(hào)：2801266