【摘要】：近年來,干旱的頻繁發(fā)生始終困擾著人類社會的可持續(xù)發(fā)展,干旱對農(nóng)業(yè)所造成的影響尤為明顯。因此,研究一種客觀、動態(tài)、實時的干旱監(jiān)測方法,并利用其進行干旱時空演化特征及其發(fā)展趨勢研究,為實施旱情監(jiān)測、農(nóng)作物布局和防災減災有重要的現(xiàn)實意義。本文分別基于氣象(構(gòu)建SPI)和遙感數(shù)據(jù)(反演TVDI)對吉林省干旱監(jiān)測進行定量的分析研究,基于吉林省1951年至2013年近63年的逐月降水數(shù)據(jù),分析地面氣象站點的降水變化特征及趨勢,并利用月降水數(shù)據(jù)計算5種不同時間尺度的SPI,進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來監(jiān)測吉林省逐月TVDI的干旱空間變化情況。并通過地面氣象站同期觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建的SPI做相關(guān)分析,分析TVDI方法的適應性�；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,利用多種時空研究手段,討論研究了吉林省干旱的時空演化特征及趨勢。本文取得了以下幾點成果與結(jié)論:(1)基于吉林省22個氣象站點1951年~2013年逐月降水數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)處理并繪制近63年來的逐年降水量、降水均值、累積距平、5年降水滑動平均及線性趨勢變化曲線圖,分析近63年來地面氣象站點的年降水變化特征及趨勢。結(jié)果表明,吉林省降水時空間分布不均,整體表現(xiàn)出東南向西北遞減的趨勢,降水集中于5~10月份,且降水集中性由西向東相對減小;近63年年際間降水的波動幅度較大且呈波動下降趨勢;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。(2)基于地面逐月降水觀測資料,分別計算1、3、6、9、12個月,共5種不同時間尺度的SPI,來分析研究吉林省干旱情況。經(jīng)過分析表明,不同時間尺度的SPI對降水的敏感性不同;SPI隨著時間尺度的增大,其隨機性逐漸減弱,而持續(xù)性不斷增強,且增大過程中存在干旱起止時間相應延后的現(xiàn)象,也反映了前期降水變化的累積影響。通過分析不同時間尺度的SPI變化特征表明,SPI1對由降水變化引起的旱澇頻繁交替能夠較好的揭示;SPI3、SPI6對干旱產(chǎn)生及持續(xù)的時間辨別更靈敏;而長時間尺度SPI12則對長時間的旱澇和持續(xù)時間有較好的標識作用。(3)建立LST-NDVI的特征空間,以2000~2014年標準化的NDVI和LST遙感影像,在ENVI環(huán)境下,使用IDL語言編程,運行輸出LST-NDVI特征空間散點圖,并確定干、濕邊參數(shù),實現(xiàn)吉林省內(nèi)各個象元的月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)測的干旱過程和空間分布與實際旱情一致。(4)利用同期站點SPI值對反演的TVDI進行驗證,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了P0.05的雙側(cè)顯著性檢驗,且12期中有8期通過了0.01的雙側(cè)顯著性檢驗;且TVDI與短時間尺度的SPI相關(guān)性更顯著,說明TVDI屬于近實時的遙感干旱研究方法,對由降水變動引起的干旱頻繁交替可以較好的揭示,并對干旱的產(chǎn)生及持續(xù)時間的辨別更靈敏,適用于對研究區(qū)特定年內(nèi)某一時間的相對干旱情況監(jiān)測。(5)為了研究吉林省干旱的時間及空間變化特征和趨勢,本文首先對2000~2014年5-10月吉林省逐月的TVDI干旱空間信息數(shù)據(jù)集的時間序列干旱信息監(jiān)測能力進行了驗證,結(jié)果表明,TVDI雖能對研究區(qū)內(nèi)某一時間的相對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值,對時間序列干旱信息的監(jiān)測能力有限,即反演出的TVDI不具有時間可比性。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。各月相應站點的TVDI與不同時間尺度的SPI的相關(guān)性都通過了P0.01的雙側(cè)顯著性檢驗,即改進的TVDI反演方法的干旱監(jiān)測結(jié)果具有時間上的可比性,可用其對吉林干旱時空信息演化特征進行研究。(6)利用2000~2014年5-10月份時序TVDI和多種時空分析手段,研究了吉林省的干旱時空演化特征。基于干旱發(fā)生頻率分析來看,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�；跇藴什顚质〗�15年來的TVDI的波動變化特征的分析結(jié)果表明,標準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較大;而8月的離散程度較低,干旱年際波動較小,干旱事件變化頻率較低,即多年無旱澇發(fā)生或容易發(fā)生多年持續(xù)旱澇。吉林省近15年來的TVDI的波動變化特征也存在較大空間分布差異,總體上7、8、9月吉林省標準差呈由西到東減小趨勢,即這三個月份干旱波動性有西向東減小;6、10月中部TVDI標準差大,即這兩個月份干旱波動性呈中-西-東減小分布;而5月TVDI標準差較大地區(qū)集中在吉林東北部,即5月份吉林省東北部干旱波動性較大�；跁r序TVDI隨時間的線性變化趨勢與秩相關(guān)分析結(jié)果顯示,10月線性回歸系數(shù)多為負值,并且Spearman以負相關(guān)為主,說明近15年來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。從F檢驗與t檢驗的總體結(jié)果來看,9月顯著性最強,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,但這種趨勢在統(tǒng)計特征上具有不確定性,這可能是由于本研究的時序長度較短,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,導致線性趨勢顯著性較差。
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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、長嶺、三岔河、雙遼、四平、長春、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、長白共22個氣象站的觀測數(shù)據(jù)，(圖2.1)可見區(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50年代到60年代中期經(jīng)歷了降水上升過程，且累計距平值大于0，說明當時降水量較為均勻，降水充足；20世紀60年代中期和80年代初經(jīng)歷了下降過程，累計距平從高值降到0，說明當時降水偏少，持續(xù)低于平均值，一些站點甚至降到零下，說明降水偏少情況嚴重或持續(xù)時間較長；80年代至90年代初又經(jīng)歷了上升過程，說明當時降水量相對充足；而90年代以來呈明顯減少趨勢，且迅速減少至負數(shù)，說明90年代以來，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；3.2 驗證的氣象干旱指數(shù)（SPI）標準化降水指數(shù)(SPI)是描述某時段降水量出現(xiàn)概率多少的指數(shù)，適用于研究與評價月以上時間尺度相較于當?shù)貧夂驙顩r的干旱程度。研究表明一定時段內(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，需對降水數(shù)據(jù)進行正態(tài)標準化處理，即利用Γ函數(shù)的標準化降水累積頻率分布來描述降水變化，代表某時段降水出現(xiàn)概率的多少，并以此來劃分干旱的等級，這一處理使得不同區(qū)域或時段產(chǎn)生的干

【參考文獻】

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1 王新明,王長耀,牛錚;應用R/S方法分析NDVI時間序列[J];地理與地理信息科學;2005年05期

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

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

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

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

6 張月叢;趙志強;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[J];地理研究;2008年04期

7 馮強,田國良,王昂生,柳欽火,Tim R. Mc Vicar,David L.B.Jupp;基于植被狀態(tài)指數(shù)的全國干旱遙感監(jiān)測試驗研究(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;;中國西北干旱半干旱區(qū)年平均氣溫的時空變化規(guī)律分析[J];干旱區(qū)地理;2009年03期

9 韓萍;王鵬新;王彥集;張樹譽;朱德海;;多尺度標準化降水指數(shù)的ARIMA模型干旱預測研究[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;近百年來全球主要干旱區(qū)的干旱化特征分析[J];干旱區(qū)研究;2004年02期

本文編號：2801266