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基于改进帕默尔干旱指数的中国气象干旱时空演变分析 被引量:31
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作者 王兆礼 李军 +3 位作者 黄泽勤 钟睿达 陈佳颖 邱卓辉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期161-168,共8页
近几十年来随着全球变暖的不断加剧,中国多地频繁发生干旱灾害,经济损失也越来越大,因而研究干旱的时空演变对社会经济发展具有重要的现实意义。论文基于改进帕默尔干旱指数(sc PDSI)分析了1961—2009年间年和四季干湿变化,并利用旋... 近几十年来随着全球变暖的不断加剧,中国多地频繁发生干旱灾害,经济损失也越来越大,因而研究干旱的时空演变对社会经济发展具有重要的现实意义。论文基于改进帕默尔干旱指数(sc PDSI)分析了1961—2009年间年和四季干湿变化,并利用旋转经验正交函数(rotated empirical orthogonal function,REOF)探讨了中国气象干旱的时空演变特征。结果表明:1)近49 a来,整体上中国年和四季均呈显著变湿趋势,且均在20世纪70年代初期发生了由干变湿的突变;2)年及四季均存在2-8 a的振荡周期,其中夏季主周期为4.4 a,其余主周期均为6.2 a;3)根据REOF时空分解的前8个空间模态,将中国划分成8个干湿特征区域,其中大兴安岭地区、东南地区、西北地区和青藏高原南部地区有变湿趋势,后两个区域变湿趋势显著;东北—内蒙古高原区、青藏高原北部地区、中部地区和黄淮海平原地区呈变干趋势,前3个区变干趋势显著,黄淮海平原分区干湿变化不明显;各分区普遍具有2-9 a的振荡周期;4)极涡指数、印度洋偶极子和太平洋涛动与部分地区气象干旱有较好的相关关系。研究结果可为研究区防旱、抗旱与干旱预测提供参考依据。 展开更多
关键词 干旱 气象 降水 改进帕默尔干旱指数 旋转经验正交函数 时空演变 中国
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西南喀斯特地区与非喀斯特地区气象干旱时空特征及其对植被的影响 被引量:6
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作者 闫妍 莫金宇 +3 位作者 靳佳 黄玉清 胡宝清 史莎娜 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第7期1275-1285,共11页
本文基于1982―2020年逐月自校正帕默尔指数(sc_PDSI)及归一化植被指数(NDVI)数据集,使用集合经验模态分解(EEMD)、Mann-Kendall趋势检验和相关性分析等方法对西南喀斯特与非喀斯特地区的干旱时空变化特征进行分析,并在多时间尺度讨论... 本文基于1982―2020年逐月自校正帕默尔指数(sc_PDSI)及归一化植被指数(NDVI)数据集,使用集合经验模态分解(EEMD)、Mann-Kendall趋势检验和相关性分析等方法对西南喀斯特与非喀斯特地区的干旱时空变化特征进行分析,并在多时间尺度讨论植被对干旱的响应关系。结果表明:①西南喀斯特和非喀斯特地区均呈现“干旱-湿润-干旱”的变化过程,经EEMD分解后,sc_PDSI存在季节、年际和年代际尺度的周期变化规律,其中年际尺度变化占主导地位(方差贡献率最大)。非喀斯特地区和喀斯特地区的sc_PDSI依次在2014年、2015年发生突变,喀斯特地区干旱指数突变发生在非喀斯特地区之后。总体上,喀斯特地区干湿度优于非喀斯特地区。②在西南喀斯特地区,呈现干旱化和显著干旱化的面积比例分别为42.47%和12.75%,均低于非喀斯特地区干旱化(50.69%)和显著干旱化(27.79%)的面积比例。且喀斯特地区显著湿润化的面积比例为48.81%,远高于非喀斯特地区显著湿润化面积36.23%。③在月度、年度和多年尺度上,喀斯特地区和非喀斯特地区植被NDVI与sc_PDSI均呈负相关关系。且随着时间尺度增加,植被NDVI与sc_PDSI之间相关性越大。西南地区78.87%的区域植被NDVI对sc_PDSI的响应存在滞后性。喀斯特地区和非喀斯特地区植被NDVI对sc_PDSI的响应呈现滞后性面积比例分别是76.43%和68.75%,滞后时间尺度分别以1~3个月和3~6个月为主。本文期望为喀斯特地区生态恢复及区域发展提供理论参考和科学依据。 展开更多
关键词 自校正帕默尔指数 集合经验模态分解 多时间尺度响应 喀斯特地区 非喀斯特地区 西南地区
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考虑CO_(2)植被生理效应的淮河流域干湿变化成因分析
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作者 王艺锦 张艺方 孙善磊 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第5期563-577,共15页
CO_(2)浓度升高通过增加地表阻抗改变蒸散发过程,进而影响干湿变化。因此,充分考虑这一植被生理效应,对于重新认识干湿演变规律和深入理解相关机理具有重要意义。本研究基于考虑CO_(2)植被生理效应的FAO-56(Food and Agriculture Organi... CO_(2)浓度升高通过增加地表阻抗改变蒸散发过程,进而影响干湿变化。因此,充分考虑这一植被生理效应,对于重新认识干湿演变规律和深入理解相关机理具有重要意义。本研究基于考虑CO_(2)植被生理效应的FAO-56(Food and Agriculture Organization-56)PM(Penman–Monteith)公式和自校准帕尔默干旱指数,详细分析了1965~2020年淮河流域干湿变化特征。利用多控制因子联立求解法量化了不同影响因子对干湿变化的影响,揭示了相关机理。结果表明:无论是年还是季节(除春季)尺度上,流域平均及流域51%以上的地区均经历了显著(p<0.05)变湿。就流域整体而言,年、夏季、秋季和冬季变湿可归因于降水增加,而春季变湿则可归因于风速下降;52.7%的地区显示春季的干湿变化受风速主导,而年和其他季节则显示57%以上的地区由降水主导。 展开更多
关键词 干湿变化 CO_(2)植被生理效应 自校准帕默尔干旱指数 成因分析 淮河流域
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东北地区自然植被火动态特征及其对干旱的响应 被引量:6
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作者 于成龙 刘丹 +1 位作者 何锋 韩俊杰 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2019年第4期9-16,43,共9页
[目的]研究2002—2017年东北地区自然植被火的发生发展及其对干旱的响应规律,从而为区域火管理、火险等级预报和森林资源保护提供科学依据。[方法]基于MODIS公开的数据产品和改进帕默尔干旱指数(scPDSI),采用统计学方法,分别季节和年际... [目的]研究2002—2017年东北地区自然植被火的发生发展及其对干旱的响应规律,从而为区域火管理、火险等级预报和森林资源保护提供科学依据。[方法]基于MODIS公开的数据产品和改进帕默尔干旱指数(scPDSI),采用统计学方法,分别季节和年际尺度,分析东北地区自然植被火动态特征,探寻其对干湿状况的响应规律。[结果]①在季节尺度上,春季和秋季是森林和草地火的多发期,草地火次数在春季和秋季呈显著增加趋势;②在年际尺度上,森林火次数以18次/a的速度呈显著下降趋势,平均过火面积呈弱上升趋势,草地火次数以36次/a的速度呈极显著上升趋势,平均过火面积呈弱下降趋势;③火次数和过火面积分别与scPDSI呈线性负相关与指数负相关;④随着干旱程度的加深,森林和草地火的平均次数和平均单次过火面积都有增加的趋势。[结论]干旱可能会增加东北地区自然植被的起火次数和单次过火面积。 展开更多
关键词 干旱 东北地区 改进帕默尔干旱指数(scPDSI)
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基于改进支持向量机的气象干旱预测方法 被引量:4
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作者 王雪妮 郝舒哲 +1 位作者 常建波 邓显羽 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期599-606,共8页
气象干旱制约着区域农业生产活动,通过监测预报、提前部署可有效降低其带来的危害。基于“先分解,后重构”思想,将自适应噪声完备经验模态分解法(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)、灰狼... 气象干旱制约着区域农业生产活动,通过监测预报、提前部署可有效降低其带来的危害。基于“先分解,后重构”思想,将自适应噪声完备经验模态分解法(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)、灰狼优化算法(grey wolf optimization,GWO)和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合,构建CEEMDAN-GWO-SVM组合机器学习模型。以山西省1956−2007年逐月自适应帕默尔干旱指数(self-calibrated palmer drought severity index,scPDSI)为训练集,以2008−2020年逐月scPDSI值为测试集。采用scPDSI预测值与实际值之间的均方误差、平均绝对误差及决定系数作为评价指标,对该模型的预测效果进行了评价,并比较了该模型与常用的GWO-SVM和随机森林模型预测结果。结果表明:相较于两种常用机器学习模型,基于CEEMDAN-GWO-SVM模型预测得到的均方根误差可分别降低7.6%和19.5%,平均绝对误差分别降低19.9%和27.4%,决定系数则分别提高5.6%和20.3%,预测的干旱等级和实际情况接近。CEEMDAN-GWO-SVM模型预测精度优于GWO-SVM模型和随机森林模型,在气象干旱预测中具有较好的适用性。 展开更多
关键词 自适应帕默尔干旱指数 自适应噪声 完备经验模态分解法 灰狼优化算法 支持向量机 干旱预测 山西省
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基于地形校正TVDI的地下水位埋深反演 被引量:1
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作者 蔡亮红 丁建丽 魏阳 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2018年第3期244-250,265,共8页
在干旱、半干旱地区,地下水是陆生植被生存的重要水源,而传统的地下水位监测方法费时费力,及时获取大尺度高精度的地下水位埋深显得十分重要。在温度植被干旱指数(TVDI)的基础上,分别提取三期Landsat 8遥感数据的归一化植被指数(NDVI)... 在干旱、半干旱地区,地下水是陆生植被生存的重要水源,而传统的地下水位监测方法费时费力,及时获取大尺度高精度的地下水位埋深显得十分重要。在温度植被干旱指数(TVDI)的基础上,分别提取三期Landsat 8遥感数据的归一化植被指数(NDVI)、修正土壤调节植被指数(MSAVI)、比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)和增强型植被指数(EVI)和地表温度(Ts),并引入DEM数据对Ts进行地形校正,减少地形起伏对能量二次分配的影响,并选择最佳TVDI反演地下水位埋深状况,结果表明:(1)在传统TVDI的基础上引入DEM进行地形校正,分析校正前后TVDI与地下水位埋深的决定系数,R^2从0.4381提高到0.5053,这说明地形校正能够有效地提高地下水位埋深的反演精度;(2)通过三期影像对比分析了五种不同的TVDI值分别与其对应栅格点的地表土壤湿度和地下水位埋深的决定系数,总体上都是Ts-MSAVI较好,最高R^2分别为0.5547、0.5202;(3)在实测土壤含水量缺失的情况下,可以根据反映土壤湿度高低的因子(TVDI)间接地反演地下水埋深分布状况。 展开更多
关键词 温度植被干旱指数(TVDI) 地形校正 地下水位埋深 土壤湿度
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利用GRACE时变重力场数据监测长江流域干旱 被引量:10
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作者 王杰龙 陈义 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2021年第2期196-200,共5页
利用2003-01~2014-12 CSR和JPL的RL06 Mascon解、RL06球谐系数(SH)解及level-3等6种GRACE时变重力场模型数据和GPM数据产品,分别计算长江流域的水储量和降雨变化,并利用广义三角帽方法分析GRACE数据的不确定性,同时计算水储量亏损指数(W... 利用2003-01~2014-12 CSR和JPL的RL06 Mascon解、RL06球谐系数(SH)解及level-3等6种GRACE时变重力场模型数据和GPM数据产品,分别计算长江流域的水储量和降雨变化,并利用广义三角帽方法分析GRACE数据的不确定性,同时计算水储量亏损指数(WSDI),以监测和分析长江流域干旱的时空特征,并与改进的帕默尔指数(scPDSI)进行对比。结果表明:目前在反演水储量变化方面,Mascon方法的不确定性小于球谐系数法,JPL_M、CSR_M、CSR_L3、JPL_L3、CSR_SH和JPL_SH的具体不确定性分别为3.51 mm、3.78 mm、5.45 mm、9.87 mm、9.12 mm及10.71 mm;降雨是影响长江流域水储量变化的重要因素,两者的相关系数达0.67,同时两者都具有明显的季节性变化;水储量亏损指数探测到2003-01~2014-12长江流域共历经6次干旱事件,最长时间的干旱始于2003-02,持续24个月;最严重的干旱发生于2006年春季和2011年夏季,强度分别为2.15和1.97;平均水储量亏损指数的空间分布表明,2006-07~2007-06几乎整个长江流域都处于干旱状态,而2011-03~11干旱主要集中于长江流域下游、中游和上游东南地区。 展开更多
关键词 GRACE 干旱评估 水储量亏损指数 陆地水储量变化 改进帕默尔指数
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黄淮海平原气象干旱的演化特征与时空规律
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作者 刘冉 孙劭 +4 位作者 鞠蕾 王前锋 邹扬锋 张宇阳 缪丽娟 《农业工程学报》 EI CAS 北大核心 2023年第19期85-92,共8页
干旱事件广泛地影响着作物的生长和发育,黄淮海平原是中国主要的粮食产区之一,全面了解该地区干旱变化特征对保障中国粮食安全至关重要。该研究基于标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)、标准化降水蒸散指数(standard... 干旱事件广泛地影响着作物的生长和发育,黄淮海平原是中国主要的粮食产区之一,全面了解该地区干旱变化特征对保障中国粮食安全至关重要。该研究基于标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)、标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)、自校正帕默尔干旱指数(self-calibrating palmer drought index,scPDSI)、干燥度指数(aridity index,AI)4种干旱指数,对黄淮海平原干旱强度、干旱频率、干旱面积占比、干旱持续时间进行对比分析。结果表明,4种干旱指数均指示出1970—2020年黄淮海平原干旱强度逐渐减弱,干旱面积占比先增加后减少、再增加再减少、再增加的波动变化趋势,且在空间上均呈现出平原中部变湿、东西部变干的趋势。但不同指数在表征干旱空间特征上还存在一定的空间分异。对于干旱频率,SPI和AI指数显示出北部地区干旱频率高达60%,而南部地区低于20%;SPEI和scPDSI指数则显示出的南北差异较小,分别介于25%~40%和30%~50%。对于干旱持续时间,SPI指数监测的南北差异最为明显,而SPEI和scPDSI指数监测的区域差异较小。SPI和SPEI两种干旱指数监测的干旱持续时间较短,scPDSI指数监测的干旱持续时间较长。综合来看,北部区域干旱强度更为严重,且干旱发生频率高、持续时间长,而南部地区则相反。研究可为制定应对干旱的农业政策提供科学的参考依据。 展开更多
关键词 干旱 标准化降水指数 标准化降水蒸散指数 自校正帕默尔干旱指数 干燥度指数 黄淮海平原
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TVDI模型的农业旱情时空变化遥感应用 被引量:63
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作者 刘立文 张吴平 +3 位作者 段永红 邢立新 陈圣波 赵敏 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第13期3704-3711,共8页
温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤湿度来反映农业干旱状况的重要方法,其中能量平衡和植被指数的变化是影响TVDI模型精度的主要因子。在研究比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和修正土壤调节植被指... 温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤湿度来反映农业干旱状况的重要方法,其中能量平衡和植被指数的变化是影响TVDI模型精度的主要因子。在研究比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和修正土壤调节植被指数(MSAVI)和下垫面温度(Ts)的基础上,引入DEM数据并对Ts做地形校正,减少了地形起伏对能量平衡的影响,建立不同植被指数的Ts-Ⅵ特征空间,选择与土壤湿度相关性最好的温度植被干旱指数(TVDI),获取研究区2005年作物生长季(5—9月)的干旱状况,并用同步的气象信息对干旱状况进行验证。结果表明:根据不同时期采用不同植被指数的TVDI模型,经过地形校正后能够更好地反映研究区的农业干旱状况。 展开更多
关键词 土壤湿度 TVDI 地形校正 植被指数 干旱
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基于多源数据的土壤水分反演及空间分异格局研究 被引量:17
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作者 蔡亮红 丁建丽 魏阳 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1057-1067,共11页
温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤水分来反映土壤干旱状况的重要方法。在TVDI的基础上引入数字高程模型(DEM)数据对地表温度进行校正,能够减少地形起伏对能量二次分配的影响。用阈值将研究区分割成不同土地利用类型,结合野外... 温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤水分来反映土壤干旱状况的重要方法。在TVDI的基础上引入数字高程模型(DEM)数据对地表温度进行校正,能够减少地形起伏对能量二次分配的影响。用阈值将研究区分割成不同土地利用类型,结合野外同步实测数据,用分段反演模型反演渭-库绿洲土壤水分分布图,并对渭-库绿洲土壤水分的空间格局和分异规律进行分析。结果表明:(1)地形校正后的TVDI能够更好地反映土壤水分状况;(2)土壤水分总体上从西至东,由北向南降低,在绿洲内部较为稳定,在交错带变化较为剧烈,土壤水分垂直变异系数呈现幂函数递减的整体变化趋势;(3)针对研究区不同土地利用类型用分段反演模型进行反演,有效地实现优势互补,总体上提高了土壤水分的反演精度,在区域土壤水分研究中值得关注和应用。 展开更多
关键词 温度植被干旱指数(TVDI) 地形校正 土壤水分 空间格局
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