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长序列遥感降水产品在黄河流域干旱监测中的适用性评估

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北京师范大学学报(自然科学版) 2023年

作者：孙彤李艳忠陈力成硕庄稼成星寅聪王洁孟良北京师范大学水科学研究院南京信息工程大学水文与水资源工程学院淄博市水文中心

长序列遥感降水产品为大尺度气象干旱监测提供了数据支撑，但是它们在不同流域的适用性有待验证。本文以1983—2019年流域298个气象站点插值得到的格网降水（CMA）为标准，采用相关系数、相对偏差和均方根误差等统计指标，评估了3种降... 详细信息

长序列遥感降水产品为大尺度气象干旱监测提供了数据支撑，但是它们在不同流域的适用性有待验证。本文以1983—2019年流域298个气象站点插值得到的格网降水（CMA）为标准，采用相关系数、相对偏差和均方根误差等统计指标，评估了3种降水产品对月、季、半年、年4种时间尺度（SPI1， SPI3， SPI6， SPI12）干旱特征的表征能力。研究发现：PERSIANN-CDR在监测干旱年际（SPI12）波动情况和量化干旱面积方面，总体估算偏大，但仍明显优于其他两种产品；多源集成产品MSWEP在估算降水量和捕捉降水空间分布格局方面，优于其他两种产品，但在气象站稀疏、地形复杂、气候多变的上游区，其一致性具有较大地区差异；PERSIANN-CDR和CHIRPS产品适用于表征中期干旱，而MSWEP适用于表征短期干旱；MSWEP能较好地捕捉CMA的SPI值变化趋势以及典型干旱事件的空间分布情况，但总体上3种产品对典型干旱事件识别方面（降水量及其空间捕捉）均需进一步改进。

关键词：遥感降水干旱监测适用性 SPI 黄河流域

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干旱监测与预报研究进展与展望

水利水电技术 2020年第11期51卷 30-40页

作者：郝增超侯爱中张璇武新英郝芳华北京师范大学水科学研究院北京100875 水利部水文水资源监测预报中心北京100053

我国干旱灾害频发,严重威胁国家粮食安全、水安全和生态安全,准确的干旱监测和预报是应对干旱的重要非工程措施。以干旱监测和预报技术为重点,综述了近年来的研究进展与发展方向。首先从单变量和综合干旱指标、数据获取方式两个方面梳... 详细信息

我国干旱灾害频发,严重威胁国家粮食安全、水安全和生态安全,准确的干旱监测和预报是应对干旱的重要非工程措施。以干旱监测和预报技术为重点,综述了近年来的研究进展与发展方向。首先从单变量和综合干旱指标、数据获取方式两个方面梳理了干旱监测技术的主要进展;其次从干旱发生机理、统计学预报、动力学预报、混合预报、集合预报方面系统总结了干旱预报技术的主要进展;最后对未来干旱监测和预报研究进行了展望。总体上,干旱监测的主要进展集中于基于多源数据的综合干旱指标研究,干旱预报的主要进展集中于基于气候系统模式的动力学预报,同时统计学-动力学混合预报及集合预报发展迅速。未来需要在发展有效干旱指标、改进干旱预报模型、加强变化环境下干旱监测和预报等方面深入研究,提高复杂干旱情势监测预报的精度。

关键词：干旱指数干旱监测干旱预报降水气候变化遥感人类活动

MSWEP降水产品在黄河流域气象干旱监测中的适用性评价

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干旱区地理 2023年第3期46卷 371-384页

作者：许昕彤朱丽吕潇雨郭浩曲阜师范大学地理与旅游学院山东日照276826

利用多个统计学指标和多个时间尺度的标准化降水指数(Standardized precipitation index,SPI)评估1981—2020年MSWEP(Multi-source weighted-ensemble precipitation)降水产品在黄河流域干旱监测中的准确性,并利用游程理论识别干旱事件并定量化分析其时空特征。结果表明:(1)MSWEP降水产品的月降水与以中国降水分析产品(Chinese precipitation analysis product,CPAP)为代表的地面观测降水的相关性较高,决定系数达到0.9347。(2)MSWEP降水产品可以较好地捕捉多年降水的空间格局和时间演变。(3)基于MSWEP降水产品计算的SPI一般可以重现基于CPAP计算的SPI的格局,但是相关性因地区而异。在捕捉干湿状况方面,MSWEP降水产品在黄河流域中下游表现较好,但在黄河源区的效果较差,相关系数低于0.5。值得注意的是,MSWEP降水产品捕捉干湿变化的能力随SPI时间尺度的增加而降低。(4)MSWEP降水产品在黄河流域中下游的表现明显优于上游。(5)MSWEP降水产品能够有效捕捉持续时间、烈度和严重度等干旱事件特征。总体来讲,MSWEP降水产品适用于黄河流域中下游的干旱监测,但在黄河源区地形复杂地区的干旱监测应用时,需要进一步修正其降水高估误差。

关键词：干旱监测 MSWEP降水产品标准化降水指数应用评价黄河流域

基于综合干旱数据库与随机森林算法的草地干旱监测模型构建

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中国科学院大学学报（中英文） 2023年第3期40卷 351-361页

作者：袁雪琪李静朱欣然张召星柳钦火中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

干旱是草地主要的自然灾害之一,建立有效的草地干旱监测模型,具有重要的现实意义。传统的干旱监测基于单一的气象或遥感数据,无法全面地刻画复杂的干旱事件。而已有的综合干旱监测模型多依赖于标准化降水蒸散指数(SPEI)等传统气象指标,... 详细信息

干旱是草地主要的自然灾害之一,建立有效的草地干旱监测模型,具有重要的现实意义。传统的干旱监测基于单一的气象或遥感数据,无法全面地刻画复杂的干旱事件。而已有的综合干旱监测模型多依赖于标准化降水蒸散指数(SPEI)等传统气象指标,传统气象指标的计算较为复杂,且对农业干旱的表征能力有限,因此应考虑应用更可靠稳定的数据源构建草地干旱监测模型。目前已形成一些耦合气候指标、水文指数和遥感信息来描述干旱过程的监测模型,如美国干旱监测系统USDM。以USDM干旱类别为先验干旱知识,采用随机森林方法,构建耦合多源遥感和气象数据的草地综合干旱监测模型,并考虑气候和地理条件的适用性在内蒙古草地区进行适用性验证。模型相较USDM具有1 km尺度更高的空间分辨率,在区域尺度上具有更优的监测能力;在内蒙古地区的验证结果表明,相较于单变量干旱指标,模型与土壤墒情具有更高的相关性,且能够以较高的时间分辨率监测出草地干旱的时空演变情况。

关键词：干旱监测草地 USDM 内蒙古

温度植被干旱指数在蒙古高原干旱监测中的应用

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应用生态学报 2021年第7期32卷 2534-2544页

作者：康尧郭恩亮王永芳包玉龙包玉海那仁满都拉内蒙古师范大学地理科学学院呼和浩特010022 内蒙古自治区蒙古高原灾害与生态安全重点实验室呼和浩特010022 中国气象局兰州干旱气象研究所兰州730020 内蒙古师范大学遥感与地理信息系统重点实验室呼和浩特010022

以蒙古高原为研究区,选择2000—2019年植物生长季的MODIS归一化植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST)构建NDVI-LST特征空间,由该特征空间计算蒙古高原温度植被干旱指数(TVDI);利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验及Hurst指数... 详细信息

以蒙古高原为研究区,选择2000—2019年植物生长季的MODIS归一化植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST)构建NDVI-LST特征空间,由该特征空间计算蒙古高原温度植被干旱指数(TVDI);利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验及Hurst指数方法分析蒙古高原TVDI的时空变化特征和未来的变化趋势,利用偏相关分析法探究气象因子与蒙古高原TVDI之间的关系。结果表明:2000—2019年,蒙古高原TVDI以0.0001·a^(-1)呈增大趋势,期间,蒙古高原的干旱情况小幅加重,其中,草甸草原和典型草原干旱情况逐渐减轻,而荒漠草原和高山草地干旱情况加重。蒙古高原TVDI的Hurst指数均值为0.45,小于0.5的地区面积占比为71.5%,说明大部分地区2000—2019年的TVDI变化趋势与过去相反。中部的荒漠草原地区和东部的草甸草原地区未来干旱情况可能加重;典型草原的大部分地区以及内蒙古境内的荒漠草原未来干旱可能减轻;高山草地地区的干旱变化无法确定。蒙古高原有33.6%的地区TVDI与气温呈显著正相关,34.8%的地区TVDI与降水量呈显著负相关,其中,典型草原受气象因子的影响最显著。

关键词：干旱监测温度植被干旱指数 MODIS 蒙古高原

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基于多元逐步回归分析的葡萄园干旱监测模型

干旱地区农业研究 2022年第4期40卷 249-254页

作者：李雪健王美丽赵敏史颖涵高强西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712100 西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

为明确葡萄园区干旱评价标准,制定了一种具有区域适用性的干旱指数,通过在渭南市临渭区葡萄研究所葡萄试验田进行干旱胁迫对比试验,得出一种结合植物生长图像与环境要素的干旱监测模型;使用逐步回归分析法,计算出土壤湿度与众多影响因... 详细信息

为明确葡萄园区干旱评价标准,制定了一种具有区域适用性的干旱指数,通过在渭南市临渭区葡萄研究所葡萄试验田进行干旱胁迫对比试验,得出一种结合植物生长图像与环境要素的干旱监测模型;使用逐步回归分析法,计算出土壤湿度与众多影响因素间的关系,得到干旱监测模型。试验结果表明:回归方程的确定系数(R-square)可达0.91,模型精确,拟合效果较好。搭建了一个干旱监测与预警平台,可以实时监控作物的生长状况,为精准灌溉提供决策。

关键词：葡萄园干旱监测干旱指数多元逐步回归分析

IMERG卫星降水数据在嘉陵江流域的干旱监测效用评估

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水文 2023年第4期43卷 88-95页

作者：董永超甘富万高扬刁庠潘越广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

针对嘉陵江流域存在雨热同期,水旱灾害频发的现象,为快速且准确地把握流域内降水与干旱情况,利用覆盖范围广且分辨率高的网格化IMERG卫星降水数据对嘉陵江流域进行多时空尺度反演,基于卫星降水数据采用标准化降水指数SPI并运用游程理论... 详细信息

针对嘉陵江流域存在雨热同期,水旱灾害频发的现象,为快速且准确地把握流域内降水与干旱情况,利用覆盖范围广且分辨率高的网格化IMERG卫星降水数据对嘉陵江流域进行多时空尺度反演,基于卫星降水数据采用标准化降水指数SPI并运用游程理论对流域实行干旱监测。结果表明三种卫星降水数据中的IMERG-F能更准确地反映流域内的日降水量,整体高估地面降水2.6%;IMERG-F与地面实测降水驱动的SPI指数保持较高的一致性CC>0.9;MERG-F更能准确地呈现出流域的干湿特征;IMERG-E对干旱次数的模拟效果最优,IMERG-F对平均干旱历时和平均干旱烈度的监测结果最好。

关键词： IMERG 卫星降水 SPI指数干旱监测嘉陵江流域

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基于文献计量的遥感干旱监测研究进展

灾害学 2023年

作者：刘旭管梦鸾李鑫磊谷昌军应急管理部国家减灾中心中国环境科学研究院

该文对WOS核心数据库中7 294篇以及中国知网数据库中1 685篇有关遥感干旱监测研究的文献进行计量分析。结果表明：WOS数据库的相关研究呈缓慢到迅速增加的趋势，CNKI数据呈现迅速增加至略有减少的趋势。中国和美国的研究机构在领域发文... 详细信息

该文对WOS核心数据库中7 294篇以及中国知网数据库中1 685篇有关遥感干旱监测研究的文献进行计量分析。结果表明：WOS数据库的相关研究呈缓慢到迅速增加的趋势，CNKI数据呈现迅速增加至略有减少的趋势。中国和美国的研究机构在领域发文量分列前二，且在遥感干旱监测领域合作关系最为密切，中国科学院是发文量最多的研究机构；南京信息工程大学是CNKI数据库中发文量最大的机构。与干旱定义相关的“降水” “土壤湿度” “土壤含水量”等关键词高频出现，机器学习、深度学习算法被大量引入干旱监测中，成为突变关键词。基本干旱类型以及不同干旱类型之间的传播是主要的研究方向，而探究植被以及典型植被对干旱的响应是研究热点，多指标遥感监测方法以及卫星降水数据是遥感干旱监测的重要手段。

关键词：干旱监测遥感文献计量知识图谱

基于土壤相对凋萎湿度构建的干旱监测指标在云南的应用分析

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干旱地区农业研究 2022年第4期40卷 255-264页

作者：马思源何雨芩金燕张明达闫伟兄范立张云南省气候中心云南昆明650034 中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室宁夏银川750004 宁夏回族自治区气象科学研究所宁夏银川750004

在分析云南土壤水文参数的基础上,构建基于土壤相对凋萎湿度的干旱监测指标I_(RWM),并分析其在云南地区的适用性。结果表明:云南0~20 cm土层土壤水文参数空间分布较为一致,土壤水分利用率总体呈现东高西低,南高北低的特点;从I_(RWM)指... 详细信息

在分析云南土壤水文参数的基础上,构建基于土壤相对凋萎湿度的干旱监测指标I_(RWM),并分析其在云南地区的适用性。结果表明:云南0~20 cm土层土壤水文参数空间分布较为一致,土壤水分利用率总体呈现东高西低,南高北低的特点;从I_(RWM)指标来看,云南轻旱、中旱、重旱和特旱上限对应的土壤相对湿度分别为45.6%、36.5%、27.5%和18.4%;当大部地区土壤相对湿度低于60%时,云南发生中等干旱灾害的可能极大;云南的西部边缘地区对土壤水分更为敏感,有旱情发展波动大的特点;在干旱监测中,I_(RWM)指标能够降低极端降水对旱情监测的干扰,且对干旱灾害的描述与实际更接近。综合来看,I_(RWM)指标在云南的适用性优于MCI指数。

关键词：干旱监测土壤水文参数土壤相对凋萎湿度 MCI指数云南省