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在全球气候变暖的背景下,极端气候事件的发生频率增加,由于降水时空分布不均,旱、涝成为我国最重要的两种气象灾害,特别是“旱涝并存、旱涝急转”现象在长江中下游地区表现尤为明显。极端气候事件对水域和傍水分布的钉螺具有显著影响。湖北省是我国日本血吸虫病较为严重的流行区之一。钉螺是日本血吸虫的唯一中间宿主,其地理分布直接决定着血吸虫病流行区域的分布,而它的分布与自然环境因素密切相关。旱涝灾害是导致水域面积变化的直接自然原因,而水的分布可以直接影响钉螺分布,同时也会对钉螺生存环境产生很大影响,进而间接影响钉螺分布。江汉平原地处长江中游,历来旱涝灾害频发,钉螺分布十分典型,引起了政府相关部门和科研工作者的高度关注。目前,关于该区域水域分布和钉螺分布变化对旱涝灾害的响应研究报导较少。因此,掌握该区域旱涝情景下水域分布和钉螺分布变化具有重要的意义。旱涝灾害发生后,水域和钉螺分布的有效监测和评估是科学防灾减灾和应急控螺灭螺的基础;同时,研究成果可以为区域其它研究领域提供数据基础,探索的创新技术方法对同类研究也具有参考价值。 本文基于长时间序列的Landsat和HJ-1A/B(CCD)遥感数据、逐日降水量、水位资料、历史螺情数据及相关环境因子数据,综合运用自然地理学、气象学、遥感、地理信息系统及数理统计等学科的理论和技术,分析了江汉平原旱涝变化、水域分布和钉螺时空分布特征,并进一步分析了水域和钉螺分布对区域旱涝变化的响应,全面揭示了旱涝变化、水域分布和钉螺分布之间的相互关系。 主要研究结论如下: (1)以1981-2013年月降水数据为资料,基于SPI指数的区域旱涝指数IFD和EOF法来分析江汉平原旱涝时空变化特征。结果显示区域旱涝灾害多交替发生在春夏两季,夏季以洪涝为主,空间分布存在差异性,西北部的当阳一带是全年干旱中心,中东部的天门一带是雨涝中心。 (2)以长时间序列、中分辨率的Landsat系列影像和HJ-1A/B(CCD)影像为数据源,探索出一种基于PCA变换和面向对象分类技术相结合的水域自动化分类方法,并以此提取了江汉平原1983-2013年丰水期和枯水期的水域信息,进而分析了1983年以来江汉平原不同类型水域的时空分布变化特征,并从气象角度阐述了水域分布变化的原因。结果显示基于Landsat数据提取江汉平原水域时,只需要将PCA变换后的第一主分量阈值设为0即可。该方法避免了反复试验选取合适阈值的繁琐,而且降低了阈值设置的主观性对水域提取精度的影响,与基于水体遥感指数和阈值相结合的方法相比,更为快速而准确。对于仅有的两景HJ-1A/B(CCD)影像数据,选择新创建的IPNIR指数进行该区域水域提取。然后,运用各类水域的空间特征对水域进行细分类。1983年以来,江汉平原水域面积呈增加趋势,其中自然水域河流和湖泊呈减少趋势,而水库/坑塘呈大幅增加趋势。同一年份内,丰水期水域面积大于枯水期面积。水体分布面积尤其是自然水域面积受旱涝变化影响较大,重旱导致面积减少,重涝导致面积增加。 (3)以江汉平原境内最大湖泊洪湖为例,基于1990-2013年长时间序列的中分辨率Landsat系列影像和HJ-1A/B(CCD)遥感影像、降水量数据和水位数据,分析了1990年以来洪湖水面面积年内和年际变化特征;同时,对典型旱涝年份、连续干旱及旱涝急转事件下,洪湖水面面积变化特征进行了深入分析,并分析了降水量变化对洪湖长时间序列和典型旱涝情况下洪湖水面面积变化的影响。结果显示1990年以来,洪湖水面面积呈减少趋势,年际年内变化特征明显,最小面积出现在春季月份,存在春旱现象。4-5月期间和6-10月期间,洪湖流域降水量与水面变化呈正相关,11-3月,降水量对水面变化没有影响。洪湖水面面积对典型旱涝灾害非常敏感,2011年1-5月的连旱导致水面大幅减小,出现历史最低值140.2km2,湖底大面积裸露;而6月出现的三次强降水过程,则使得该月水面面积超过了同期正常值。 (4)基于2008-2012年江汉平原行政村尺度有螺面积出现率数据和公安县钉螺密度数据及其孳生环境因素数据,运用GIS可视化制图和空间分析、描述性统计方法分析了江汉平原行政村尺度有螺面积出现率的时空动态变化,并运用考虑时间效应的广义线性混合模型对影响钉螺密度的环境因素进行分析。2008-2012年有螺面积出现率可视描述性分析结果显示有螺面积出现率极高的行政村位置分布有西移趋势,其数量呈减少趋势。2011年有螺面积出现率较高的行政村数量和其百分比均有明显减少,而2012年螺情出现反弹。方向分布分析的结果显示有螺出现的行政村呈“东北→西南”空间分布格局,螺情变化反复,需要引起高度重视。考虑时间效应的GLMM分析结果要优于只考虑截距的模型分析结果,能够很好地反映钉螺密度与环境因素之间的关系。模型分析结果显示钉螺密度与3-5月平均降水量、3-5月平均日照时数、LST、WI和土壤粉砂比例呈正相关,而与NDVI和DEM呈负相关。其中,3-5月的平均降水量对钉螺密度影响程度最大。 (5)以江汉平原典型的垸内型钉螺分布区潜江市为研究对象,运用对比分析和相关分析方法探讨旱涝变化对钉螺分布的影响。结果显示洪涝导致次年钉螺分布面积增加,干旱导致次年钉螺分布面积减小。旱涝灾害引发的水域分布变化会影响相应的NDVI变化,二者变化趋势一致。旱涝发生次年钉螺面积与当年的水域面积和NDVI都具有正的相关性。