基于遥感和地理信息系统技术在苏丹地区对干旱监测和评估的多准则分析

来源 :中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yifengwuyang
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监测干旱的重要性对于经济可持续性强烈依赖农业部门的大多数发展中国家来说非常重要.因此,长期以来,干旱监测和预测一直是对作物生产力和径流产生明显影响的必要条件。在苏丹,干旱事件的发生是主要的自然灾害,对作物生产造成重大损害,减少河流排放。本研究的主要目的是根据遥感和地理信息系统技术,监测干旱情况,并衡量干旱对作物产量和河流排放的影响。目前,近距离实时的高分辨率卫星图像由于在广大地区获取频繁的地面观测数据的不可用性和难度而在自然灾害检测中获得了更多的普及。目前,近距离实时的高分辨率卫星图像由于在广大地区获取频繁的地面观测数据的不可用性和难度而在自然灾害检测中获得了更多的普及。在这项研究中,使用了几个数据集,包括:MOD13A3用于植被,MOD 16A2用于蒸散,TRMM沉淀产品3B43,CRU TS用于降水,温度,和地面观测测量(气象和径流数据)。目前的研究重点是根据四个干旱指数,即标准化降水指数(SPI),干旱严重程度指数(DSI),标准化干旱指数,评估和分析气象和水文干旱特征。蒸发蒸腾指数(SPEI)和标准化径流指数(SRI),并推断2001年至2011年干旱对苏丹高粱生产力的影响。为确定潮湿和干旱地区,计算了2001年至2011年热带降雨测量任务降水产品与长期平均值的偏差,并按季节尺度(7月至10月)绘制了图。研究气象干旱对水文干旱的影响具有重要意义,因为这有助于发现干旱的传播过程,有助于减轻干旱。因此,在本研究中,我们利用长期(1971-2011年)水文气象数据,利用SPI,SPEI和SRI,对苏丹东部Tekeze-Atbara河流域(TAR)的水文气象干旱进行了分析。利用小波变换(WT)研究了TekezeAtbara河流域气象与水文干旱的关系。我们的研究结果表明,干旱状况在整个苏丹以不同的时空尺度波动。DSI结果显示,2001-2005年期间,科尔多凡和达尔富尔地区均受干旱影响,而2008年至2011年期间大多数地区受干旱影响。DSI,SPI-3和TRMM降水产品之间的空间相关性表明,农业用地存在显著的正相关,而山区存在显著的负相关。在2001-2011年期间,还对两个主要农业区(中部和东部地区)的DSI和高粱产量作物产量标准化变量(St.Y)之间的关系进行了调查,结果显示它们之间有良好的一致性,高粱产量在2008-2011年也出现了大幅度下降,这与DSI指示的极端干旱相对应。总的来说,干旱在7月至10月的生长季节对高粱的影响越来越大。7月份(绿化期)影响不大,8,9月份影响较大。由于降水和温度等气候因素的变化,苏丹的高粱产量可能面临更大的压力。本研究表明,DSI可用于农业干旱监测,并可在一定程度上作为估算苏丹作物产量的替代指标。对于气象干旱,结果显示1975年至1981年期间以潮湿条件为主;其次,1982年至1992年期间,从中度干旱到极度干旱。水文干旱的一般模式分析表明,1972年,1983-1987年,1991年和2002-2004年为重度干旱,1998-2000年为正常中度湿润。高相关值0.78(12个月)和0.42(3个月)表明SPI和SPEI之间的表现具有相关性。在6个月的时间间隔内,SRI和SPEI之间的相关值为0.22。在相同的时间间隔0.21中,SPI和SRI之间得到的值较小。9个月时获得的正值为0.18。对各种条件频率的分析表明,80%的研究持续时间观察到的水分状况大多正常,其次是中湿干燥条件下的持续时间的7%,持续时间的3%出现了极端干旱和洪水条件每个。对Atbara河流域降雨和温度的分析表明,水文干旱受该流域降水(干燥)的影响大于受温度(变暖)的影响。Atbara河1971年至2011年的流速及流水量指数与厄尔尼诺指数3.4之间的对比表明,拉尼娜现象之后是厄尔尼诺现象。此外,研究结果表明厄尔尼诺现象对季节性径流的影响更大。我们还发现,径流影响最大的季节开始于厄尔尼诺年的5月至7月。总的来说,干旱受7年的周期性质控制,这表明未来可能会再次出现干旱。本研究的结果可作为未来作物模型研究的动力,基于作物发育过程中的生理过程,考虑需水量,以预测作物产品,采取足够的措施减少干旱期的影响。此外,这些结果对于水管理和灾害管理都是非常重要的,无论是在径流波动的不利影响(例如生命财产损失和农业生产损失)还是积极影响(例如能源、农田养分的分散)的情况下。此外,应考虑在苏丹实施干旱监测系统,作为预警系统的重要工具,并作为有效水资源管理的指标。
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