modis监测黄淮海平原冬小麦长势与土壤湿度——辅助评估干热风影响

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1、密级:论文编号:中囯农业科学院学位论文MODIS监测黄淮海平原冬小麦长势与土壤湿度——辅助评估干热风影响MODISBasedMonitoringofWinterWheatGrowthandSoilMoistureonHHHPlain—SupportingforEffectAssessmentofDry-hotWind硕士研究生：姜亚珍指导教师:游松财研究员申请学位类别:理学硕士专业:气象学研究方向:农业气象灾害与减灾培养单位:农业环境与可持续发展研究所研究生院2015年6月密级:论文编号:中国农业科学院学位论文MODIS监测黄淮海平原冬小麦长势与土壤湿度

2、——辅助评估干热风影响MODISBasedMonitoringofWinterWheatGrowthandSoilMoistureonHHHPlain—SupportingforEffectAssessmentofDry-hotWind硕士研究生：姜亚珍指导教师：游松财研究员申请学位类别：理学硕士专业：气象学研究方向：农业气象灾害与减灾培养单位：农业环境与可持续发展研究所研究生院2015年6月Secrecy:No.ChineseAcademyofAgriculturalSciencesDissertationMODISBasedMonitoringofW

3、interWheatGrowthandSoilMoistureonHHHPlain—SupportingforEffectAssessmentofDry-hotWindM.S.Candidate：YazhenJIANGSupervisor：SongcaiYOUMajor：MeteorologySpecialty:AgriculturaldisasteranddisasterreductionJune2015摘要干热风是中国北方小麦开花、灌浆期间的主要灾害性天气，发生频率高，危害面积大，导致减产严重，对我国小麦生产与国家粮食安全造成了重大威胁。目前已经广泛

4、开展的干热风研究，大部分集中于干热风指标研究，该指标仅为气象指标，没有反应小麦长势及土壤湿度状况，没有完全体现干热风对小麦生长发育过程造成的影响。卫星遥感具有监测范围广、多时相等特点，其中MODIS数据具有高时间分辨率和较高空间分辨率，并可免费获取，因此大量研究采用MODIS时序植被指数数据评估作物长势状况。另外，基于MODIS植被指数和地表温度数据所得的温度植被干旱指数TVDI方法可以反映土壤干湿状况，且该方法精度高，简单易行，在国内外已经发展成熟并广泛应用。因此，基于MODIS数据可大范围快速获取干热风易发期冬小麦长势与土壤湿度。本研究基于MODIS

5、数据，根据黄淮海平原冬小麦植被指数的季节节律性变化，构建提取模型，提取研究区2010年冬小麦种植面积信息。考虑该地区冬小麦生育期受纬度因素的影响和同时考虑纬度因素和东亚季风气候的影响，分别平行和倾斜于纬度线对研究区进行了分带，然后分带提取冬小麦空间分布信息。通过对未分带、平行分带和倾斜分带三种提取结果的比较验证，发现同时考虑了纬度和季风气候影响的倾斜分带提取方法总体面积提取精度为91.0%，各覆盖省份提取精度标准偏差为4.1，提取精度最高，效果最好，精度满足需要。在倾斜分带基础上用各分割带从返青期到成熟期的植被指数EVI累积量反映了黄淮海平原2010年冬

6、小麦长势状况，并将冬小麦长势分为长势好、长势正常和长势差三个等级。通过分析研究区各站点冬小麦生育期内累积降水量的空间分布，发现与2010年冬小麦长势状况分布一致，2且两者之间有较明显的相关关系（R=0.3407），从一定程度对长势监测结果进行了验证。然后对倾斜分带各分割带用TVDI评估了干热风易发期土壤湿度状况，用土壤相对湿度数据对其进行了验证，且与不分带评估结果进行了对比分析。结果表明分带TVDI与10cm、20cm2和50cm土壤相对湿度的负相关性（R分别为0.4674、0.3238、0.2263）明显，且均好于不分带2TVDI与各层土壤相对湿度的负

7、相关性（R分别为0.3067、0.2365、0.1394），因此得出分带TVDI反映的土壤湿度精度更高，效果更好。将TVDI反映的土壤湿度分为湿润、正常和偏干三个等级。最后分析2010年黄淮海平原各站点的气象资料，根据干热风年型指标得到研究区轻干热风和重干热风的分布情况。通过结合干热风易发期冬小麦长势与土壤湿度数据，获得反映冬小麦长势和土壤湿度综合状况的数据，并叠加综合状况数据和干热风数据，评估干热风对冬小麦造成的影响。结果表明2010年干热风对冬小麦共产生“无影响”“轻微影响”“轻度影响”“稍重影响”“重度影响”“最重影响”六种影响程度，其中轻度影响和

8、稍重影响范围最大，轻微影响和重度影响次之，无影响和最重影响的范围最小。由于研究时