植被状况指数的改进及在西北干旱监测中的应用

摘要

干旱是全球分布最广、发生频率最高、持续时间最长、影响范围最大、造成的经济损失最为严重的一种自然灾害,干旱也是所有自然灾害中影响因子最为复杂、人类了解最少、监测最为困难的一种自然灾害,干旱监测是世界性的难题。干旱可以发生在任何气候带上,但干旱、半干旱地区是全球干旱灾害发生最频繁的地区。干旱发生特征和规律因地区的不同会有很大的差异,不同地区对干旱监测方法不同。目前,世界各国干旱监测主要利用基于气象、水文、农业和卫星遥感等观测资料建立的各种干旱指数开展,已经有150多种干旱指数。植被状况指数VCI是应用最为广泛的一种卫星监测干旱的指数,研究和业务应用结果表明,VCI对全球各地的干旱均有较好的反映,已经应用在美国国家大气海洋局(NOAA)日常干旱监测业务中,中国国家卫星气象中心干旱卫星遥感监测服务产品也是以VCI为基础。我国干旱半干旱地区主要分布在新疆、甘肃、青海、陕西、宁夏以及内蒙古自治区的中西部,这里降水少且不稳定,降水变率大,是中国干旱发生频率最高的地区。干旱严重制约着当地经济发展和人类生活质量的提高,使本身非常脆弱的生态环境趋于恶化。为了了解条件植被指数VCI对西北地区不同气候区干旱的监测能力,以上述6省(区)为研究区,利用1982-2003年22年NDVI数据,计算了研究区域22年来逐月的VCI,对比分析了不同气候区VCI与降水距平的关系。结果表明,VCI在空间和时间上较好地反映了西北大部分气候干旱发生、发展和空间分布,是干旱监测的较好指标,但在干旱和极端干旱地区,VCI经常出现异常偏高现象,不能反映干旱气候区常年干旱的基本特点。通过对西北不同生态系统之间NDVI特点和各生态系统间NDVI年变化及其年际变化规律的研究,设计了VCI改进方案,提出了改进的条件植被指数RVCI。通过对22年来逐月RVCI与VCI的对比,RVCI客观地反映了干旱气候区常年干旱特点,较VCI有显著改进。