亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        近20年鄱陽湖水體面積變化遙感監(jiān)測與分析

        2021-12-08 12:15:52戴志健夏玲君占明錦
        氣象與減災(zāi)研究 2021年2期
        關(guān)鍵詞:鄱陽湖水域降水量

        戴志健 , 夏玲君 , 孔 萍 , 占明錦

        江西省生態(tài)氣象中心, 江西 南昌 330096

        0 引 言

        鄱陽湖位于江西省北部、長江中下游南岸,是我國最大的淡水湖。鄱陽湖主要補給支流修水、撫河、贛江等五大水系均處于東亞季風(fēng)區(qū),降水集中于夏季,且與長江汛期相隔甚短,致使鄱陽湖豐水期水量豐富,易導(dǎo)致夏季洪災(zāi)頻發(fā),常呈現(xiàn)“豐水一片,枯水一線”的現(xiàn)象。

        國內(nèi)外衛(wèi)星遙感監(jiān)測湖泊水體研究較多,不同類型的遙感數(shù)據(jù)、不同監(jiān)測方法具有各自的特點及優(yōu)勢。Olmanson等(2008)利用定量模型估算的方法對美國明尼蘇達州的湖泊面積及水體透明度進行了評價。Daniel等(2011)則利用NDWI水體指數(shù)法建立了地球表面水體的監(jiān)測模型,同時還對土壤和植被中的水體進行監(jiān)測,來推斷地表的干旱情況。曹萌萌等(2019)利用MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù),采用多波段水體指數(shù)法,提取洞庭湖水體面積,得出洞庭湖水面范圍年內(nèi)變化明顯,年際呈縮減趨勢。徐涵秋(2005)、孫金彥等(2019)分別采用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù),運用歸一化差異水體指數(shù)法對福州市八一水庫、環(huán)廈門海域以及安徽省受人類活動影響較大的54個湖泊進行研究,發(fā)現(xiàn)土壤或城鎮(zhèn)在近紅外和綠波波段中的波譜特征與水體十分相似,提取的結(jié)果可能會包含水域附近的部分陸地。董斯揚等(2014)利用多種影像通過人工目視解譯對近40 a來青藏高原湖泊進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)高原湖泊呈加速擴張趨勢,且小型湖泊擴張最顯著。張毅等(2015)選用Landsat影像,采用最鄰近法和像元聚合法對鄱陽湖進行水體特征提取,發(fā)現(xiàn)像元聚合法對鄱陽湖水體的監(jiān)測誤差較大。黃淑娥等(2019)采用植被指數(shù)、多波段運算等方法對鄱陽湖水體面積進行動態(tài)遙感監(jiān)測,得出鄱陽湖整體呈現(xiàn)減小的趨勢。張偉等(2012)利用環(huán)境與災(zāi)害預(yù)報小衛(wèi)星,通過校正瑞利散射反射率提取鄱陽湖水體面積,得出鄱陽湖具有典型的季節(jié)性特征的結(jié)論。

        近年來,由于氣候變化和人類生產(chǎn)活動等的影響,鄱陽湖豐枯期面積變化巨大,不利于漁業(yè)發(fā)展,鄱陽湖生態(tài)系統(tǒng)已越發(fā)的脆弱。面對鄱陽湖水域面積整體呈現(xiàn)萎縮趨勢,且枯水期提前到來及持續(xù)時間延長的嚴(yán)峻現(xiàn)狀,使得對鄱陽湖水域面積季節(jié)性變化的研究,以及對鄱陽湖流域濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護具有重要的現(xiàn)實意義。

        由于鄱陽湖地形復(fù)雜,傳統(tǒng)測繪方法難以精準(zhǔn)測量湖泊面積,而采用衛(wèi)星遙感方法能夠較方便快捷地完成對鄱陽湖水域面積的測算。文中利用衛(wèi)星遙感和常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù),充分運用遙感、地理信息系統(tǒng)以及水體信息提取技術(shù),分析2002—2019年鄱陽湖水域面積的變化趨勢,以期為保護鄱陽湖多功能復(fù)合濕地生態(tài)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。

        1 數(shù)據(jù)和方法

        1.1 資料來源

        文中使用的衛(wèi)星資料為DVBS極軌氣象衛(wèi)星和風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù),主要有NOAA、MODIS以及風(fēng)云三號序列衛(wèi)星數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感技術(shù)具有監(jiān)測范圍廣、數(shù)據(jù)多、不受地理位置和人為條件限制的優(yōu)點。文中的NOAA數(shù)據(jù)空間分辨率較低,僅為1 100 m,對水體的識別精度較低(郭鵬等,2012)。風(fēng)云三號序列衛(wèi)星共搭載有10余種觀測儀器,以及最高分辨率為250 m的中分辨率成像儀,江西省本級直收站于2013年開始接收風(fēng)云三號序列衛(wèi)星數(shù)據(jù)。MODIS數(shù)據(jù)有36個波段,為水體的提取提供了較豐富的波譜信息,最高空間分辨率為250 m,且時間分辨率較高(地方時上、下午各一次),可以較好地實現(xiàn)對鄱陽湖水域面積的動態(tài)監(jiān)測。而Landsat、TM等數(shù)據(jù)雖然空間分辨率達到30 m,但時間分辨率較低,且獲取相對困難。因此,文中主要選用風(fēng)云三號列衛(wèi)星數(shù)據(jù)和MODIS數(shù)據(jù),其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為參考。

        文中以2002—2019年為研究時段,共選取了304景晴空遙感圖像,其中NOAA衛(wèi)星29景、風(fēng)云衛(wèi)星數(shù)據(jù)30景、MODIS數(shù)據(jù)245景。每年平均有17景影像,其中2006年最少,為7景;2010年最多,為25景。每月平均有25景影像,其中1月最少,為10景;7月最多,為36景。

        1.2 監(jiān)測原理與方法

        歸一化水體指數(shù)法NDWI(Normalized Difference Water Index)主要是根據(jù)水體的光譜特征,利用水體與遙感光譜值之間的映射關(guān)系來構(gòu)建水體指數(shù)從而實現(xiàn)水體信息的提取。一般采用近紅外波和綠波兩個波段進行組合運算,以凸顯遙感影像中的水體信息。計算式為(徐涵秋等,2005)

        INDW=(PGreen-PNIR)/(PGreen+PNIR)

        (1)

        式中,PGreen為綠波波段;PNIR為近紅外波段。由于INDV對植被表現(xiàn)最為敏感,易于分離水體與植被信息;近紅外通道CH7的城鎮(zhèn)光譜值最高,水體的光譜值最低,城鎮(zhèn)和水體光譜值差異最大,易于區(qū)分水體與城鎮(zhèn)。

        譜間關(guān)系法是根據(jù)水體與植被、城市和土壤等背景地物的波譜曲線之間的差異和變化規(guī)律,用邏輯判別式將不同波段之間的關(guān)系表達出來,進而提取出水體區(qū)域。并且由于MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)的波段寬度較窄,能夠區(qū)分比較復(fù)雜的地物。根據(jù)這一特點,丁莉東等(2006)建立了水體光譜特征模型,表達式為

        Rch1+Rch4>Rch2+Rch6

        (2)

        式中,Rch1、Rch4、Rch2、Rch6分別為MODIS數(shù)據(jù)第1、4、2和6波段的反射率。即第1、4波段反射率之和大于第2、6波段反射率之和者判別為水體。

        2 結(jié)果分析

        2.1 鄱陽湖水域面積月變化

        圖1為2002—2019年鄱陽湖水域面積月平均變化。分析可知,全年水域面積月變化明顯,7月最大,平均為3 509 km2;1月最小,平均為1 434 km2。春季(3—5月)平均為2 257.3 km2,夏季(6—8月)為3 329.7 km2,秋季(9—11月)為2 180.3 km2,冬季(12—次年2月)為1 492.9 km2。夏季(豐水期)水域面積約為冬季(枯水期)水域面積的2.23倍。呈現(xiàn)這種特征的原因主要是江西年降水量季節(jié)分配不均,主汛期一般為4—7月,降水量占全年總降水量比重較高,在主汛期水域面積逐漸增大。7月,長江流域整體處于汛期,上游來水增多或?qū)е麻L江水倒灌進鄱陽湖,因此,在長江中上游干流與江西五河流域洪水的雙重影響下,鄱陽湖水域面積在7月達到峰值。汛期后,尤其是冬季(12—次年2月)降水量占全年總降水量比重較低,水域面積逐漸減小。汛期后影響水域面積的因素可能有蒸發(fā)加大,上游降水減少長江水位降低導(dǎo)致進入鄱陽湖的水量減少,上游控制性水庫蓄水等。

        圖1 2002—2019年鄱陽湖水域面積月平均變化

        2.2 鄱陽湖水域面積年變化

        圖2為2002—2019年鄱陽湖年度最大和最小水體面積及變化趨勢。分析可知,2002—2019年鄱陽湖年度最大和最小水體面積均呈較明顯的減少趨勢。年度最大水體面積平均每年減小約23.4 km2,年度最小水體面積平均每年減小約37.8 km2,最小水體面積減小的趨勢比最大水體面積減小的趨勢更加明顯。2002—2019年,鄱陽湖年度最大水體面積的最小值為3 175 km2(2018年),年度最小面積的最小值為898 km2(2019年),僅為同年最大面積的24.4%(圖3),這也是利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測鄱陽湖水體面積以來的歷史最小水面面積,其中湖泊通江部分僅為270 km2。

        圖2 2002—2019年鄱陽湖年度最大(a)和最小(b)水體面積及其變化趨勢Fig. 2 The annual largest (a) and smallest (b) water areas of Poyang Lake and their trends over the past 20 years

        圖3 2009年衛(wèi)星遙感監(jiān)測的鄱陽湖最小(a)和最大(b)面積Fig. 3 The smallest (a) and largest (b) area of Poyang Lake monitored by satellite remote sensing

        2.3 豐水期和枯水期變化

        分析2002—2019年鄱陽湖星子站水位可知,2018年9月17日,鄱陽湖星子站水位低于12 m枯水線,正式進入枯水期;2019年9月10日,鄱陽湖進入枯水期。比1956—2016年平均枯水日期(11月5日)提前了56 d,比三峽水庫蓄水后的2003—2016年平均枯水日期(10月10日)提前了30 d,連續(xù)兩年刷新進入枯水期最早時間。鄱陽湖枯水期大大提前,主要是氣候變化引起的,也可能是鄱陽湖流域沿岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)消耗大量水資源導(dǎo)致注入鄱陽湖水量減少,同時有可能是受長江上游干支流水庫群汛后蓄水引起的長江中下游徑流減少影響。

        3 降水對鄱陽湖水體面積的影響

        3.1 極端干旱事件對水體面積的影響

        圖4給出了2002—2019年江西省年平均降水量及其變化趨勢。分析可知,每年年平均降水量增加約13.8 mm(吳珊珊等,2020)。似乎與鄱陽湖水域面積近20 a減小的變化趨勢相反,因此需要將研究時間段內(nèi)的干旱過程單獨分析。結(jié)合水域面積和氣象統(tǒng)計資料篩選出2007年9—12月中旬、2011年4—5月、2013年7—11月、2019年7—12月4次干旱過程,均為季節(jié)性干旱事件,干旱過程中鄱陽湖水域面積較常年同期明顯偏小。

        圖4 2002—2019年江西省年平均降水量及其變化趨勢

        1) 2007年9—12月中旬

        2007年9—12月中旬,江西省平均降水量為120.6 mm,較常年同期偏少53%。11月6日鄱陽湖水域面積為1 838 km2,較10月6日的水域面積減小1 055 km2,大面積的河灘草洲露出水面。

        2) 2011年4—5月

        2011年4—5月,全省平均降水量為236 mm,較常年同期偏少48%。鄱陽湖水域面積平均為1 391.0 km2,歷年同期水域面積為2 416.2 km2,水域面積偏小42.5%;期間,水域面積最小值發(fā)生在4月28日,為1 606.0 km2,歷年同期水域面積平均為2 248.0 km2,偏小28.6%。

        3) 2013年7—11月

        2013年7—11月,全省平均降水量為342.8 mm,較常年同期偏少34%。鄱陽湖水域面積平均為2 231.1 km2,歷年同期面積平均為2 662.7 km2,偏小16.2%;水域面積最小值發(fā)生在11月4日,為1 375 km2,歷年同期水域面積平均為1 782.1 km2,偏小23%。

        4) 2019年8—12月

        2019年8—12月,全省平均降水量為149 mm,較常年同期偏少64%。鄱陽湖水域面積平均為1 536.0 km2,歷年同期水域面積為2 387.0 km2,水域面積偏小35.7%;期間,最小水域面積發(fā)生在12月2日,為898 km2(創(chuàng)歷史新低),歷年同期水域面積平均為1 686 km2,偏小47%。

        鄱陽湖區(qū)的干旱使得航道萎縮,淺水濕地、草灘面積出現(xiàn)階段性的擴張,長時間的干旱將影響鄱陽湖區(qū)湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性及候鳥生存環(huán)境,候鳥(水鳥)棲息地縮小,魚類、貝類等生物資源衰退,水生植物生長發(fā)育受到較大影響,水生植被面積大幅度下降,導(dǎo)致鄱陽湖區(qū)植被生態(tài)質(zhì)量明顯下降。

        3.2 2020年夏季洪澇事件

        2020年7月7—10日江西省北部和中部遭遇連續(xù)大暴雨天氣襲擊,局部出現(xiàn)特大暴雨。暴雨過程呈現(xiàn)日降水量極端性強,區(qū)域性大暴雨范圍大且持續(xù)時間長,短時降水強度大且時空集中度高等特點。部分地區(qū)日降水量突破和接近年(月)極值,大暴雨范圍與持續(xù)時間超歷史,單日大暴雨站數(shù)創(chuàng)1961年以來歷史新高。鄱陽湖區(qū)周邊農(nóng)業(yè)種植區(qū)存在淹沒情況,2020年7月14日鄱陽湖水域面積比2020年6月17日增大了1 877 km2,比歷史同期偏大20%,同時,也是2002—2019年的最大值(圖5、表1)。

        圖5 2020年6月17日(a)和7月14日(b)鄱陽湖水域面積Fig. 5 The water area of Poyang Lake on 17 June (a) and 14 July (b) in 2020

        表1 2002—2020年鄱陽湖水域面積最大值和湖口水位

        魏麗等(1999)、黃淑娥和鐘茂生(2004)將氣象條件與鄱陽湖主體及附近水域面積的關(guān)系建立了模型,得出鄱陽湖面積與同期的降水量呈正相關(guān)關(guān)系。通過分析以上4次極端干旱天氣過程及1次洪澇過程發(fā)現(xiàn),在較短研究時間段內(nèi)及不考慮人為圍湖造田等其他影響因素改變土地利用類型的前提下,研究時間段內(nèi)江西省降水量和鄱陽湖水域面積的正相關(guān)性明顯,與前人研究結(jié)論一致。

        4 小 結(jié)

        文中利用衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),應(yīng)用歸一化水體指數(shù)法和譜間關(guān)系法,對2002—2019年鄱陽湖水域面積進行了定量分析,發(fā)現(xiàn)豐水期及枯水期鄱陽湖水域面積整體呈緩慢減小趨勢,水域面積的季節(jié)變化明顯,豐水期(夏季)比枯水期(冬季)面積偏大一倍多,且進入枯水期日期較歷史明顯提前。2020年7月因為超歷史的強降水使得鄱陽湖水域面積達到了近18 a最大。光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)易受陰雨天氣影響,每年、每月個例數(shù)不完全一致,可能會影響部分結(jié)果,下一步將增加雷達衛(wèi)星等不受云層影響的遙感數(shù)據(jù),并充分考慮長江上游來水影響做深入研究。

        針對鄱陽湖近年來夏季易洪澇,冬季易干旱的現(xiàn)狀,相關(guān)部門應(yīng)在夏季高度關(guān)注鄱陽湖及五大河流域的汛情發(fā)展,加強湖區(qū)巡堤查險,適時啟動抗洪搶險預(yù)案;在冬季加強生態(tài)型補水以及人工增雨作業(yè),強化鄱陽湖濕地生態(tài)保護措施。

        猜你喜歡
        鄱陽湖水域降水量
        ABSTRACTS
        繪制和閱讀降水量柱狀圖
        鄱陽湖水系之潦河
        進博會水域環(huán)境保障研究及展望
        水上消防(2020年5期)2020-12-14 07:16:14
        柳江水域疍民的歷史往事
        文史春秋(2019年11期)2020-01-15 00:44:36
        《鄱陽湖生態(tài)系列插畫》
        降水量是怎么算出來的
        啟蒙(3-7歲)(2019年8期)2019-09-10 03:09:08
        城市水域生態(tài)景觀設(shè)計探討
        智能城市(2018年7期)2018-07-10 08:30:00
        1988—2017年呼和浩特市降水演變特征分析
        鄱陽湖好風(fēng)光
        老友(2017年4期)2017-02-09 00:26:04
        国产免费一区二区av| 亚洲av成人中文无码专区| 亚洲国产理论片在线播放| 成人永久福利在线观看不卡| 少妇人妻精品一区二区三区视| 日本道色综合久久影院| 日韩欧群交p片内射中文| 美女裸体无遮挡免费视频的网站| 国产一区二区三区经典| 中文乱码字幕精品高清国产| 久久精品国产久精国产| 亚洲免费观看网站| av天堂一区二区三区| 偷拍偷窥女厕一区二区视频| 国产97色在线 | 亚洲| 免费国产一级特黄aa大片在线| 国产91大片在线观看| 国产精品美女久久久网av| 亚洲美女又黄又爽在线观看| 国产成人久久精品亚洲小说| 国产精品夜色视频久久| 亚洲乱码中文字幕久久孕妇黑人 | 亚洲巨乳自拍在线视频| 小13箩利洗澡无码免费视频| 成人爽a毛片在线播放| 国内女人喷潮完整视频| 国产成人综合久久精品推| 一区二区三区四区四色av| 人妻少妇哀求别拔出来| 丰满人妻av无码一区二区三区| 人妖精品视频在线观看| 成人国产一区二区三区av| 国99久9在线 | 免费| 国产在线丝袜精品一区免费| 久久夜色精品国产亚洲av老牛 | 亚洲AV无码未成人网站久久精品 | 偷拍与自偷拍亚洲精品| 老太婆性杂交视频| 男女野外做爰电影免费| 亚洲24小时在线免费视频网站| 久久国产精品亚洲va麻豆|