多源土壤含水量高时空分辨率融合的大范围干旱定量识别方法研究

批准号:
51579065
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
吴志勇
依托单位:
学科分类:
E0901.工程水文与水资源利用
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
王芳、何海、林青霞、徐华亭、刘京京、刘臻晨、冒云、周建宏、孙振利
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中文摘要
大范围干旱的定量识别是干旱研究的基础和难点。高时空分辨率、高精度的大范围土壤含水量资料缺乏是问题的核心。本项目结合水文模型和遥感反演的优势改进土壤含水量精度,研究大范围干旱的定量识别方法。项目通过融合地面观测资料、再分析资料和卫星测雨产品的多源气象数据,改善水文模型输入资料精度,提高近65年全国范围逐日模拟土壤含水量的精度。结合模型模拟的时间连续性和遥感反演的空间分布相对合理性,融合VIC模型模拟、SMOS和ASCAT遥感反演数据,创建具有较高精度、高时空分辨率的大范围土壤含水量融合数据。并引入Box-Cox变换对其进行正态化处理,构建改进的土壤含水量距平指数(ISMAPI),据此提出大范围干旱的高时空尺度定量识别方法,并尝试分析该识别方法下的大范围干旱时空演变特征,及其与大气环流异常因子间的关系。研究成果对及时准确掌握旱情发生与发展规律意义重大,可为风险决策和抗旱减灾提供重要依据。
英文摘要
Large-scale drought identification has been the basic and difficult problems for drought research. Lack of high precision, high spatial-temporal resolution of soil moisture data is the core of the problem. Based on integrating high spatial-temporal resolution multi-source soil moisture data, the method of large-scale drought recognition will be studied. With the assimilation multi-source data of surface observation data, reanalysis data and data generated by satellite precipitation product serve as the input of hydrological model, the output, simulated soil moisture at daily resolution in recent 65 years, will be enhaced. Specifically, therein combining the advantage of temporal continuation of hydrology model (VIC) and relative spatial rationality of remote sensing inversion (SMOS and ASCAT), the large-scale soil moisture dataset can be generated with the characteristics of high precision, high spatial and temporal resolution. Then, ISMAPI can be specified by processing fusion soil moisture normally with Box-Cox transformation and its grades of dryness/wetness is divided. Based on the ISMAPI, the quantitative identification method is established to analyze the large-scale drought in high spatial and temporal scale, as well as its spatial and temporal evolution characteristics, and its relationships with the factors of atmospheric circulation anomalies. The research will give us a comprehensive understanding of the large-scale soil drought. It is of great significance for effective prevention and mitigation of drought disaster.
干旱灾害是我国最严重的自然灾害之一。准确把握旱情的发生、发展过程和长期变化趋势,是预防和减轻干旱灾害的重要前提。针对大范围干旱难以定量监测和分析的问题,本项目在前期研究的基础上,从改进水文模型输入和融合模型模拟与遥感反演土壤含水量两方面入手,获得了全国范围5km网格的具有较高精度的多源土壤含水量融合数据。基于模拟土壤含水量构建了改进的土壤含水量距平指数(ISAMPI),研究了大范围干旱的定量识别方法。选取典型区域分析了该识别方法下的大范围干旱时空演变特征,及其与大气环流异常因子间的关系。研究成果表明:通过检验融合降水在全国范围内的精度,发现融合降水能够较好地综合不同降水数据的优势,具有较高的精度;和实测值相比,虽然VIC模型模拟的土壤含水量存在一定的系统偏差,但可以较好的反映实际土壤含水量的变化过程;通过采用累积概率分布函数和最优插值法对多源土壤含水量数据进行融合,可以明显提高土壤含水量的精度;和土壤含水量距平指数相比,基于ISMAPI识别的不同等级干旱出现的频次更合理,ISMAPI的空间可比性更好;江苏省的干旱强度大体呈现出苏北地区高苏南地区低的空间格局,从全国农业干旱风险区划可以看出,随着干旱地区缺水程度逐渐加重,旱区逐渐自北向南扩展;通过分析西南地区2009~2010年冬春连旱事件前期的高度场、风场异常特征的时间演变可知,无论是海温场还是高度场,前期的显著相关区对西南地区冬春两季干旱都有一定的影响。研究对全面认识干旱,有效预防和减轻干旱灾害提供科学依据,对减轻干旱造成的社会和经济影响,增强国家防灾减灾能力建设具有重要的意义。
期刊论文列表
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专利列表
An Integration Approach for Mapping Field Capacity of China Based on Multi-Source Soil Datasets
基于多源土壤数据集的中国田间能力测绘一体化方法
DOI:10.3390/w10060728
发表时间:2018
期刊:Water
影响因子:3.4
作者:Wu Xiaotao;Lu Guihua;Wu Zhiyong;He Hai;Zhou Jianhong;Liu Zhenchen
通讯作者:Liu Zhenchen
DOI:10.13476/j.cnki.nsbdqk.2017.06.003
发表时间:2017
期刊:南水北调与水利科技
影响因子:--
作者:杜雅玲;陆桂华;吴志勇;何海
通讯作者:何海
A conceptual prediction model for seasonal drought processes using atmospheric and oceanic standardized anomalies: application to regional drought processes in China
利用大气和海洋标准化异常的季节性干旱过程概念预测模型:在中国区域干旱过程中的应用
DOI:10.5194/hess-22-529-2018
发表时间:2018
期刊:Hydrology and Earth System Sciences
影响因子:6.3
作者:Liu Zhenchen;Lu Guihua;He Hai;Wu Zhiyong;He Jian
通讯作者:He Jian
Evaluating the accuracy of MSWEP V2.1 and its performance for drought monitoring over mainland China
评估MSWEP V2.1的准确性及其对中国大陆干旱监测的性能
DOI:10.1016/j.atmosres.2019.04.008
发表时间:2019-09
期刊:Atmospheric Research
影响因子:5.5
作者:Xu Zhengguang;Wu Zhiyong;He Hai;Wu Xiaotao;Zhou Jianhong;Zhang Yuliang;Guo Xiao
通讯作者:Guo Xiao
DOI:--
发表时间:2019
期刊:水电能源科学
影响因子:--
作者:田凤云;吴志勇;徐征光;马霄宇;孙群艳;高庆
通讯作者:高庆
长江流域干旱形成机制与预测研究
- 批准号:U2240225
- 项目类别:--
- 资助金额:224.4万元
- 批准年份:2022
- 负责人:吴志勇
- 依托单位:
耦合作物模型与水文模型的农业干旱评估方法研究
- 批准号:51779071
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:吴志勇
- 依托单位:
中国20世纪下半叶以来干旱情势量化研究
- 批准号:41001012
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:吴志勇
- 依托单位:
国内基金
海外基金
