【摘 要】
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黄土高原作为中国典型生态脆弱区和气候敏感区,气候干旱,降水集中而偏少,植被覆盖度低,水土流失严重,加上全球气候变化的影响,致使极端气候事件频发,自然灾害风险增加,给生态环境和农业生产造成了严重影响。研究黄土高原干旱时空演化特征及发展趋势,对黄土高原生态安全状况评价有着指导意义,同时也可为黄河流域生态保护和高质量发展战略提供科学支撑。本文综合分析了干旱致灾因子和遥感监测机理,利用来源一致的多时相MO
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黄土高原作为中国典型生态脆弱区和气候敏感区,气候干旱,降水集中而偏少,植被覆盖度低,水土流失严重,加上全球气候变化的影响,致使极端气候事件频发,自然灾害风险增加,给生态环境和农业生产造成了严重影响。研究黄土高原干旱时空演化特征及发展趋势,对黄土高原生态安全状况评价有着指导意义,同时也可为黄河流域生态保护和高质量发展战略提供科学支撑。本文综合分析了干旱致灾因子和遥感监测机理,利用来源一致的多时相MODIS遥感数据和分类回归树模型,对获取的大量干旱关联因子数据进行模糊挖掘,构建黄土高原半经验半机理的干旱监测模型,计算黄土高原干旱指数。利用变异系数和趋势分析等多种时序分析方法,对黄土高原干旱情况的时空演化特征进行研究。论文主要研究内容如下:（1）通过归一化差值植被指数和地表温度构建温度-植被特征空间,获取了黄土高原温度植被干旱指数,并将其与站点实测值进行相关性分析。相关性分析结果为R青海TVDI-实测值=-0.860,P青海TVDI-实测值=0.013,R甘肃TVDI-实测值=-0.698,P甘肃TVDI-实测值=0.003（R为相关性系数,P为显著性系数）。表明TVDI与土壤含水量显著负相关,能准确的监测黄土高原干旱情况。利用象元二分法模型反演2000-2018黄土高原植被覆盖度,获取黄土高原植被覆盖度。（2）从致灾机理和旱灾响应的角度,综合分析了干旱过程涉及的大气、土壤和植被等多种致灾因子及载体,利用多源遥感数据,结合近年来发展起来的空间数据挖掘技术对大量致灾因子数据进行空间关联性模糊挖掘。文章在考虑到植被覆盖度、地表温度、以及地表反射率等自变量基础上,对其进行相关性分析,结果表明各因变量具有独立性。以温度干旱植被指数为因变量,利用分类回归树构建黄土高原干旱监测半经验-半机理干旱模型,实现空间栅格的黄土高原干旱指数（Loess Plateau Drought Index,LPDI）计算。（3）利用土壤含水量实测值（Soil moisture content,SMC）、气象干旱指数（Meteorological drought index,MDI）等多种数据与指标,验证了黄土高原干旱指数LPDI。黄土高原干旱指数与土壤含水量实测值的相关系数在-0.86和-0.66之间,且通过P＜0.05的显著性检验;黄土高原干旱指数与气象干旱指数的相关系数在-0.63和-0.56之间,且通过P＜0.01的显著性检验。验证结果显示LPDI具有较高的可靠性,可以综合反映土壤含水量和气象干旱等多方面的时空复合信息。（4）对黄土高原LPDI进行变异系数分析和趋势分析。黄土高原（2000-2018年）阶段性变异分析表明,2005-2009年期间的变化较为稳定,较低波动变化（Cv）和相对较低波动变化（Cv）区域共占研究区的91.73%,黄土高原整体干旱情况较为稳定。黄土高原相对较低波动变化（Cv）区域占比最大,占研究区总面积的71.78%,其次是中等波动变化（Cv）所占面积为13.91%,高波动变化（Cv）区域最小,仅占研究区的0.58%;黄土高原（2000-2018年）阶段性趋势分析表明,2000-2004年、2015-2018年两个阶段LPDI呈减少趋势的面积大于呈增加趋势的面积,其减少区域所占研究区面积比分别为89.19%和76.68%,黄土高原干旱趋势减弱。2005-2009年、2010-2014年两个阶段LPDI呈减少趋势的面积小于呈增加趋势的面积,其趋势减小区域面积占比分别为43.79%和48.50%,干旱趋势小幅度增加。2000-2018年干旱呈减少趋势的面积和呈增加趋势的面积占研究区总面积的61.82%和38.18%,整体干旱趋势减弱。其中具有显著和极显著减少的面积分别分别占3.67%和8.46%。
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