基于SMOS数据的松辽平原西部地表土壤水分时空变化研究

发布时间：2018-11-02 10:04

【摘要】：地表土壤水分是地球水圈中的一部分,可以作为监测土壤干旱的指标之一。了解和掌握土壤水分的时空动态变化对于理解水圈在地球气候、生态和生物化学过程中的作用至关重要。卫星遥感可以实时、动态估算和监测区域地表土壤水分较为可行和有效的手段之一,其中,由被动微波遥感获取的土壤水分,空间分辨率较低。松辽平原西部地处我国东北地区西南部,水资源短缺的问题严重,生态环境非常脆弱,降水量少而蒸发量大,地表水储存量非常少。因此及时掌握松辽平原西部地区地表土壤水分信息,阐明其时空变化特征,将为土壤水分管理、水土过程调控提供参考,具有重要意义。本研究采用土壤湿度和海洋盐度卫星SMOS观测的土壤水分数据,基于时空均方根误差、趋势分析和重心迁移模型等方法分析了2010~2014年生长季松辽平原西部地表土壤水分的时空分布变化特征;利用SPOT/VGT植被指数影像、热带测雨任务卫星TRMM降水数据和DEM数据,通过地表土壤水分含量与降水量、NDVI数据的相关性分析及与高程、坡向以及坡度的叠加统计分析,定量揭示了气候因素、NDVI、地形等对地表土壤水分时空分布影响。主要研究结果如下:1.2010~2014年的生长季期间,松辽平原西部地表土壤水分空间分布呈现东北高、西南低的特征,2013年区域平均土壤水分含量值最大,可达0.130 m3?m-3,但区域空间差异最显著。2011年的平均值最低,仅为0.095m3?m-3。对生长季各月变化而言,5~7月地表土壤水分值一直在增加,在7月增加至最高值,在9月的时候降至最低,仅为0.100 m3?m-3,10月份地表土壤水分含量略上升到0.110m3?m-3。2.近5年,地表土壤水分空间变化显著的地区主要包括扶余、大安、通辽、奈曼旗等县市,而巴林右旗、林西县、赤峰等地土壤水分含量空间变化的差异不明显。地表土壤水分时间变化较小的是东北部松原、扶余等地,变化较大的地区在不同的年份不相同,2010年出现在巴林左旗、霍林郭勒市等地,2011年则主要是扎鲁特旗、库伦旗,2012年霍林郭勒市、敖汉旗的变化显著,2013年在通辽等地,2014年在奈曼旗等地。3.2010~2014年,松辽平原西部地表土壤水分含量总体呈上升趋势,在空间上存在一定的差异性。研究区最大变化斜率值为0.12,最小Slope值是0.02,地表土壤水分增长的趋势由南向北逐渐加快。地表土壤水分重心的整体移动趋势为东北,5年内迁移距离达30.809km。2013年以后,地表土壤水分分布重心向西南移动,并且移动距离减小。4、松辽平原西部月降水量呈现西南部和中部偏低,东南部和东北部偏高的空间分布特点,2010~2014年区域生长季平均降水量的总体变化为不断上升,从20mm增至22mm。5~7月份降水量一直处于上升状态,7月达到峰值,7月以后开始降低。生长季月平均NDVI值均呈现中间低四周高,约呈环状分布。近5年,区域平均NDVI值波动变化,从2010年最低值0.450增加到2014年的0.510。5~8月NDVI值逐渐增加,8月以后,NDVI值慢慢下降。5、松辽平原西部地区降水和植被覆盖与地表土壤水分之间存在显著正相关关系,各年中降水量与地表土壤水分含量的相关系数相对于NDVI的更高,说明在半湿润-半干旱区降水对地表土壤水分的影响更强。7~9月降水丰沛,与地表土壤水分值呈显著正相关。在植物的生长季,6月和7月NDVI值与地表土壤水分值的正相关性最强,2012年6月二者相关性最强,为0.472。研究区高程值小于200m的区域中,地表土壤水分含量相对较高,平均值为0.140 m3?m-3。研究区89.12%的地区坡度为0~10°,其均值为0.113 m3·m-3。南坡地表土壤水分值最大,均值为0.121 m3?m-3,从南坡向北坡地表土壤水分值逐渐降低,北坡的地表土壤水分值最小,为0.108 m3?m-3。
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【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152.7

【参考文献】