[发明专利]一种生态干旱的监测与评估方法

权利要求书

1.一种生态干旱的监测与评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集研究区域的多源数据，并利用多源数据构建生态干旱灾害数据库；

S2、根据多源数据计算研究区域的水文气象与水文干旱指标，并提取水文干旱特征；

S3、对水文干旱特征进行时空规律与演变特征分析，根据分析结果实现对研究区域的生态干旱监测；

S4、根据多源数据构建Biome-BGC模型，计算得到研究区域的生态系统净初级生产力；

S5、根据水文干旱特征和生态系统净初级生产力，采用随机森林模型得到研究区域的综合生态系统生产力，并将综合生态系统生产力作为生态干旱损失的评估值，实现对研究区域的生态干旱评估；

所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、根据研究区域的水系分布，采用泰森多边形法对研究区域进行划分，将水文测站点作为多边形的离散数据中心点，根据逐日水文气象观测数据中的降水、河道径流、水库水位和地下水位，计算研究区域的水文气象与水文干旱指标；所述水文气象与水文干旱指标包括标准化降水指数、降水蒸散发指数、土壤湿度指数、河道流量指数、地下水位指数和水库蓄量指数；

S22、采用阈值法进行不同时间尺度的水文干旱识别，并采用游程理论提取水文干旱特征；所述水文干旱特征包括干旱历时、干旱烈度、干旱峰度和干旱频率；

所述步骤S3包括以下分步骤：

S31、根据水文干旱特征，基于ArcGIS进行空间分析，得到水文干旱时空规律与演变特征；

S32、采用时间序列分析水文干旱时空规律与演变特征，得到水文干旱发生的周期性、突变性和趋势性；

S33、采用小波变换法分解各个水文站径流水文时间序列及地下水位时间序列中的周期性成分、突变点和趋势；

S34、采用极值模态分解法与经验模态分解法分解水文时间序列变化中的气候变化成分；

S35、统计对比步骤S21划分的子区域内的干旱年和正常年，选取具有相似地理特征但具有不同功能、不同库容、不同运行调度规则的水库，采用多元回归对比分析建库前后及水库上下游、水库供水区与非供水区的水文干旱特征差异，根据地表水干旱指标、地下水位干旱指标及水库容量指标，定量分析水库与水库群调节对水文干旱特征的差异性影响；

S36、采用主成分变换法将水文干旱时空规律与演变特征与归一化植被指数、湿度指数、干度指标以及热度指标进行耦合，得到从水文干旱到生态干旱的耦合模型，对研究区域进行生态干旱监测。

2.根据权利要求1所述的生态干旱的监测与评估方法，其特征在于，所述步骤S1中的多源数据包括自然地理资料数据、站点水文数据、水利普查数据、遥感资料数据、历年灾情统计资料数据和中国陆地生态系统通量观测研究网络的碳-水交换通量长期连续观测数据；

所述自然地理资料数据包括数字高程模型、土壤墒情数据、水文地质资料数据和土地覆盖面积；

所述站点水文数据包括逐月降水数据、蒸散发数据、径流数据、温度变化数据和土壤含水量；

所述水利普查数据包括水库容量与数量和主要用水用户；

所述遥感资料数据包括多期卫星遥感土地利用覆盖数据、遥感估算蒸散发数据和土壤湿度产品数据；

所述历年灾情统计资料数据包括研究区域的各县旱灾损失数据、受旱面积、受旱人口和灾害损失量；

所述中国陆地生态系统通量观测研究网络的碳-水交换通量长期连续观测数据包括生态系统总初级生产力、生态系统总呼吸、生态系统净碳交换、潜热、显热、不同生态系统生理生态参数、多年生物量和净初级生产力资料数据。

3.根据权利要求1所述的生态干旱的监测与评估方法，其特征在于，所述步骤S22中采用游程理论提取水文干旱特征的具体方法为：

A1、设置截取水平R1为月降水量距平百分比的10％；

A2、当月降水量序列X_i在一个或多个时间段都小于R1时，即出现了负游程，判定该时间段发生了干旱，将负游程的长度作为干旱历时，将负游程的面积作为干旱烈度，将负游程的极值作为干旱峰度，其中X_i＝{X₁,X₂,X₃,...,X_N}；

A3、根据干旱判断及合并准则对干旱情况进行合并。