《草原雪災監(jiān)測與評估技術》以內(nèi)蒙古自治區(qū)草原牧區(qū)雪災為研究對象,利用遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位技術、數(shù)學模型等方法,結合野外實地調(diào)查、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等綜合方法,進行了研究區(qū)積雪時空動態(tài)監(jiān)測及其氣候響應,建立了基于風云3B微波遙感數(shù)據(jù)的雪深反演模型,提出了內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪災快速監(jiān)測評估方法,進行了實證雪災風險評價,研發(fā)了雪災監(jiān)測與風險評價輔助決策系統(tǒng)。
《草原雪災監(jiān)測與評估技術》可供草原、生態(tài)、畜牧及災害評估等相關領域的科研、教學及管理人員參考。
近年來,在世界范圍內(nèi),自然災害頻發(fā),災情嚴重,已引起全世界對災害影響人類文明進程的重新認識,即不論經(jīng)濟發(fā)達到何種程度,我們都無法避免來自本地或異地的災害對人類發(fā)展造成的影響。因此,研究災害監(jiān)測預警方法、揭示災害形成機理、探討災害風險機制和風險管理對策及應急反應體系已成為制定社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展模式的重要科學基礎。
我國是草原資源大國,草原是我國陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分,同時我國又是一個生態(tài)環(huán)境比較脆弱的國家,而草原生態(tài)系統(tǒng)是各類生態(tài)系統(tǒng)中最脆弱的開放系統(tǒng),極易遭受各種自然災害和人為災害的侵襲和破壞,特別是隨著人類活動的增強和全球變化的影響,草原災害事件發(fā)生的越來越頻繁、生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象越來越嚴重。聯(lián)合國政府間氣候?qū)iT委員會(IPCC)2007年,第四次研究報告表明,氣候變暖使全球自然災害爆發(fā)的頻率呈現(xiàn)增加態(tài)勢,人類遭受自然災害風險的潛在概率進一步加大。
季節(jié)性積雪對水文過程和氣候具有重要的作用,積雪覆蓋面積是水文學和氣候?qū)W研究的必要參數(shù)之一。積雪覆蓋面積的動態(tài)變化狀況對水體和能量循環(huán)以及社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境均具有重大的影響。然而,冬春季降雪是影響草原牧區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的重要因子,過量而長期的降雪會掩埋牧草,造成牲畜無法啃食,使牲畜面臨凍死、餓死的威脅,便形成雪災。雪災是世界上面臨的十大災害之一,雪災對國民經(jīng)濟的影響和人民群眾生命財產(chǎn)安全的影響是巨大的,特別是畜牧業(yè)為主題經(jīng)濟的草原牧區(qū)。2010年1月初、12月22日、27日內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)生特大雪災三起,全年受災人口累計達4528萬,受災畜生累計達4247萬頭(只),直接經(jīng)濟損失達801億元。
我國牧區(qū)雪災主要發(fā)生在內(nèi)蒙古草原、西北地區(qū)及青藏高原部分地區(qū),也是雪災極為活躍的地區(qū)。草原雪災發(fā)生的原因復雜,涉及氣象因子(積雪深度、積雪范圍、積雪日數(shù)、積雪密度、風速、降雪量和氣溫)、地形條件(陰坡、陽坡、凹地、高地等)和草場狀況(牧草長勢、草群高度、草群密度和蓋度)組成的自然因素系統(tǒng)與畜群結構(大小牲畜的數(shù)量、比例等)、冬儲草料、棚圈化率、冬春季草場配置狀況和交通、通訊狀況等社會經(jīng)濟因素系統(tǒng)兩大類因素。因此其發(fā)生具有一定的隨機性和不確定性。長期以來,我國對于草原雪災缺乏系統(tǒng)性和規(guī)范性研究,這也是我國畜牧業(yè)生產(chǎn)波狀起伏,無法穩(wěn)定發(fā)展的主要原因。針對這一問題,中國農(nóng)業(yè)科學院草原研究所聯(lián)合東北師范大學、內(nèi)蒙古師范大學、國家氣象局及農(nóng)業(yè)部草原監(jiān)理中心等多家單位,對我國草原雪災研究中存在的問題進行了系統(tǒng)研究。
本書系統(tǒng)地論述我國草原牧區(qū)雪災研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢;進行了近35年內(nèi)蒙古積雪時空動態(tài)監(jiān)測及其氣候響應,建立了基于風云3B微波遙感數(shù)據(jù)的雪深反演模型,提出了內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪災快速監(jiān)
第一章草原雪災概述(1)
第一節(jié)草原雪災概論(1)
一、研究意義與目的(1)
二、積雪參數(shù)定義(2)
三、草原雪災特點和時空分布規(guī)律(3)
四、草原雪災等級標準(4)
五、草原雪災風險評價(5)
六、雪災災情評價(7)
第二節(jié)研究區(qū)概況(9)
第三節(jié)草原雪災研究內(nèi)容、常用方法(10)
一、草原雪災監(jiān)測(10)
二、草原雪災評價(13)
三、積雪數(shù)據(jù)同化(16)
四、草原雪災應急管理輔助系統(tǒng)(16)
第四節(jié)存在的問題及展望(16)
一、存在的問題(16)
二、展望(17)
第五節(jié)雪災國內(nèi)外研究進展(18)
一、積雪面積遙感監(jiān)測研究(18)
二、積雪深度遙感監(jiān)測研究(19)
三、雪災災情評估研究(21)
四、雪災風險評價研究(22)
五、雪災監(jiān)測評估應用系統(tǒng)研發(fā)(23)
第二章內(nèi)蒙古積雪時空動態(tài)及其氣候響應研究(25)
第一節(jié)內(nèi)蒙古積雪面積時空變化及其氣候響應研究(26)
一、數(shù)據(jù)源及研究方法(26)
二、結果與分析(28)
三、討論(33)
四、結論(33)
第二節(jié)近35年內(nèi)蒙古積雪日數(shù)時空變化及其氣候響應研究(34)
一、材料與方法(35)
二、結果與分析(37)
三、結論(44)
四、討論(45)
第三節(jié)近35年內(nèi)蒙古雪深時空變化及其氣候響應研究(45)
一、材料與方法(46)
二、結果與分析(48)
三、討論(56)
四、結論(56)
第四節(jié)近10年內(nèi)蒙古積雪動態(tài)(57)
一、近10年初雪日期動態(tài)(57)
二、近10年終雪日期動態(tài)(59)
三、近10年積雪日數(shù)動態(tài)(61)
四、近10年雪深動態(tài)(65)
第五節(jié)小結(66)
第三章基于FY-3B被動微波數(shù)據(jù)的內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪深
反演研究(69)
第一節(jié)研究區(qū)與數(shù)據(jù)(70)
一、研究區(qū)(70)
二、數(shù)據(jù)來源(70)
第二節(jié)積雪深度反演模型建立(77)
一、被動微波遙感原理(77)
二、內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪深反演算法的建立(78)
三、精度驗證(80)
第三節(jié)模型應用案例(81)
第四節(jié)結論與討論(83)
第四章內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪災快速監(jiān)測評估(85)
第一節(jié)雪災監(jiān)測指標的確定(86)
第二節(jié)數(shù)據(jù)源及處理(86)
一、積雪覆蓋率提取數(shù)據(jù)及處理(86)
二、雪深提取數(shù)據(jù)及處理(87)
三、其他數(shù)據(jù)(87)
第三節(jié)積雪覆蓋率提。87)
一、可見光積雪遙感監(jiān)測原理(87)
二、研究方法與精度驗證(92)
三、結果與分析(93)
四、結論(93)
第四節(jié)積雪深度提。94)
第五節(jié)雪災快速評估技術(95)
一、雪災評估數(shù)據(jù)庫建立(95)
二、雪災快速評估方法(96)
三、雪災等級劃分指標(96)
第六節(jié)結果與分析(97)
第七節(jié)精度檢驗(98)
第八節(jié)結論與討論(98)
第五章內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪災風險評價(101)
第一節(jié)草地雪災風險的形成機理與評價方法(102)
一、草地雪災風險的形成機理(102)
二、草地雪災風險評價方法(103)
第二節(jié)近55年內(nèi)蒙古雪災時空特征研究(104)
一、數(shù)據(jù)源與方法(105)
二、結果分析(106)
三、結論(112)
第三節(jié)內(nèi)蒙古雪災損失時空特征(113)
一、數(shù)據(jù)來源與研究方法(113)
二、結果與分析(113)
三、結論(118)
第四節(jié)內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪災風險評價(119)
一、數(shù)據(jù)源與研究方法(119)
二、雪災致災因子危險性評估(119)
三、雪災承載體脆弱性評估(122)
第五節(jié)結論與討論(126)
第六章內(nèi)蒙古草原牧區(qū)雪災監(jiān)測與風險評價輔助決策系統(tǒng)(129)
第一節(jié)系統(tǒng)設計目標與總體結構(129)
第二節(jié)系統(tǒng)開發(fā)步驟(130)
第三節(jié)系統(tǒng)分析(130)
一、系統(tǒng)需求分析(130)
二、系統(tǒng)建設原則(132)
第四節(jié)系統(tǒng)設計(133)
一、數(shù)據(jù)庫設計(133)
二、系統(tǒng)功能模塊總體設計(134)
三、詳細功能設計(135)
四、界面設計(139)
第五節(jié)系統(tǒng)實施(141)
第六節(jié)系統(tǒng)評價(152)
第七節(jié)小結(152)
參考文獻(153)