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前期有效降水量EAR是泥石流预报中的关键因子之一,一般通过气象站点的观测数据内插分析得到,然而,受到地形的影响,山区降水分布很不均匀,加之山区雨量站点较少,且大多分布于河谷中,现有的插值方法无法很好的把点雨量转成面雨量。这就造成了前期有效降水插值不准确,从而影响了泥石流预报的准确率。本研究针对这一问题,分析前期有效降水量与土壤含水量的关系,采用热红外遥感的方法反演土壤含水量,利用土壤含水量替代前期有效降水量作为泥石流预报因子,改进基于泥石流成因的可拓预报模型,并以浙江省为例对改进前后的泥石流预报模型进行了对比研究,检验土壤含水量获取方法和用于泥石流预报的可靠性,以期能够为泥石流预报提供更可靠的前期降水数据支持,进一步提高泥石流预报的准确性。通过本项研究,取得了如下研究成果:
1.在无云条件下,可以利用作物缺水指数CWSI法和温度植被指数TVDI法反演高植被覆盖地区土壤含水量。通过对两种土壤含水量反演方法的对比研究,结果显示作物缺水指数法不需要对干边和湿边进行模拟,反演精度较高,可以更好地反演土壤含水量。
2.通过建立裸地地表温度与云的光学厚度、气温的相关关系,实现了裸地地表温度的插值,同时建立了陆地表面温度与裸地地表温度和植被指数之间的相关关系,这样就可通过对气温的插值得到有云时的陆地表面温度。
3.建立了晴朗度函数与云的光学厚度的回归方程,从而能够实现有云时坡地散射辐射的计算。
4.利用MODIS产品中的MOD06云产品数据、MOD13植被指数和气象站气温的观测数据建立有云条件下的地表温度回归方程,并且讨论反照率获取方法,进而可以解决目前有云条件下,CWSI无法直接应用于土壤含水量的反演问题。
5.分析了前期有效降水量与土壤含水量的关系,将土壤含水量作为泥石流预报因子替代前期有效降水量,对基于泥石流成因的可拓预报模型进行了改进,并将其应用到浙江省泥石流预报系统,对比改进前后两个系统的预报结果,改进后的系统对泥石流预报的准确性更高。
论文的创新点如下:
1.通过建立裸地地表温度与云的光学厚度、气温的相关关系,实现了裸地地表温度的插值,同时建立了陆地表面温度与裸地地表温度和植被指数之间的相关关系,这样就通过对气温的插值而得到了有云时的陆地表面温度;建立了晴朗度函数与云的光学厚度的回归方程,实现了有云时坡地散射辐射的计算。从而解决了在有云条件下无法利用现有反演方法获取土壤含水量的难题。
2.通过分析前期降水量与土壤含水量的关系,利用土壤含水量替代了泥石流预报中的前期有效降水量因子,克服了因前期降水量内插结果误差大的问题,显著提高了泥石流预报的准确率。