福建省干旱时空格局与驱动机制解析及其生态调控意义

《Scientific Reports》:Identifying the spatio-temporal pattern and driving factors of drought in Fujian Province, China

【字体: 时间:2026年02月04日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对气候变化背景下福建省干旱频发问题,通过多源遥感数据(2000-2023年)系统解析了VCI、NVSWI、TVDI与eTVDI四种干旱指数的时空分异规律。结合Theil-Sen斜率法与Mann-Kendall检验,揭示沿海流域为干旱高风险区,并明确植被覆盖度、地形坡度及土壤类型(如冲积土、人为土)为核心驱动因子。成果为区域抗旱规划与可持续发展提供科学依据。

  
随着全球气候变化加剧,中国东南沿海重要生态屏障——福建省正面临日益频繁的干旱威胁。这个素有“八山一水一分田”之称的省份,虽拥有充沛的水资源与优越的农业条件,却是全国林业与特色农产品的重要生产基地。然而,近年来反常的气候模式导致区域干旱事件频发,不仅造成农作物减产,更对社会经济稳定构成挑战。在此背景下,精准识别干旱的时空演变规律及其驱动机制,成为制定有效应对策略的迫切课题。
为破解这一难题,研究团队以福建省为研究对象,创新性地将全省划分为11个基于地形与河网结构的子流域。借助Google Earth Engine(GEE)云平台的高效计算能力,系统提取了2000至2023年间四种关键干旱指数:植被状态指数(VCI, Vegetation Condition Index)、归一化植被供水指数(NVSWI, Normalized Vegetation Supply Water Index)、温度植被干旱指数(TVDI, Temperature Vegetation Dryness Index)及其增强版本(eTVDI, enhanced TVDI)。通过空间插值、趋势分析与相关性检验,揭示了干旱格局的时空分异特征及自然-人为因子的耦合作用机制。
关键技术方法
研究依托GEE平台整合MODIS(中分辨率成像光谱仪)遥感数据,计算VCI、NVSWI、TVDI与eTVDI四类指数。采用Theil-Sen斜率估计与Mann-Kendall(M-K)检验分析时序趋势,结合土地利用、坡度、土壤类型等空间数据,通过相关性分析探究驱动因子。
结果与发现
  1. 1.
    空间分异特征
    干旱指数空间制图显示,全省大部分区域干旱影响较轻,但东南沿海河流、木兰溪、晋江、九龙江等流域频繁出现轻度至重度干旱,其中沿海地区裸露地表及城市建成区的指数值显著偏低。
  2. 2.
    时序演变规律
    M-K检验表明,全省干旱状况总体改善:48.7%区域的VCI、45.5%的NVSWI、7.2%的TVDI及20.2%的eTVDI呈现显著缓解趋势(p?
  3. 3.
    驱动机制解析
    干旱指数与温度呈正相关,与降水关联较弱。低植被覆盖区(裸地、城市表面)干旱指数偏低;坡度>15°区域及松散土质(如冲积土、人为土)更易旱,红壤区抗旱能力较强。土壤类型调控干旱响应强度,冲积土与人为土敏感度最高。
结论与启示
研究首次在流域尺度上系统揭示了福建省干旱的多维度驱动机制,明确植被覆盖、地形与土壤属性的协同作用。沿海流域作为干旱热点区需优先布局生态修复工程,而冲积土区应强化土壤保水措施。该成果为构建“指数-机制-管控”一体化干旱评估框架提供科学支撑,对东南沿海生态安全屏障建设具有重要实践价值。
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