北京慧天卓特科技有限公司研发的遥感干旱监测系统，基于静止轨道风云二号和四号卫星的热红外观测，提供中国及周边区域4km空间分辨率的每日旱情监测。该系统采用了风云多星融合、无系统偏差的地表温度遥感数据，实现大面积的快速有效的监测。基于遥感卫星热红外波段反演的蒸散干旱指数，对地表缺水状态反应更为敏感，相对于可见光波段的监测方法，能提前7-14天探测到干旱。此遥感干旱监测系统处理生成了近10年4km分辨率干旱产品，可以及时准确地对干旱发生和旱情缓解情况进行长时间序列的监测。

国家气候中心建立的气象干旱综合指数MCI，是中国气象局国家气候中心用于监测气候干旱的综合性指数，已纳入中国气象干旱等级国家标准BG/T-20481-2017。MCI干旱指数通过全国2500多个地面站点的数据，综合考虑了60天内的有效降水、30天内蒸散以及季度和半年降水的综合影响，处理生成了2010年至今10余年的气象干旱监测数据，是国内气象干旱监测的权威性指数。

为了验证卫星遥感干旱监测产品的精度，双方专家采用科学的评估方法，对遥感干旱指数和MCI干旱指数进行交叉对比和相关性验证，总结给出此质量评估报告。对两个干旱指数进行的定性和定量验证分析表明：​

• 十年的中国区干旱空间分布对比验证结果显示，卫星遥感干旱监测产品和全国气象干旱综合指数的一致性高，能准确地监测出典型干旱事件。
• 五年（2016-2020）的卫星遥感干旱指数与MCI指数时间序列相关度高。与其中具备有效数据的2343个站点的平均相关系数达0.7。
• 卫星遥感干旱产品具有大范围、实时、高空间分辨率持续监测的优势，不依赖于经验参数及降水信息的输入，在地面站点稀疏区域，能够提供更加精准的空间分布。

一、产品评估方法

MCI干旱综合指数和风云遥感干旱产品的交叉验证分为定性验证和定量验证两部分（图1）。定性验证对比十年两个产品的干旱监测空间分布一致性，分析典型干旱事件发生的时间和范围的一致性。定量验证基于2343个站点观测数据分析了两个干旱指数时间序列的相关性。定量验证集中分析了风云遥感干旱图像像元在对应2343站点的五年（2016-2020）时间序列与MCI干旱指数的相关度。

图1 MCI干旱综合指数和风云遥感干旱产品的交叉验证流程图

 

二、产品评估结果

1. 十年中国区干旱空间分布对比

基于十年中国区干旱情况空间分布的定性分析结果显示：风云遥感干旱监测产品对典型的干旱事件的空间分布的监测准确度高，预报的干旱发生时间和区域范围与MCI指数一致性强。2022年夏季我国遭受了自1961年以来最严重的干旱，以长江流域旱情为例（图2），虽然局部的干旱等级标定有一定的差别，但是两个干旱产品都展现了从七月到九月长江流域旱情愈演愈烈的趋势，旱情预报范围和发展轨迹较为一致。

图2 2022年7、8和9月MCI干旱综合指数和风云遥感干旱产品的空间分布对比

 

2、五年时间序列相关分析（2016-2020年）

从定量分析的角度，根据MCI站点经纬度，以最邻近算法提取2343个站点2016-2020年的风云遥感干旱指数，再与MCI干旱指数计算值做时间序列的相关分析。所有站点的相关系数值如图3所示。对比结果显示，两组干旱指数对2343站点的平均相关系数为0.679，其中在71.2%站点相关系数大于0.6。对比热红外遥感干旱指数在北美区与陆面模式的干旱指数对比验证结果，2002年至2020年北美区平均的相关系数为0.693（图4）。基于国产风云卫星的产品质量与基于美国静止轨道环境卫星的产品质量相当。

图3 MCI干旱综合指数和风云遥感干旱产品五年时间序列相关度（2016-2020年）

 

图4 北美区卫星遥感干旱指数与模式干旱产品的相关性分析

       ESI产品:核心模型与风云干旱产品一致，基于美国静止轨道卫星红外观测数据；

       ASCAT产品：基于主动微波的干旱产品；

       WINDSAT产品：基于被动微波的干旱产品；

 

      基于北美区2002年至2020年卫星干旱指数和模式干旱产品的时间序列相关性分析，北美区遥感卫星的产品的平均相关系数为0.693。

3、风云遥感卫星干旱产品的优势

风云遥感卫星干旱产品空间分辨率为4km，在地面站点稀疏的西藏地区和西北地区，遥感产品能提供更细致的空间分布特征。以西藏2019年夏天（图5）和西北部地区2020年9月（图6）两次旱情为例，高分辨率的遥感产品展现了其在空间分辨率上的优势。

图5 西藏地区2019年夏天干旱分布对比

 

图6 西北地区2020年9月干旱分布对比

 

附件：质量评估报告（原文）