摘要
基于星载 GNSS反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术在近年来被广泛应用于监测地表水文,然而,针对降水这一地表水文循环过程中的关键因素,特别是其与飓风全球导航卫星系统(Cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)信号的响应机制研究尚属有限。以广东省为研究区域,基于距平指数和相关分析方法,探究不同尺度下研究区2019—2020年逐月的CYGNSS反射率和降水的时空响应关系,综合考虑驱动因子如数字高程模型(digital elevation model,DEM)、坡度、土壤类型、土地覆盖类型和归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),并基于地理探测器分析各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力。主要结论如下:(1)在2019—2020年内,月平均CYGNSS反射率值和降水量均呈现明显的季节性差异,并且二者变化趋势近乎保持同步,这验证了 CYGNSS 信号在监测降水方面的潜力。(2)研究发现,随着空间尺度的增大,CYGNSS 信号和降水呈现的正相关性逐渐增强。如在小尺度(1 km)下,CYGNSS 信号与降水之间的正相关比例为21%(通过0.05显著性检验);而在中尺度(3 km)和大尺度(9 km)下,分别达到了26.84%和40.36%。这一结果突出了 CYGNSS 在较大尺度上监测降水的优势。(3)在不同空间尺度下,DEM 和坡度较小(地势较平坦)的地区,土地覆盖类型为耕地的区域,以及较低到中等植被覆盖地区的CYGNSS 信号和降水之间的正相关性更强。而不同尺度下土壤类型对CYGNSS信号和降水响应关系的影响存在差异。(4)各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力按大小依次排序为DEM>NDVI>坡度>土地覆盖类型>土壤类型,并且随着尺度越大,各驱动因子的影响力越强。我们的工作为进一步利用 GNSS-R 技术监测降水提供了有益的参考,有助于对地表水文变化进行准确的评估,为降水监测和水资源管理提供决策支持。
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