Integrated assessment of meteorological drought impacts on terrestrial water storage and vegetation dynamics in East Africa
Mekuanint Eresho Wollebo · Yohannes Mehari Andiye · Tulu Besha Bedada
评估东非气象干旱对陆地水储量和植被动态的影响。
用CHIRPS、MODIS NDVI、GRACE/GRACE-FO数据及SPI指
干旱面积减少、植被扩张，SPI与TWSA强负相关，NDVI与TWSA强正相关。
可结合多源遥感与机器学习，构建干旱-水储量-植被耦合的早期预警模型。
基于GRACE、CHIRPS与MODIS多源遥感的东非干旱—水储量—植被耦合研究，方法扎实、数据跨度长，对农业水资源韧性治理有参考价值，但属区域基础研究，公共影响有限。
摘要 水是生命之源，有效的水文管理对经济稳定和生活质量至关重要。水资源治理不善可能导致水资源短缺、人口流离失所，甚至造成致命后果。东非的水文状况受到人口扩张、工业化、干旱和植被动态等驱动因素的影响。本研究探讨了该地区总储水量如何响应干旱强度和植被变异性。为分析干旱状况，本研究采用CHIRPS卫星降水数据（1982—2019年），并计算了1个月和3个月尺度的标准化降水指数（SPI）（2000—2019年）。植被趋势则通过同期MODIS衍生的归一化植被指数（NDVI）进行评估。总储水量变化（2002—2019年）利用重力恢复与气候实验（GRACE）及其后续任务GRACE-FO数据集进行考察。结果表明，2000年至2005年干旱严重程度增加，随后至2019年呈下降趋势。2002年约有7.6 × 10⁵ km²的土地受干旱影响，到2019年减少至4.2 × 10⁵ km²。与此同时，植被覆盖面积从1.73 × 10⁶ km²（2002年）扩展至2.06 × 10⁶ km²（2019年）。GRACE衍生的陆地水储量异常在整个研究期内表现出显著的时间变异性，在重大干旱事件期间出现持续的水储量亏缺，而在较湿润的气候条件下则呈现明显的恢复。观测到的陆地水储量异常（TWSA）模式与东非降水及植被动态的变化高度一致。统计分析揭示了标准化降水指数与陆地水储量异常之间显著的负相关关系（r = −0.998），以及归一化植被指数与陆地水储量异常之间强烈的正相关关系（r = +0.985）。这些统计关系表明，陆地水储量与植被动态对区域降水变率具有协同响应。研究结果凸显了建立可持续土地和水治理框架的紧迫性，以抵消干旱影响并增强东非的水文韧性。