江西省重大生态安全问题监控协同创新中心
2016年度鄱阳湖水情监测报告第1号
2016年7月17日
一、背景
江西省地处低纬度, 属亚热带湿润季风区 ,距水汽源地较近, 冷 、 暖气团的进退对江西省天气变化和气候形成有极大影响。鄱阳湖流域面积约占江西省国土面积97%，受热带气旋影响，流域范围内在7-9月容易产生暴雨。因此，防汛抗洪工作是江西省社会经济发展的重要保障措施之一 。
鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室（江西师范大学）（简称鄱阳湖重点实验室）于2013年牵头实施建设“江西省重大生态安全问题监控协同创新中心”（简称协同创新中心）【1】，以水生态安全、湿地生态安全、土地利用生态安全格局为主要研究对象，利用空-天-地一体化技术平台，对江西省重大生态安全问题开展实时监控技术研发和科学研究。鄱阳湖重点实验室和协同创新中心通过与法国斯特拉斯大学和德国对地观测中心合作主持的国家科技部-欧洲空间局科技合作“龙计划”项目“长江中流域下游湖区水资源特征及其湿地生物多样性” 项目，充分利用国产和欧空局卫星遥感数据，开展准实时的鄱阳湖水情监测。
二、关键问题分析
江西省2016年汛情呈现如下六个特点：汛情来得特别早；降雨过程特别多；局部降雨强度特别大；个别河流形势特别严峻；鄱阳湖及其周边地区防汛压力特别大；险多灾重。截至2016年7月10日，10轮暴雨洪水造成江西全省超过582万人受灾，农作物受灾面积444千公顷，倒塌房屋6918间，因灾死亡失踪人口5人，一批工矿企业停工、许多交通、供电、通讯线路中断，直接经济总损失81.5亿元。当前，长江流域持续强降雨和鄱阳湖水位持续升高，鄱阳湖圩堤已在警戒水位以上浸泡超过10天，江西省防汛抗洪形势严峻，及时准确获知鄱阳湖相对于警戒水位的水位和水面覆盖动态变化过程对于防汛抗洪具有重要的指示意义。
卫星遥感是监测大范围水面覆盖变化的重要技术手段。常规卫星遥感因受过境时间和云雨气候影响，其时效性和准确度存在较大局限。雷达卫星通过微波反射监测水面变化，以其全天候、不受云雨影响等特点，成为了目前持续快速监测洪水变化的主要数据源。鄱阳湖重点实验室张琍博士获“龙计划”项目支持，在欧空局总部访学期间，利用欧空局Sentinel雷达卫星最新数据【2】，对鄱阳湖水情及其近期水面积变化特征进行了准实时监测和分析。
综合协同创新中心成员单位江西省气象局、江西省水文局等信息来源，今年以来，鄱阳湖水位长时间高于常年和1998年同期均值。鄱阳湖星子站监测数据显示2016年1-7月日水位明显高于2000-2014年多年日平均水位值。（如图1所示）
图1. 鄱阳湖星子站2016年1-7月水位与多年日均水位变化比较
当前，长江中下游沿线已全面超警戒。2016年7月2日起长江倒灌入鄱阳湖，防汛抗洪范围广、战线长，防汛压力特别大。江西防汛应急响应已升级为II级。7月15日16时至16日16时，全省共有60县（市、区）的927个测站出现暴雨，21县（市、区）的133个测站出现大暴雨，以婺源县港口163.0毫米为最大，乐平市乐源畈160.5毫米次之。全省平均雨量27.0毫米，设区市平均雨量以南昌市72.9毫米为最大，景德镇市67.7毫米次之，县（市、区）平均雨量以南昌市青云谱区102.8毫米为最大，南昌市东湖区101.8毫米次之。7月17日10时，长江九江站水位为21.24米，超警戒线1.24米；鄱阳湖星子站水位为20.99米，超警戒线1.99米；鄱阳湖湖口站水位为20.86米，超警戒线1.36米。2016年3-7月鄱阳湖水体面积与星子站水位变化趋势图显示其相互关系（图2）。
通过对欧空局Sentinel 系列雷达卫星数据分析显示（图3-7）：2016年4月12日星子站水位13.99米时，鄱阳湖水体面积2223 km2；2016年5月6日星子站水位17.07米时，鄱阳湖水体面积3250 km2；期间水位上升了3.08米，鄱阳湖水面积范围增加了1027 km2。2016年6月11日星子站水位17.84米，鄱阳湖水面积3348 km2；2016年7月17日星子站水位20.99米，鄱阳湖水面积3627 km2；期间水位增加3.15米，鄱阳湖水体覆盖面积增加了279 km2，虽水位上升明显，但水面积增加相对较小，说明圩堤单位面积的水压呈上升趋势。
图2 2016年3-7月鄱阳湖水体面积与星子站水位变化趋势图
三、结论与建议
当前鄱阳湖高水位情势下，鄱阳湖周边圩堤较好地控制了水势。需要特别指出的是，受近期长江上中游来水影响，长江来水倒灌入湖，长江、鄱阳湖水位持续快速上涨，受台风和后续强降雨影响，圩堤将面临进一步急剧增大的防洪压力，江西防汛抗洪进入关键时期。
江西省气象局信息显示，7月15日～20日期间全省中北部有两次较强降水过程，多暴雨到大暴雨天气。其中，15～17日累计雨量北部40～80毫米，局部100～150毫米；南部10～40毫米，局地60～80毫米。鄱阳湖周边地区抗洪形势异常严峻。
图3. 鄱阳湖不同水位条件下水面范围变化图（蓝色为水体覆盖范围，面积统计为鄱阳湖圩堤内湖面及人工湖湾覆盖面积）
图4.鄱阳湖北部湖区不同水位条件下水面范围变化图
图5.鄱阳湖西部湖区不同水位下水面范围变化图
图6.鄱阳湖东部湖湾区不同水位条件下水面范围变化图
图7.鄱阳湖南部湖区不同水位条件下水面范围变化图
注1：江西省重大生态安全问题监控协同创新中心
江西省重大生态安全问题监控协同创新中心于2013年9月正式获批成立。由江西师范大学牵头，武汉大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所、香港中文大学、山江湖开发治理委员会办公室、江西省测绘地理信息局、江西省水文局、江西省气候中心、江西省环境保护科学研究院等单位联合组成。该中心融合多学科多部门优势资源，针对江西省的地域特色，建立复杂人地关系耦合系统的动态监测模式及其科学管理的响应机制，实现对地观测技术、空间信息技术、智能传感技术、网络化数据传输技术、虚拟地理环境仿真技术等的集成，形成国内一流的空—天—地一体化的重大生态安全问题监控技术体系，实现对主要生态环境要素的实时、动态和连续监测，为经济社会发展、生态文明建设和科技成果转化服务。
例如2015年5月20日，赣南地区遭受强暴雨袭击，当地农田庄稼被毁、道路桥梁坍塌、房屋车辆被淹及其局部山体滑坡等灾情不断。为减轻新一轮强降雨对灾区的影响和破坏以及为省委省政府部署救灾和预警提供第一手的现场信息，该协同创新中心与成员单位江西省气象局气象应急中心联合组队，奔赴受灾严重的石城县横江镇和于都县进行气象应急系统和无人机现场作业，通过卫星通讯将灾情信息实时传送至省气象局会商中心，解决了防汛抗洪过程中因交通、通信等因素而造成的现场查勘最后一公里受阻问题。
该协同创新中心利用航天遥感卫星-低空无人机-地面监测站构建的天—地一体化的重大生态安全问题监控技术体系为江西省重大生态问题监控提供了科学数据和技术支持。
注2： 欧空局2013年以来连续发射了多颗应用于不同领域的中高分辨率系列卫星。欧空局目前已经运行Sentinel 1A/B C-band双极化雷达卫星，其空间分辨率达到10米，重返周期为6天，可以用于洪水、海冰、灾害、海洋、地形等地表监测。Sentinel 2A数据为多光谱卫星，光谱波段有13个波段，空间分辨率10米，重返周期达到10天。预期发射的Sentinel 2B将使卫星重返周期达到5天。
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