摘要本数据集基于修正风蚀方程模型RWEQ生成空间分辨率为250米时间跨度为2000年至2025年逐年提供了中国区域的防风固沙量空间分布信息。数据生产主要利用了同期遥感影像、气象、土壤、地形及土地利用等数据作为模型输入在统一框架下进行模拟计算。数据生产过程经过了严格的质控措施包括输入数据一致性检查、模型参数本地化验证以及与实地观测数据的交叉验证确保了数据产品的可靠性与可比性。本数据集具有高时空分辨率与长时间序列的特点能够精细刻画风蚀动态变化对于评估生态系统服务功能、指导风蚀防治与生态恢复工程、支撑区域可持续发展政策制定具有重要的科学价值与应用意义。关键词RWEQ模型风蚀防风固沙250米分辨率引言土壤风蚀是导致土地退化、生态环境恶化和全球性沙尘暴灾害的关键过程对其进行精准监测与定量评估是环境变化研究与可持续发展决策中的重要课题。传统的地面观测方法虽精度较高但受限于点状测量难以实现大范围、连续性的风蚀空间格局与动态评估。随着对地观测技术的发展基于过程模型与多源遥感数据的分布式模拟已成为区域乃至全球尺度风蚀研究的核心手段。修正风蚀方程RWEQ模型作为国际上广泛应用的经验模型之一通过集成气象、土壤、植被、地形及土地利用等多因子能够有效地模拟并估算区域风蚀量和防风固沙服务量。近年来随着国产高分系列卫星、Landsat系列卫星等遥感数据产品的日益丰富以及计算能力的提升生成高时空分辨率、长时间序列的风蚀数据集已成为可能这为深刻理解风蚀过程的时空演变规律及其对气候变化和人类活动的响应提供了数据基础。本工作旨在基于RWEQ模型集成多源数据生产一套2000-2025年中国区域250米分辨率的逐年防风固沙量风蚀量数据集。该数据集延续并发展了前期研究在模型本地化参数校准与验证方面的工作致力于解决中高分辨率风蚀产品长期缺失的问题。本数据集不仅可为风蚀防治、生态工程效益评估、国土空间规划等提供精准的数据支撑其高分辨率特性也使其在田间尺度上的机理研究、模型对比与同化等方面具有巨大的潜在重用价值。1数据采集和处理方法1.1数据采集方法1.1.1土壤数据本研究所使用的土壤理化性质数据包括黏粒含量、粉粒含量、砂粒含量、有机碳含量及碳酸钙CaCO₃含量均提取自世界土壤数据库Harmonized World Soil Database, HWSD。该数据库由联合国粮农组织FAO与国际应用系统分析研究所IIASA等机构共同开发与维护其栅格数据产品提供了全球范围内标准化的土壤属性空间分布信息是评估土壤资源与功能的权威基础数据源之一。1.1.DEM数据DEM数据是来自美国国家航空航天局NASA与日本经济产业省METI联合发布的STER GDEM V3该数据以 WGS84/EGM96 大地水准面为参考。空间分辨率为0.00027777778°约30米垂直精度为20米水平精度为30米精度信息来源于USGS网站。1.1.3FVC数据数据采集主要依靠GEEGoogle Earth Engine平台通过调用MOD13Q1数据集中的NDVI波段进行FVC的计算。1.1.4气象数据风速数据来源于GEEGoogle Earth Engine平台上的ERA5小时数据。1.1.5PET数据Thornthwaite方法求算蒸散量是以月平均温度为主要依据并考虑纬度因子日照长度建立的经验公式。1.2 数据处理1.2.1 气象因子WF本数据通过python3.11编写代码使用GDALnumpy等计算统一投影为WGS_1984_Albers分辨率1000m计算后的气象因子WF的1000m分辨率数据通过固定间距10km采样插值得到250m分辨率数据。气象因子的计算方法如下:式中WF为气象因子kg/mWf为多年平均风力因子m/s3ρ为空气密度kg/m3本数据采用海平面平均密度1.225kg/m3g为重力加速度m/s2本数据采用9.8m/s2SW为多年平均土壤湿润度因子SD为雪盖因子。风力因子Wf的计算方法如下式中u2为日平均监测风速m·s-1ut为临界起沙风速m·s-1本数据采用5m·s-1Nd为一年中风速大于5m/s的天数N为一年总天数。本数据中Wf依靠GEEGoogle Earth Engine平台使用ERA5小时数据求得日平均数据并通过公式计算获得原始分辨率11132米通过GEE导出1000米分辨率的TIFF影像。土壤湿润度因子SW的计算方法如下式中ETp为潜在蒸散发量mm·d-1R为年降雨量mmI为年灌溉量mmRd为年降雨或灌溉天数mmN为年总天数天。其中ETp的计算使用了Thornthwaite公式Thornthwaite方法求算蒸散量是以月平均温度为主要依据并考虑纬度因子日照长度建立的经验公式需要输入的因子少计算方法简单公式如下:式中PET为潜在蒸散量此处是指月的潜在蒸散量单位为毫米每月mm/月Ti为月的平均气温单位为摄氏度℃H为年热量指数A为常数。各月热量指数Hi计算公式如下年热量指数H计算公式如下常数A计算公式如下A 6.75×10-7H3- 7.71×10-5H2 1.792×10-2H 0.49当月平均气温T≤0℃时月热量指数H0潜在蒸散量PET 0[mm/月]。雪盖因子SD的计算方法如下SD 1 - P式中P为积雪覆盖天数与总天数的比值。1.2.2 土壤可蚀因子EF本数据通过ARCGIS10.6软件使用栅格计算器工具计算。其中sa、si、cl、OM数据的原始分辨率均为90m使用重采样获得250m分辨率数据Caco3数据分辨率为1000m使用克里斯金插值得到250m分辨率数据。土壤可蚀因子EF的计算方法如下式中EF为土壤可蚀因子sa为土壤粗砂含量%si为土壤粉砂含量%cl为土壤黏粒含量%OM为土壤有机质含量%Caco3为碳酸钙含量%可不予考虑。1.2.3 土壤结皮因子SCF本数据通过ARCGIS10.6软件使用栅格计算器工具计算。土壤结皮因子SCF的计算方法如下式中所需数据同上。1.2.4 植被覆盖因子C本数据通过ARCGIS10.6软件使用栅格计算器工具计算。植被覆盖因子C的计算方法如下式中C为植被覆盖因子SC为植被覆盖度%。其中SC由植被覆盖度FVC乘100获得FVC的计算方法如下:其中FVC的取值范围为0-1归一化植被指数Normalized Difference Vegetation Index值由遥感影像的红波段和近红外波段计算得出例如Landsat 8NDVI (B5 - B4) / (B5 B4)。NDVIveg 代表纯植被像元的NDVI值。理论上该值应在植被生长最茂盛、覆盖最完整的区域取得。NDVIsoil 代表完全无植被覆盖的纯裸土像元的NDVI值。假设研究区内NDVI值的最低分位数如5%主要由裸土像元构成。因此取整个研究区所有像元NDVI值的5%分位数作为NDVIsoil。假设研究区内NDVI值的最高分位数如95%主要由纯植被像元构成。因此取整个研究区所有像元NDVI值的95%分位数作为NDVIveg本数据通过GEEGoogle Earth Engine平台编写代码实现日期筛选裁剪导出功能。通过上传的矢量边界筛选影像范围计算NDVI取NDVI的最高分位数和最低分位数计算FVC。并逐年导出至谷歌云空间。1.2.5 地表粗糙度因子K’本数据通过ARCGIS10.6软件使用栅格计算器工具计算。地表粗糙度因子K’的计算方法如下K’cosα式中K’为地表粗糙度因子α为地形坡度由DEM数据计算得到。1.2.6 防风固沙量SR本数据通过python3.11编写代码使用GDALnumpy等计算。本数据采用修正风蚀方程RWEQ进行评价。防风固沙量SR计算方法如下SR SL潜 - SL式中SL潜为潜在风力侵蚀量 SL为实际风力侵蚀量。SL潜的计算方法如下SL的计算方法如下式中SR为防风固沙量单位t·km-2·a-1SL潜为潜在风力侵蚀量单位t·km-2·a-1SL为实际风力侵蚀量单位t·km-2·a-1QMAX为最大转移量单位kg/mz为最大风蚀出现距离单位m本数据中取值为50m其余变量同上。2数据样本描述本数据集包含26个年份的数据按年份分为34个省的数据每个省的一年数据为一个压缩包其内存放着该省对应年份的TIFF数据命名格式为年份省份例如2004云南.tif。数据分辨率为250米投影采用WGS_1984_Albers。3数据质量控制和评估本数据使用了一些插值数据和90m分辨率的土壤数据其余未强调插值获得或分辨率的数据均为250m原生数据。其中由于90m分辨率的土壤数据覆盖不全的原因在我国边界轮廓会存在一定的数据缺失。4数据价值本数据集其核心价值在于首次提供了长时间序列、250米高空间分辨率的逐年防风固沙量分布信息实现了从宏观区域评估到局部精细化刻画的重要跨越。在数据加工方法上本数据集创新性地融合了多源国产高分遥感数据与本地化修正的RWEQ模型参数通过严格的多阶段质量控制流程包括输入数据一致性校验、模型模拟不确定性分析和基于实地观测的交叉验证显著提升了数据在复杂下垫面条件下的精度与可靠性。这一数据特性使其能够更精准地揭示人类活动如生态工程、土地利用变化和气候波动对风蚀过程的影响因此在流域治理效益评估、防风固沙功能核算、区域生态安全格局优化以及高分辨率地球系统模型验证等领域具有独特的应用价值。参考文献[1]中华人民共和国生态环境部. 全国生态状况调查评估技术规范——生态系统服务功能评估: HJ 1173-2021[S]. 北京: 中国环境出版集团, 2021.[2]闫晴, 李菊艳, 张彩荣, 等. 基于 RWEQ 模型的土壤风蚀模数影响因素研究[J].Open Journal of Soil and Water Conservation, 2023, 11: 1.[3]邢丽珠, 张方敏, 邢开成, 等. 基于 RWEQ 模型的内蒙古巴彦淖尔市土壤风蚀变化特征及归因分析[J]. 中国沙漠, 2021, 41(5): 111.[4]蔺阿荣, 周冬梅, 马静, 等. 基于 RWEQ 模型的疏勒河流域防风固沙功能价值评估[J]. 干旱区地理, 2024, 47(1): 58-67.