水均衡法验证蒸散量计算的可靠性——以张掖盆地为例

蒸散量的计算方法有很多种,表面能量平衡系统(SEBS)是近年来应用较为广泛的计算蒸散量的方法之一。SEBS是应用卫星对地观测的可见光、近红外和热红外波段资料,结合实测气象数据或大气模式输出数据,根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量,从而估算地表相对蒸散的一种方法。将水文数据与遥感数据相结合,运用SEBS方法对张掖盆地的区域蒸散量进行了估算,并在水均衡原理的基础上,对蒸散量计算结果的准确性进行了验证。结果表明:SEBS方法计算的蒸散量与水均衡法计算出的蒸散量结果吻合较好,从而验证了SEBS方法计算盆地蒸散量的准确性。     

宁夏沿黄经济区蒸散量变化特征及水均衡方法验证

在干旱的内陆地区,蒸散是地表水和地下水主要的排泄方式之一,准确估算地表蒸散量为干旱区水资源合理开发利用、生态环境保护提供理论依据。基于MODIS遥感数据,应用SEBS模型估算了宁夏沿黄经济区2001—2014年的区域蒸散量,分析了其影响因素,并应用水均衡原理对蒸散量计算结果的可靠性进行了验证。结果表明:沿黄经济区的年蒸散量在2001—2014年间总体上是逐渐增加的,从2001年的434.27 mm增加为2014年的517.82 mm;研究区主要的蒸散量为耕地蒸散量,农业占据了全区近2/3的耗水量;SEBS模型与水均衡原理计算的蒸散量结果吻合度较高,很好地验证了SEBS模型计算区域地表蒸散量的可靠性。     

运用高分辨率ETM+数据计算区域作物蒸散

在太行山山前平原典型农区,对区域地表能量平衡及日蒸散模型进行了实证研究,且通过中国科学院栾城农业生态试验站田间实测资料对模型估算结果进行了有效性的验证。结果显示,采用LANDSAT 7ETM+的高分辨率数据结合地面同步的观测数据作为模型的输入变量,可以很好地估算农田的日蒸散量及能量平衡各分量。在典型农区,日蒸散量、NDVI的频率分布随作物生长季节的变化表现出一定的差异性。     

用卫星资料反演中国西北地区东部蒸散量的遥感模型

根据定西干旱气象与生态环境试验基地的麦田微气象观测和研究区的124个气象站常规资料,结合NOAA-16/AVHRR的资料,采用地表能量平衡算法的卫星遥感模型估算了中国西北地区东部4～8月的日蒸散量及其区域分布,并按气候和土地利用类型分别统计灌溉农田、干旱草地、冬春小麦农田、针阔混合林、常绿林和沼泽草甸等不同地表的蒸散量平均值和标准差,揭示了作物不同生育期自南到北由湿润的常绿林区至半干旱雨养农田直到干旱的荒漠地带的蒸散递减的分布特征.模型探索了卫星遥感无法得到近地层气温的难点,从而提高计算精度.经试验区54站蒸发皿推算的日蒸散量检验,相对误差为16.6%,与定西用LI500型CO₂/H₂O通量仪实测的日蒸散量误差仅16.2%.结果表明计算的蒸散量与实测值在整个试验区内有良好的一致性.     

基于MODIS数据的海流兔河流域蒸散量的计算

蒸散量是水均衡和能量平衡的重要组成部分, 对全球气候的演变和水资源评价及分析研究十分重要, 而准确估算蒸散量是当今研究热点之一.采用遥感模型, 基于表面能量平衡系统的原理, 选取了MOD09地表反射率和MOD11地表温度、辐射率数据, 并结合实测的气象水文资料对该流域蒸散量进行了估算.海流兔河流域2008年全年蒸散量结果为324.94 mm.这一结果在海流兔河流域, 用水均衡法得到了很好的验证.      

陆面蒸散的双源遥感模型及其在华北平原的应用

建立了一个计算陆面蒸散的双源遥感模型,利用多光谱和热红外遥感数据估算地表土壤缺水状况,并计算蒸散通量。本模型利用2000-2002年的13期Landsat TM和ETM+遥感数据计算了栾城地区1 000 km2范围的蒸散通量。通过与地面同步微气象观测值的对比,显示利用笔者建立的双源蒸散模型和简化的植被指数-地表温度梯形法确定土壤水分状况,在华北平原能够获得比较满意的计算结果。     

吉林省西部地表蒸散与土地利用/覆盖变化关系

地表蒸散作为地表水分平衡和能量平衡的重要组成部分,是土地利用/覆盖变化的一个关键驱动因素。地表蒸散量的大小影响土地利用变化过程;反过来,土地覆盖类型又控制地表蒸散量的大小。为了弄清它们之间的相互作用关系,揭示地表蒸散在生态环境变迁中的作用,基于地表能量平衡理论,计算了研究区1986、1996和2000年的蒸散量,并与对应年份的不同土地类型数据进行了叠加分析。结果表明,从1986年到2000年,研究区草地、沙地和盐碱地的蒸散量都在变大,其中以沙地蒸散量增长最快,草地次之,盐碱地增长最小,为土地类型向盐碱地和沙地转化提供了有利条件,在一定程度上说明了地表蒸散加剧了研究区生态环境恶化。     

黄河流域蒸散量分布式模拟

针对传统区域蒸散计算模型中净辐射及其各组成要素的计算直接采用国外经验公式或点上观测资料空间内插的不足,利用基于中国气象站观测资料建立的净辐射及其各组成要素的计算公式和遥感反演的地表反照率,以黄河流域作为研究区域,在考虑地形起伏和下垫面多样性等地表非均匀性因素的基础上,实现了黄河流域净辐射及其各组成要素的分布式模拟;在印证流域尺度存在蒸散互补相关关系的基础上,将净辐射、气温、水汽压等系列要素分布式拟合结果与基于区域蒸散互补理论的AA（Advection-Aridity model）模型耦合,实现了黄河流域蒸散量的分布式模拟。与基于水量平衡的黄河流域多年平均蒸散量空间分布图对照表明,二者趋势分布吻合很好,分区验证的最小相对偏差为1.14%,最大为26.80%,全流域平均相对偏差为1.50%,且分布式蒸散拟合结果更加细致地体现了蒸散量的空间变化情况。集成的区域蒸散分布式模型,以蒸散互补理论为基础,考虑了区域蒸散对近地层大气的反馈作用,仅以数字高程模型和常规气象站观测数据为输入项,应用方便。     

长江源区蒸散量变化规律及其影响因素

利用空间分辨率为1 100 m的NOAA遥感数据,运用表面能量平衡系统(SEBS)模型,结合当地气象站实际观测数据,计算了1991-2001年长江源区的蒸散量,运用线性回归的方法计算了源区各像素点的蒸散量变化趋势,统计分析了蒸散量的多年变化规律。运用地理信息系统技术分析了气温、地表温度、降水量和植被指数(NDVI)等主要因素对蒸散量变化的影响。研究结果表明,源区蒸散量以6.8 mm/a的速度增加。全球变暖引起的气温、地表温度的升高是蒸散量增加的主要原因;在空间分布上,河流左岸阳坡蒸散量增加,右岸阴坡蒸散量减小;降水量、植被覆盖度分别与蒸散量有很好的正相关关系,源区东南部降水量大,植被相对旺盛,蒸腾作用强烈,蒸散量大;西北部降水量小,植被生长稀疏,蒸散量较小。     

最大熵增地表蒸散模型:原理及应用综述

精确估算地表蒸散一直是地球系统科学中的难点问题。经典的蒸散模型大多建立在水汽输送及能量平衡约束等基础上,相关的基础理论研究进展缓慢。最大熵增地表蒸散(E-MEP)模型是在综合借鉴贝叶斯概率论、信息熵概念、非平衡态热力学理论和大气边界层湍流相似性理论的基础上,建立的全新地表蒸散理论框架,克服了经典模型的主要缺陷,包括:离散梯度模型不满足能量守恒条件,Penman模型针对饱和土壤,Penman-Monteith模型需要率定经验参数等。E-MEP模型具有3个显著特点:①同时给出地表(包括水面、雪面和冰面)蒸散量、感热通量和介质表面热通量,且在所有时间空间尺度上满足能量平衡方程;②模型公式中没有可调经验参数,不依赖于温度梯度和水汽梯度变量,不需要输入风速和表面粗糙度;③适用于任何土壤含水量和植被覆盖条件。由于E-MEP模型建立在坚实的数学物理基础上,并具有解析表达式,简单易用,其输入变量和模型参数少于传统蒸散模型使用。地表辐射、表面温度、表面比湿等模型输入变量易于实地观测获取,且可通过遥感反演获得。检验分析表明,E-MEP模型优于Penman和Penman-Monteith等传统蒸散模型。这一全新的地表蒸散模型已被用于大尺度地表水热的遥感反演和过程监测,并用于改进气候模式的参数化方案。     

吉林省1∶25万基础地质调查中遥感技术的应用

2004-2006年吉林省开展了吉林市等八幅数字区域地质调查。其任务书中提到：“充分收集研究前人区域地质和物、化、遥资料,全面完成测区1∶25万地质填图任务”。本文从应用角度出发,探讨了吉林省中等植被覆盖区遥感地质填图的工作流程,包括遥感数据种类选择、遥感数据处理、遥感地质解译等。     

区域蒸散发遥感估算方法及验证综述

蒸散发是地表水热平衡的重要参量,也是农作物生长状况和产量的重要指标。与传统的蒸散发计算方法相比,遥感技术经济、适用、有效,在非均匀下垫面的区域蒸散发监测上具有明显的优越性。系统回顾了5种常用的区域蒸散发遥感估算方法,包括经验统计模型、与传统方法相结合的遥感模型、地表能量平衡模型、温度—植被指数特征空间模型以及陆面过程与数据同化等,分析了这些模型的最新研究进展及各自的优缺点,并对地表蒸散发的地面验证方法进行了概述。最后简要分析了区域蒸散发遥感估算存在的问题,并展望了其未来发展趋势。多源遥感数据协同反演与非遥感参数遥感化、蒸散发模型改进与多模型集成、陆面过程与遥感数据同化、遥感蒸散发估算及地面验证中的尺度问题与空间代表性问题研究等将会是未来区域蒸散发研究中的重点发展方向。     

遥感技术应用于地表面蒸散发的研究进展

蒸散既是地表水分循环的重要组成部分,也是能量平衡的主要项。地表热量、水分收支状况在很大程度上决定着地理环境的组成和演变,清楚地认识蒸散发,对了解大范围内能量平衡和水分循环具有重要意义。目前,已发展了从 传统方法、模拟方法到遥感方法的很多种方法用于估算蒸散发。遥感方法以其能够获知大范围地表特征信息的优势为较准确估算地表蒸散发提供了可能,从而受到人们的日益重视。介绍了研究蒸散发的各种方法,并探讨了利用遥感方法研究蒸散发的优缺点和未来的发展前景。     

遥感结合地面观测估算陆地生态系统蒸散发研究综述

地面观测和遥感模拟作为陆地生态系统蒸散发研究的2种基本手段,有着各自的优缺点且存在互补性。因此,有效地将遥感和地面观测站点资料相结合,探讨陆地生态系统蒸散发的时空分布规律及不同尺度转换理论与方法,实现蒸散耗水地面观测结果的尺度扩展和生态需水量估算成为普遍关注的焦点。从遥感与地面观测结合确定陆地生态系统蒸散发入手,论述目...     

近20年三江平原地表蒸散发时空特征及驱动因素分析

分析地表蒸散发时空变化规律及驱动因素,对促进区域水资源的科学分配、做好生态系统水源保护具有重要意义。本文基于MOD16蒸散发遥感数据产品,采用趋势分析及显著性检验法,深入分析了近20年三江平原地表蒸散量的时空变化特征,根据Penman-Monteith公式选取与地表蒸散量（ET）相关的驱动因子,分析各驱动因子对地表蒸散量变化的影响,并构建岭回归统计模型,分析研究地表蒸散量变化的主要驱动因子及其相对贡献率。结果表明：近20年三江平原地表蒸散发（ET）年际起伏特征明显,整体呈上升趋势;研究区内91.53%的地区ET呈增加趋势,且ET分布的地域差异逐年缩小;年内ET呈单峰型周期性变化,季节差异性明显;研究区坡度对ET有正向影响,高程和风速对ET有负向影响;气温、日照时数、降水量及NDVI与ET均呈正相关性,其中降水量与ET相关性最为显著;构建岭回归驱动分析模型的决定系数R²为0.823,能够有效解释各驱动因素与ET的关系。模型计算结果表明：降水量和植被覆盖度对三江平原地表蒸散量影响较大,是影响地表蒸散量变化的主要驱动力。     

基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究综述

农田蒸散是农田土壤蒸发和作物蒸腾的总称,基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究是农业遥感领域重要前沿课题之一。经过30多年的发展,基于热红外遥感的遥感蒸散算法逐渐成熟并广泛应用于农业、气象以及水文等多个领域。简要回顾基于热红外遥感地表温度与空气温度温差的经验方法、地表能量平衡的单层和双层模型、基于热红外遥感数据源的彭曼公式以及遥感参数化的Priestley-Taylor模型等多种遥感蒸散模型的基本原理、核心算法以及存在问题等研究。针对这些方法的优缺点,指出了基于热红外遥感的农田蒸散估算方法在农业遥感中尚需解决的关键问题,并提出可能的解决途径。     

基于遥感信息的土地资源可持续利用研究

遥感信息是对自然界的反映，它具有宏观、动态、准确、快速的优点，可以及时提供动态数据。基于遥感信息，对吉林西部土地资源利用状况进行调查，运用主成分分析法，可以不损失或很少损失原有的信息，将原来个数较多而且彼此相关的变量转换为新的个数较少而且彼此独立或不相关的新变量。对土地资源可持续利用进行定量分析研究，指出土地利用中存在的问题，并提出吉林西部土地资源可持续利用发展模式。     

遥感技术估算干旱区蒸散发研究进展

遥感技术能够提供大范围地表特征参数的特点使其在干旱区蒸散发研究中得到广泛的应用。介绍了遥感技术求取干旱区地表特征参数（地表反照率、冠层叶面积指数、地表温度）的方法,并对遥感估算干旱区的主要计算模型做了概括和分析,最后提出了估算过程中主要存在的问题和未来发展的方向。