石羊河流域1960～2009年参考蒸散量与蒸发皿蒸发量变化特征

以石羊河流域5个气象站点1960～2009年逐日气象资料为基础,从估算模型和统计角度计算分析了该流域参考蒸散量及蒸发皿蒸发量的变化趋势和变化原因。结果表明：过去50 a石羊河流域蒸散发呈增加趋势,个别站点达极显著水平（p＜0．01）,1960～2009年和1970～2009年不同时段的选择对分析结果有一定的影响。估算模型理论分析认为桑斯威特法计算的参考蒸散量变率主要由气温决定,蒸发皿蒸发量和彭曼蒙蒂斯公式计算的参考蒸散量变化则是辐射、气温、风速及空气饱和差共同作用的结果,而相关分析和突变检验的分析结果验证了上述结论,并得出过去50 a石羊河流域蒸发皿蒸发量和彭曼蒙蒂斯公式计算的参考蒸散量变化的主要决定因素是空气饱和差。     

基于遥感技术的两种区域蒸散估算方法的应用比较

蒸散发的估算在区域能量平衡和水分循环研究中具有重要意义.本文利用NOAA/AVHRR卫星资料、常规气象观测站和区域加密自动气象站观测资料,采用能量平衡单层模型和蒸散系数模型估算了陕西关中渭北生长季的潜热通最.结果表明,两种模型都能较好地反映出蒸散与研究区域土地利用和植被覆盖间的密切关系;造成这两种模型估算蒸散结果差异的...     

利用MERIS和AATSR资料估算黄土高原塬区蒸散发量研究

基于陆面能量平衡原理,通过对搭载在欧洲空间局环境卫星(Environmental Satellite,ENVI-SAT)上中分辨率影像光谱仪(Medium Resolution Imaging Spectrometer,MERIS)2005年6月7,11和27日的遥感观测资料进行大气纠正等预处理后,得到估算瞬时蒸散发量所需要的地表反照率和植被覆盖度等值,并利用分裂窗法和ENVISAT上搭载的先进的沿轨迹扫描辐射计(Advanced Along-TrackScanning Radiometer,AATSR)的观测资料进行了地表温度的反演,进一步估算出黄土高原塬区午间瞬时净辐射、感热通量和土壤热通量。结合与卫星遥感观测资料同期研究区域气象站的太阳辐射、气温、日照时数和风速等气象要素资料,充分考虑到植被冠层和陆地表面对蒸散发量的不同影响,发展了一个可以估算陆面潜热的简化模型,并将瞬时蒸散发量转化为日蒸散发量。对卫星遥感估算的潜热通量,利用黄土高原塬区陆面过程野外观测试验(Loess Plateau land surface process field Experiments,LOPEXs)的地面通量观测资料进行验证,结果表明:二者最大相对差异为10.9%,最小相对差异为4.8%,并对差异误差产生的原因进行了分析和探讨。     

用Priestley—Taylor公式估算作物农田蒸散量的研究

利用田间试验资料，综合考虑了影响农田蒸散的气象，作物和土壤因素，并以Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ－Ｔａｙｌｏｒ公式为基础，建立了不同作物（棉花、玉米冬小麦）的农田散估算模型。该模型仅需常规气象和农业气象资料，计算简便，具有一定的实用价值。     

基于地下水位变化的荒漠河岸林蒸散估算

深根植物生长季蒸腾耗水是河岸林消耗地下水的主要方式之一,是荒漠绿洲水分循环的重要环节,因而有效估算荒漠河岸林蒸散对于河岸林管理具有重要的意义。本研究利用地下水位日波动方法对额济纳绿洲荒漠河岸林进行了蒸散估算研究,结果表明基于地下水日波动方法估算得到的七道桥胡杨林蒸散量与涡度相关和FAO-PM方法得到的蒸散结果变化趋势较为一致,且显著相关,说明地下水位日波动方法可以用于估算极端干旱的荒漠河岸林下的植被蒸散发量。最后探讨了考虑植物夜间蒸腾的地下水位日波动方法,新方法的蒸散估算较原始地下水位日波动方法的蒸散估算占涡度观测蒸散的比例从70%提高到了90%。     

遥感蒸散模式综评

遥感蒸散模式即是根据遥感得到的植被红外表面温度等一系列有关资料,对大范围下垫面的平均蒸散进行估算的能量守恒模式.估算蒸散的方法较多,可分为直接测量法和间接测量法,前者包括涡度相关法,可直接测量感热、潜热通量等,以及称重法测量蒸发量;后者包括能量平衡法、综合法、空气动力学方法,水分平衡法及经验法.但这些方法大都是利用点上的资料估算蒸散,由于点上资料的地区局限性、仪器精度或观测技术问题,利用上述方法难以准确估算大范     

广东省干旱逐日动态监测指标简介

根据土壤水份平衡原理,采用逐日气象资料建立逐日土壤水份模拟模型。模型为2层模型,假定上层土壤最大有效含水量为30mm,下层土壤最大有效含水量为250mm,逐日土壤水份计算包括补水和失水过程。1）补水过程：降水量优先补充上层土壤,达到其最大有效含水量后,多余降水补充下层土壤,下层土壤达到其最大有效含水量后,多余水份产生径流;2）失水过程：实际蒸散是可能蒸散和土壤干湿程度的函数,可能蒸散采用世界粮农组织（FAO）推荐的Penman—Monteith修正公式计算。在上层土壤中蒸散以可能速率发生,直到耗尽所有卜层土壤水份,不足部分从下层土壤中散失,下层土壤实际供水量取决于前一日末的下层土壤有效含水量。     

1960-2013年中国地表潜在蒸散发时空变化及其对气象因子的敏感性

基于中国107个气象站点的常规观测资料,采用Penman-Monteith公式计算了1960-2013年的逐日潜在蒸散发（ET0）,分析了中国5大区域的ET0对最高温度、最低温度、2m风速、日照时长、平均气压、相对湿度和地表温度的敏感性及其分区特征。结果表明：（1）模拟的从1960-2013年平均ET0和与蒸发皿蒸散发量之间的比值为0.55,各逐站点的ET0与蒸发皿蒸散发的相关系数为0.84-0.98（剔除观测值为0的情况的样本）之间和0.42-0.81（未剔除观测值为0的情况的样本）。（2）本研究中模拟的ET0以6.75mm/10a的速度呈现出下降的趋势。敏感性分析表明,在1960-2013年间的全国范围内,最高气温和最低气温分别增加0.68℃和1.54℃,相应地导致ET0增加12.81mm和14.13mm;风速减少0.51m/s,日照时长减少0.61h,相对湿度减少2.84%,将分别导致蒸散量减少48.08mm,21.5mm,204.49mm,这能很好的解释“蒸发悖论”问题。（3）对中国不同地理分区的ET0,在东北区域、华北区域、和西北区域,蒸散量最敏感的气象因子是相对湿度,其次是风速;在西南区域和华中和华东区域,蒸散量最敏感的气象因子是相对湿度,其次是日照时长。     

基于MODIS遥感产品估算西北半干旱区的陆面蒸散量

在中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据产品的基础上,使用MODIS地表温度替代净辐射及蒸散模型中的气温进行计算,并利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)的实测资料对模型进行修正。将模型修正前后估算的SACOL站和定西干旱气象与生态环境试验站(定西站)的净辐射和蒸散与实测值进行对比。结果表明,MODIS的白天\夜间地表温度与日最高\最低气温之间具有很好的相关性,相关系数都超过0.75,使用其替代气温进行净辐射和蒸散的估算是可行的,且各参数具有明确的物理意义。通过比较模型估算值与地面通量观测站的实测值发现:使用实测资料对模型进行修正后,净辐射和蒸散的估算结果较修正前有了明显的改善。净辐射估算值与实测值之间的均方根误差减小到25.93 W·m~(-2);修正后模型估算的SACOL站和定西站蒸散更接近于实测值,均方根误差分别减小到0.81 mm和0.68 mm,相关系数都增加到0.6以上,通过了0.01显著性水平检验;且遥感估算的区域蒸散分布特征与地表覆盖特征相符,说明利用修正后模型估算的净辐射和地表蒸散是合理的,由于这种估算净辐射和蒸散的模型不需要任何实时地面资料的辅助,可以为观测资料缺乏地区的辐射及蒸散研究提供一种新的思路。     

利用区域气候模式RIEMS产品分析日蒸散量及其影响

利用区域气候模式RIEMS输出的各种气象参数,采用了BEF等4种不同方法计算了沂沭河上游流域的潜在蒸散量,并与该流域6个气象站实测蒸发数据计算的陆面潜在蒸散量进行了比较。结果表明,根据平均偏差、平均绝对偏差、均方根差和相关系数指标的综合判断,该4种方法的估测精度从高到低依次为双线性曲面回归经验函数法(BEF)、Hargreaves-Samani(Harg)法、Pristley-Tayler(P-T)法和Penman-Monteith(P-M)法。在时间序列上,4种方法计算的逐日蒸散量与观测值呈相同的变化趋势,但计算值在蒸散发最强、最弱和降水最多、气温最高的7-9月有较大差异。BEF法估测的精度最高,与观测值最接近,Harg法、P-M法和P-T法都有明显的偏高现象。BEF法只需要较少的参数就能得到较高的估测精度,因此可作为利用区域气候模式RIEMS产品计算沂沭河流域蒸散量的首选方法,进而为RIEMS模式中耦合的陆面水文过程模型TOPX提供满足精度要求的日蒸散量驱动参数。     

非均匀陆面条件下区域蒸散量计算的遥感模型

非均匀陆面条件下的区域蒸散计算是一个复杂的问题。文中首先在利用遥感资料求取地表特征参数 (如植被覆盖度、地表反照率等 )的基础上 ,建立了裸露地表条件下的裸土蒸发和全植被覆盖条件下植被蒸腾计算模型 ,然后结合植被覆盖度 (植被的垂直投影面积与单位面积之比 )给出非均匀陆面条件下的区域蒸散计算方法。实测资料验算表明该模型具有较高的计算精度。文章最后利用该模型对中国北方地区的蒸散量进行了计算 ,并对该研究区蒸散的特点进行了分析     

ET的遥感监测与流域尺度水资源管理

在水资源短缺、水环境质量恶化的形势下,为实现流域的真实节水,需要以卫星遥感监测的ET(蒸发蒸腾量)为依据,进行流域水资源的有效管理。这是一个新的理念和方法。文中综述了当前国际上几种较先进的遥感监测ET的方法。其中“陆面能量平衡算法(SEBAL)”,由于物理基础较好,近十多年来在许多国家有成功的业务化的应用,已被“GEF海河流域水资源和水环境综合管理”项目采用,以计算从日到季和年,从每个县每种土地利用到全流域的ET分布。以2002年的预分析为例介绍了有关结果。讨论了SEBAL的不足之处及改善意见。     

Regional estimates of evapotranspiration over Northern China using a remote-sensing-based triangle interpolation method

Regional estimates of evapotranspiration (ET) are critical for a wide range of applications. Satellite remote sensing is a promising tool for obtaining reasonable ET spatial distribution data. However, there are at least two major problems that exist in the regional estimation of ET from remote sensing data. One is the conflicting requirements of simple data over a wide region, and accuracy of those data. The second is the lack of regional ET products that cover the entire region of northern China. In this study, we first retrieved the evaporative fraction (EF) by interpolating from the difference of day/night land surface temperature ( T ) and the normalized difference vegetation index (NDVI) triangular-shaped scatter space. Then, ET was generated from EF and land surface meteorological data. The estimated eight-day EF and ET results were validated with 14 eddy covariance (EC) flux measurements in the growing season (July-September) for the year2008 over the study area. The estimated values agreed well with flux tower measurements, and this agreement was highly statistically significant for both EF and ET (p <0.01), with the correlation coefficient for EF (R2 =0.64) being relatively higher than for ET (R2 =0.57). Validation with EC-measured ET showed the mean RMSE and bias were 0.78 mm d-1 (22.03 W m-2 ) and 0.31 mm d-1 (8.86 W m-2 ), respectively. The ET over the study area increased along a clear longitudinal gradient, which was probably controlled by the gradient of precipitation, green vegetation fractions, and the intensity of human activities. The satellite-based estimates adequately captured the spatial and seasonal structure of ET. Overall, our results demonstrate the potential of this simple but practical method for monitoring ET over regions with heterogeneous surface areas.     

宁夏南部区域蒸发(散)量遥感估算方法

在利用LANDSAT-7 ETM 卫星遥感资料求取地表特征参数的基础上，将地表分成6类，结合常规气象观测资料，分类别计算，最后综合得出宁夏南部区域蒸发(散)量，并对结果进行分析验证。     

干旱半干旱区非均匀地表区域能量通量的卫星遥感参数化

卫星遥感在估算非均匀地表区域能量通量时有其独到的作用。文中介绍了利用Landsat TM资料估算非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)量的参数化方案、研究结果和存在的难点问题。并提出了解决问题的可能途径。     

Remote sensing land surface wetness by use of TRMM/TMI microwave data

Summary The water cycle analysis is the most important part of the GEWEX project. In the water cycle analysis, the land surface wetness information plays an important role. TRMM/TMI is a new kind of microwave image unit, and has great potential application in land characteristics analysis, especially in remote sensing of land surface wetness information and the monitoring of flood and drought situations. In this study, the wetness index analysis method was used to analysis surface wetness during the summer of 1998 over Boyang and Tongting lake area in China, and we retrieved the land surface emissivity over the same area to estimate the land surface wetness. To accomplish this, we have first studied the TRMM/TMI forward characteristics. By using the VIDSORT model, we developed wetness indexes BWI by combining three window channels of TRMM/TMI. According to our analysis results, the wetness BWI10 are better than the other indexes. So we use the best wetness indexes (BWI10) sensitive to the land surface wetness changes to do our flood classification and monitoring. In our calibration/validation test, the data from the China L-SAR (located on an airplane) and the Canadian Radar-SAR aboard on the Radarsat were used. At the same time we also have tried to retrieve the surface microwave emissivity from the TMI data. We use the emissivity product to estimate the land surface wetness, and we also got a good result. Future work will focus on investigating possible improvements to the algorithm and extending the testing of the algorithm to other regions. Received October 10, 2001 Revised December 18, 2001     

基于温度的参考作物蒸散量计算方法的适用性评价

参考作物蒸散量是表征气候干湿程度、植被耗水量、生产潜力及水资源供需平衡的重要指标之一。以海口和敦煌两个气候相差较大的站点为例,利用Irmark-Allen、Hargreaves、Jensen-Haise 3种基于温度的ET 0计算方法,计算了 2013 2015 年两个站点的参考作物蒸散量,以FAO98 Penman-Monteith方法计算所得结果为标准,依据相关系数(R)及其显著性(P)、均方根误差(RMSE)和平均偏差(MBE)等量化指标,分别对3种方法计算结果在两个站点月和日序列的适用性进行评价,并对这3种方法进行本地化修正优化和检验。结果表明:本地化前,Irmark-Allen方法在海口的计算与Penman-Monteith的偏差最小且相关性好( R =0.97, P <0.01,RMSE=0.38 mm/d,MBE=-0.01 mm/d),其他两种方法均高估。3种基于温度的ET 0方法在敦煌都有很大的误差,其中Irmark-Allen方法在夏季偏低,在冬季偏高;Hargreaves方法整体偏高;Jensen-Haise方法在冬季不适用,出现无效负值,而在其他时段偏高。本地化后,3种基于温度的ET 0方法在两个地区都得到明显改善,其中Jensen-Haise方法在海口效果最好( R =0.96, P< 0.01,RMSE=0.61 mm/d,MBE=0.003 mm/d),在敦煌效果也是最好的( R =0.96, P <0.01,RMSE=0.69 mm/d, MBE=-0.02 mm/d)。     

基于碳水通量耦合原理改进Penman-Monteith蒸散发模型

陆地蒸散(ET)涵括地表和潮湿叶片的蒸发和植物的蒸散发,是陆地水循环的重要组成部分。Penman-Monteith方程是估算陆地蒸散的重要方法,方程中的叶片或冠层气孔导度是提高估算精度的关键因子。根据碳水循环的耦合原理,植物光合作用模型可用于估算叶片或冠层气孔导度。植物光合作用模型可分为三类:1)使用总冠层导度的大叶模型(BL),2)区别阴、阳叶冠层导度的双大叶模型(TBL),3)区别阴、阳叶叶片导度的双叶模型(TL)。与这三类光合作用模型相对应,衍生出基于不同导度计算方法的三种蒸散估算模型。三种蒸散模型之间的主要区别在于是否进行从叶片尺度到冠层尺度的气孔导度集成。这三种模型中,双叶模型使用叶片尺度的气孔导度,集成度最低。反之,大叶模型使用冠层尺度的气孔导度,集成度最高。由于在Penman-Monteith中,蒸腾和气孔导度之间的关系是非线性的,气孔导度的集合会导致负偏差。因此,与通量测量相比,大叶蒸散模型的估算偏差最大,而双叶蒸散模型的估算偏差最小。     

Evaluation of SEBS for estimation of actual evapotranspiration using ASTER satellite data for irrigation areas of Australia

Spatial knowledge of land surface evapotranspiration (ET) is of prime interest for environmental applications, such as optimizing irrigation water use, irrigation system performance, crop water deficit, drought mitigation strategies, and accurate initialization of climate prediction models especially in arid and semiarid catchments where water shortage is a critical problem. The recent drought in Australia and concerns about climate change have highlighted the need to manage water resources more sustainably especially in the Murrumbidgee catchment which utilizes bulk water for food production. This study deals with the application of a Surface Energy Balance System (SEBS) algorithm based on Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer (ASTER) data and field observations has been proposed and tested for deriving ET over Coleambally Irrigation Area, located in the southwest of NSW, Australia. We have used 12 ASTER scenes covering the time period of 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, and 2009 for estimating the actual ET over the study area. To validate the proposed methodology, the ground-measured ET was compared to the ASTER-derived actual ET values for the study area. The derived ET value over the study area is much closer to the field measurement. From the remote sensing results and observations, the root mean square error is 0.89 and the mean absolute percentage difference is 2.87 %, which demonstrate the reasonability of SEBS ET estimation for the study area.