地形效應(yīng)下的區(qū)域蒸散遙感估算.pdf

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1、第26卷第10期2182010年10月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報TransactionsoftheCSAE、，01．26No．10Oct．2010地形效應(yīng)下的區(qū)域蒸散遙感估算高永年1，高俊峰1，張萬昌2，夏霆1，3(1．中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008；2．南京大學(xué)水科學(xué)研究中心，南京210093；3．南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210002)摘要：在地表起伏地區(qū)，由于受到坡度、坡向等的影響，地表能量通量表現(xiàn)出與水平地表不一樣的特征，為了定量表征起伏地表條件下的蒸散格局，以位于陜甘寧交界區(qū)的華池縣、慶城縣、鎮(zhèn)原縣、西峰區(qū)和合水縣為研究區(qū)，從能量平衡原理入手，對各能量通量進(jìn)行了量化計算，并著重考

2、慮了蒸散的能量來源即地表凈輻射的地形效應(yīng)；同時，針對研究區(qū)地表特征，確定了土壤熱通量的計算方案和感熱通量的參數(shù)化方案，如零平面位移、動量粗糙長度、熱量粗糙長度、動量和熱量的穩(wěn)定度校正項等算法；在此基礎(chǔ)上，計算了研究區(qū)的瞬時蒸散，計算結(jié)果表明采用的蒸散遙感估算方案與改進(jìn)的N’95二源模型法估算的蒸散兩者之間的相關(guān)系數(shù)為0．9801，擬合決定性系數(shù)為0．9606，且擬合直線坡度為0．9301，接近于1，間接說明本蒸散遙感估算方案切實可行，適合地表起伏地區(qū)蒸散的遙感估算。關(guān)鍵詞：蒸散，地形，遙感，能量平衡方程doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．10．037中圖分類號：

3、P332．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002—6819(2010)-10—0218一06高永年，高俊峰，張萬昌，等．地形效應(yīng)下的區(qū)域蒸散遙感估算[J】．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(10)：219一223．GaoYongnian，GaoJunfeng，ZhangWanchang。eta1．Estimationofregionalevapotranspirationbyremotesensingdataconsideringtopographiceffects[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(10)：218—223．(inChinesewithEnglishab

4、stract)0引言陸面蒸散是陸地表層水循環(huán)中最大，最難估算的分量，同時也是陸面過程中地氣相互作用的重要過程之一uJ。隨著觀測手段不斷提高和對大氣邊界層湍流場認(rèn)識的深化，出現(xiàn)了多種蒸散的計算方法【2。J，其中利用遙感技術(shù)進(jìn)行蒸散估算較其他手段和方法而言具有快速、準(zhǔn)確、大區(qū)域尺度及地圖可視化顯示等特點，近年來得以快速發(fā)劇引。目前，利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域蒸散估算的途徑主要可分為4類，即簡單經(jīng)驗法、能量平衡法、FAO56作物系數(shù)法和SVAT模型法。能量平衡法已成為遙感估算蒸散的主要途徑之一，利用能量平衡原理計算地表蒸散主要是先計算地表凈輻射、感熱通量和土壤熱通量各分項值，然后采用求差的方式獲得區(qū)域蒸散

5、量。蒸散的遙感估算目前主要集中在平坦地區(qū)上，然而我國地域廣闊，地表起伏十分顯著，在這種地表起伏的復(fù)雜地形區(qū)，由于受到坡度、坡向等的影響，地表能量通量表現(xiàn)出與水平地表不一樣的特征，如蒸散的能量來源即地表凈輻射不僅隨著海拔高度而變化，而且陰、陽坡接收到的太陽輻射的差異也很大，這就直接影響到土壤熱通量、感熱通量和潛熱通量的數(shù)值大小和空間分布特征，從而影響到實際蒸散估算值的大小和空間分布，收稿日期：2010-03．18修訂日期：2010-09．23基金項目：國家水體污染控制與治理科技重大專項(2008ZX07526枷2．08)：國家“973”項目(2006CB400502)作者簡介：高永年(1977一

6、)，男，安徽郎溪人，助理研究員，博士，主要從事流域牛態(tài)水文遙感和GIS區(qū)域建模等方面的研究。南京中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，210008。Email：yne,ao@aie,las．∞．m因此，在利用遙感影像特別是高分辨率影像估算復(fù)雜地形區(qū)地表蒸散時必須考慮地形效應(yīng)的影響。在蒸散遙感估算中，考慮地形效應(yīng)的相關(guān)研究相對較少，代表性的有Gao等【4J在估算潮河上游流域蒸散時，引入太陽入射角余弦進(jìn)行地表太陽輻射的估算；本文在借鑒Gao掣4】研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮太陽直接輻射、天空散射輻射、鄰域地表(adjacentsurface)反射輻射和凈長波輻射的地形效應(yīng)，并以位于陜甘寧交界區(qū)的華池縣、慶城

7、縣、鎮(zhèn)原縣、西峰區(qū)和合水縣為研究區(qū)，探討地表起伏條件下的蒸散遙感估算，以期為復(fù)雜地形條件下生態(tài)水文過程研究以及水資源管理等提供依據(jù)。1研究方法1．1研究區(qū)概況研究區(qū)為地處陜甘寧交界區(qū)的華池縣、慶城縣、鎮(zhèn)原縣、西峰區(qū)和合水縣5縣區(qū)，地理位置介于東經(jīng)106。40’4”～108。46’49”，北緯35059’3l”～36053’48”之間。研究區(qū)地面起伏較大，地面高程介于904～l370m之間，平均高程