基于遥感的泾河流域日蒸散量估算

蒸散发是陆地水分和能量循环过程中的重要环节。利用遥感数据与传统蒸散发模型相结合的方法,对泾河流域2006年3—10月日实际蒸散量进行动态模拟,并利用LAS站实测数据对模拟结果进行了验证。结果表明:1)基于遥感的P-T方法估算地表实际蒸散发可获得较好的效果。2)泾河流域蒸散发空间上,总体趋势为"南高北低;东西两侧山区高,中部平原低";林地蒸散量最高,其次为农田,最低的是草地。3)时间上,泾河流域蒸散发呈单峰型分布,7月、8月份的蒸散发量最高。4)月均气温、月降雨量和月均植被指数与月均蒸散发量的相关系数分别在0.8,0.5,0.7左右,表明温度、降水和植被是影响泾河流域蒸散发的关键因素。     

延河流域潜在蒸散发的时空变化特征

[目的] 研究气候变化下潜在蒸散发（ET₀）的时空特征，为区域生态需水研究和水资源管理提供科学依据。[方法] 基于延河流域1978—2017年逐日气象资料，利用Penman-Monteith方法对ET₀进行计算，运用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt检验对ET₀时空变化特征进行分析，并通过Pearson相关性分析对ET₀变化的影响因子进行探讨。[结果] 延河流域年平均ET₀为923.53 mm，整体呈现上升趋势。月ET₀呈单峰分布，高值月份出现于5—7月。季节上ET₀表现为：夏季>春季>秋季>冬季，夏季、春季、冬季的ET₀呈上升趋势，秋季呈下降趋势，春季蒸散变化速率最大。空间上，ET₀呈现由西部向南部增加再向东南部减少的趋势。延安站蒸散量最大，志丹站蒸散量最小，除甘泉站外其他站点的ET₀均呈上升趋势，甘泉附近地区存在“蒸发悖论”现象，主导因子是日照时数、2 m高风速和降水量。ET₀变化率呈现东南高西北低的分布规律，延安站变化率最大，安塞站变化最小。平均温度、日照时数、相对湿度、气压、2 m高风速、降水量等气象因子的变化趋势和变化速率时空差异显著，同一气象因子对ET₀的影响程度具有时空差异，相同因子不同变化趋势的组合对蒸散发的影响具有显著差异。[结论] 延河流域ET₀变化与平均温度、日照时数、2 m高风速的变化为正相关关系，与相对湿度、气压、降雨量的变化为负相关关系，其中与日照时数相关最为密切。     

基于MOD16的北洛河流域蒸散发空间格局演变研究

[目的]探究北洛河流域地表实际蒸散发年际和年内的时空变化特征,为该区域的生态基准与生态需水量研究、退耕还林效果研究提供理论依据。[方法]基于北洛河流域2000—2014年MOD16遥感数据、气象数据、水文数据和2011年土地利用数据,采用流域水量平衡法、均值法、标准差法和线性趋势法进行蒸散发(ET)时空变化特征分析。[结果]流域年蒸散量在波动中缓慢上升,波动范围为395.4~517.4mm/a,15aET均值为446.74mm/a,年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,地表蒸散主要集中在5—9月,最高值出现在8月;经与北洛河流域的实测降水空间插值结果比较,MOD16-ET估算结果的相对误差均值为12.04%,相关系数达到0.81;流域内上游至下游的ET剖面线波动明显,呈不规则的"波动曲线"形态;流域内ET值年际变化空间分布特征明显,中游和上游地区以增加趋势为主,下游以减少趋势为主。[结论]近15a来北洛河流域蒸散发整体呈现增大趋势,主要驱动因素为人类活动,尤其是退耕还林和水土保持等工程的实施。     

石佛寺人工湿地芦苇群落蒸散发计算与分析

根据联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式及单作物系数法,以气象数据为基础计算了2009—2012年石佛寺人工湿地芦苇生育期蒸散发量及各月份蒸散发量的多年平均值。采用偏相关分析验证了芦苇蒸散发量的主要影响因子,并确定了各月气象因子存在的线性关系。结果表明,该地区芦苇实际蒸散发量呈逐年递减趋势,多年各月份芦苇实际蒸发量平均值5—9月分别为142.4,149,138.1,120.9,83.1 mm;相关性分析验证了影响芦苇蒸散发量的因子依次是净辐射,平均温度,风速,相对湿度。该文研究了芦苇全生育期的耗水规律,为该地区制定芦苇灌溉及芦苇湿地生态需水提供了依据。     

海河流域不同地貌气候变化时空分析

近百年来,全球气候变暖显著,潜在改变了区域水循环。过去50 a,海河流域气温增温明显,水分亏缺严重,影响了社会、经济的发展。为了探究海河流域气候时空变化特征,考虑了流域地貌差异性,将海河流域划分为山区、丘陵、平原3个区域进行研究。选用1958—2011年34个站点的8种气象要素资料,采用线性趋势法分析要素年际趋势;用M-K进行趋势显著性检验;用P-M公式计算流域潜在蒸散发并用Spearman法分析气象要素与潜在蒸散发之间的相关性,以探求海河流域子区域的时空变化规律和改变区域水循环的主要驱动力。分析结果显示,海河流域气候变化明显,气象要素时空变化具有显著的地带性、季节性和年际性特征。气温先下降后上升,山区升温速度较丘陵、平原快;流域降水呈整体下降,平原地区降水量降幅较山区、丘陵大;平均风速、日照时数、相对湿度均呈明显下降趋势;海河流域潜在蒸散发与相对湿度呈负相关,与日较差呈正相关。     

大凌河流域潜在蒸散发敏感性及变化成因分析

根据大凌河流域1978—2018年10个气象台站的基础气象资料,对流域内近40a蒸散发(ET0)及各气象要素变化趋势运用FAO56P-M估算法与M-K检验法研究,为更好的揭示驱动ET0变动的关键因子探讨了各要素敏感性。结果表明:大凌河流域1978—2018年ET0总体呈显著下降趋势,平均下降速率为12.2mm/10a,均值为1012.4mm/a,自东北向西南呈低-高-低的空间分布格局;太阳辐射与风速的下降趋势、最高与最低温度的上升趋势极显著,而相对湿度的改变相对较弱;按从弱到强的次序排列各要素敏感性为:最低温度<太阳辐射<风速<最高温度<相对湿度,ET0变化与相对湿度呈负相关,而与其它要素呈正相关;太阳辐射与风速为驱动ET0变动的负因子,相对湿度的降低、最高和最低气温的升高为正因子,贡献率最大和最小的要素为风速、相对湿度;大凌河流域ET0降低的主导因素为风速的降低。     

2000-2014年天山山区蒸散发时空动态特征

利用MODIS ET数据集中2000-2014年的地表实际蒸散发量产品,运用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析与Mann-Kendall检验和Hurst指数法,探讨了中国天山山区蒸散发的空间格局、空间异质性和时间变化特征及未来趋势预测.研究表明:(1) 2000-2014年天山山区蒸散发量总体较高,蒸散发量大于400mm的区域占总面积的49.172％.受降水量控制,ET在空间上有西部大东部小、北部大南部小的特点;受土地覆盖的影响,ET的高值区(＞400 mm)主要为山区的林地和草地,而低值区(＜200 mm)主要为稀疏植被区,不同土地覆盖的ET大小为:农用地＞林地＞草地＞稀疏植被.(2)近15a全区蒸散发变异程度不明显,以相对较低的波动变化为主,面积比例为45.140％,其中高波动变化的区域是受土地覆盖演变的影响.(3) 15 a间全区年均蒸散发量大致分布在305～387mm,呈波动变化,总体有减小趋势,变化率为-2.911 6mm/a.基于像元尺度的分析也表明全区ET以减小的变化趋势为主,面积比例为83.022％.天山山区蒸散发量的减小趋势,是区域降水量减少所致.(4)全区ET的Hurst指数均值为0.747,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为86.382％.未来全区蒸散发的变化趋势以持续性减小为主,面积比例为69.888％,其中15.589％区域的变化趋势无法确定.     

基于MODIS16的新疆干湿气候时空变化及影响因素

为研究新疆地区的蒸散发及湿润指数分布与变化情况,采用新疆52个气象站点2000—2013年逐日地面观测资料和MOD16产品数据,从蒸散发、湿润指数两个方面利用一元线性回归、倾斜率、变异系数、Hurst指数、湿润指数等方法,综合分析了新疆地区近14年干湿状况的变化特征。结果表明:（1）全疆年均蒸散发值空间分布大多处于40～830 mm,ET高值区大多分布在伊犁河谷及额尔齐斯河谷附近,全疆各站点ET平均值变化范围为178.29～214.87 mm,年均ET为197.49 mm,PET平均值变化范围为1 297.12～1 447.48 mm,年均PET为1 374.39 mm;（2）全疆ET倾斜率分布主要呈轻微减少趋势;（3）整体来看近14年新疆气候趋于湿润的变化趋势,各气象因子中,降水和相对湿度与湿润指数呈显著正相关,气温与湿润指数呈显著负相关。     

应用遥感技术研究贵州春季蒸散发空间分异规律

蒸散发量的估算对于灌溉策略、蓄水流失、水分平衡计算、径流预测和气象气候研究等都是不可缺少的因素。遥感（RS）和地理信息技术（GIS）的发展实现了蒸散发量的空间分布估算。利用1 km分辨率的MODIS影像数据反演的下垫面参数（如地表温度、反照率等）数据、日值的气象数据的空间插值结果数据及高程数据等基础信息数据,以贵州省典型喀斯特环境为研究区域,利用Penman-monteith蒸散发模型,在面的尺度上估算了连续两个月的日值蒸散发量,定量的描述蒸散发量的转化过程。通过蒸散发与相关因子的相关性分析,总结出贵州省影响蒸散发量时间动态、空间分布变化的主要影响因子和限制因子,进一步探索典型喀斯特生态环境的贵州省蒸散发量的变化规律。     

河西地区潜在蒸散发量变化及其敏感性分析

基于Penman-Monteith方程式计算了河西地区的潜在蒸散发量,应用气候倾斜率分析了主要气候因子的变化趋势,并基于湿润指数对河西地区地表干湿状况的时空变化特征进行了分析,基于情境假设法评估了潜在蒸散发量对各气象因子的敏感性。结果表明:1975—2012年河西地区最高温度和年均温度显著升高,而风速显著降低。随着海拔的升高,降水量和湿润指数均显著增加,潜在蒸散发量显著降低;平均风速和日照时间与潜在蒸散发量正相关,而相对湿度和平均气压为负相关。河西地区平均温度、平均风速、日照时间、相对湿度和气压变化能够引起潜在蒸散发量变化的百分比分别为41.1%,22.9%,19.1%,16.4%和0.5%。     

台湾泥岩恶地适生植物蒸发散模式之研究

盆栽植物蒸发散之量测不仅可作为植物水分需求之依据,且可配合相关理论推导之蒸发散物理模式,以量化小区域内温度、湿度等微气候之变化。本研究之目的在探讨二种台湾西南部泥岩地区之适生植物,其环境日射量、饱和蒸气压差与蒸发散之关系模式,而植物蒸发散量之量测方式则以重量差值法代表,并经由物理、数学理论推导与统计回归分析结果,所建立之蒸发散量(ET)最佳物理推估模式为日射量(Rs)与饱和蒸气压差(VPD)之线性函数。微气候因子之日射量、饱和蒸汽压差、土温及土壤水分含量等对二种植物之蒸发散量予     

塔里木河流域白杨农田防护林蒸散量计算模式研究

在综合分析气候、植物生物学特性和土壤湿度三方面因素的基础上,利用多年的白杨农田防护林试验资料,建立了塔里木河流域白杨农田防护林蒸散量的计算模式,并利用白杨林实际蒸散量的测量值,对模式进行了验证。结果表明,该模式计算精度较高,可以作为计算塔里木河流域白杨农田防护林蒸散量的一种方法而使用。     

不饱和土壤中可溶性甲醇迁移过程模拟

A combined model of solute transport and water flow was developed to simulate the migration of methanol, a soluble organic chemical, in unsaturated soil zone. The solute transport equation considered convective-dispersive transport in the liquid phase as well as diffusion in the gas phase. The effect of rainfall and evapotranspiration on transport was considered at the boundary conditions of the governing equations. Data on the characteristics of a loam soil and the climatic conditions in southern California were also introduced to compare the results with those from a study in the USA in which the profiles of methanol distribution and water content in the soil zone at different times had been depicted. This comparison showed that there was good agreement between the two studies. The results showed that methanol contamination reached a depth of about 250 cm after 8 760 h. In contrast, if rainfall and evapotranspiration were not considered, the depth was only about 140 cm. The model therefore confirmed that rainfall strongly affected solute transport.     

冬小麦灌溉随机模拟模型研究

为了考虑随机因素(气象因素等)对冬小麦灌溉的影响，用时间序列方法建立了蒸发蒸腾量的随机模型，并将其导入田间水量平衡方程，推导出冬小麦灌溉的随机模拟模型。将该模型用于商丘市李庄乡的冬小麦灌溉，其灌水量与实际情况较为符合，最大误差仅为4.7%，可用于制定冬小麦的灌溉计划。     

黑河下游胡杨林生态系统土壤蒸发模拟改进

水分是限制干旱、半干旱地区植被生态系统恢复的重要因素之一,合理量化长时间尺度下生态系统中的土壤蒸发量及其变化趋势,对于提高生态系统水资源利用效率具有重要意义。基于黑河下游额济纳绿洲七道桥胡杨林保护区实测数据,分析了胡杨林生态系统土壤蒸发和蒸散发的变化趋势及其与环境因子的相关性,通过Shuttleworth-Wallace模型和改进的双源模型中土壤蒸发的计算公式对其进行模拟,对比分析了二者的模拟精度及参数敏感性,结果表明：(1)土壤蒸发和蒸散发各月的日变化及整个试验期内的变化均呈先升高后降低的单峰变化趋势;(2)胡杨林生态系统土壤蒸发在蒸散发中所占比例的变化范围为30.2%～72.2%;(3)净辐射对土壤蒸发的影响最显著;(4)改进的双源模型中,土壤蒸发的计算公式可以不考虑复杂阻力参数的计算过程,且与传统的双源SW模型相比具有更高的模拟精度。研究提出了适用于干旱区森林植被生态系统中土壤蒸发模拟的双源优化模型,为土壤蒸发模拟提供了新的思路与方法。     

陆面潜在蒸散计算模型在甘肃省黄土高原的适用性研究

甘肃省黄土高原地区处于半干旱半湿润气候过渡区,潜在蒸散的准确估算是该区水资源评估的重要工作之一.运用西峰国家基准气候站1961-2006年气象资料,选用5种半干旱地区研究潜在蒸散普遍适宜的计算模型,以该区的蒸发量为参考,对各种计算模型进行了评估.结果表明,FAO Penman-Monteith(1998)模型与蒸发量相关性显著,均方差值小,稳定性高,是计算该地潜在蒸散的首选模型;其次为FAO PPP-17模型;Hargreaves模型所需气候因子较少,计算便捷,准确性较好,有一定使用优势;Priestley-Taylor模型计算值有一定参考意义,但在夏季与蒸发量的相关水平较低,在使用时还要作进一步地订正;24Radiation模型的夏季计算值与蒸发量的相关性不能通过假设检验,有一定的时间局限性,不宜作为该地区研究潜在蒸散的计算模型.     

地下水对农田腾发过程作用研究进展

在地下水浅埋区地下水参与和影响了SPAC系统的水分、生物、化学等过程。文中从研究方法、试验和模型3个方面论述了地下水对农田腾发过程作用研究的进展情况和发展趋势。分析认为,应把地下水层和SPAC作为一个整体系统,从野外试验入手,研究地下水浅埋条件下地下水参与SPAC系统水分过程、生物过程和化学过程的机理,为发展节水农业提供理论依据     

台湾泥岩地区刺竹林之微气候模式

以野外土壤立地条件而言,植物环境的微气候,不仅会影响植物之发育与生长,亦能作为仿真野外现场之试验用。因此,如何量化微气候之变异与植物生理反应之关系,对土壤贫瘠之泥岩地区植物之生长就显得格外重要。探讨泥岩地区盆栽植物之微气候影响因素,并以蒸发散量模式量化这些因子。并由此盆栽之试验结果,推衍至大面积不同植群之微气象量化模式。以台湾西南部泥岩地区之刺竹植物为例,推演微气候能量平衡模式,以描述植物蒸发散及其周围温湿度、叶温及日射等环境微气象因子之变化,并以实测数据验证比较不同模式之适称性与预测性能。由野外实测值与模式之预测值比较结果,经统计残差分析显示此模式合乎物理之合理性。对于刺竹覆盖植物之微气候蒸发散预测模式,此模式的显著误差出现于日照迅速变化时段或极端温湿度变动大时。     

额济纳绿洲草地蒸散系数研究

联合国粮农组织推荐的蒸散计算方法中,蒸散系数是计算实际蒸散必不可少的参数。本文从蒸散系数的定义出发,在2005年额济纳绿洲生长季连续观测的基础上,运用波文比能量平衡法计算额济纳绿洲草地的实际蒸散量,利用FAO 56Penman-Monteith模型计算草地的参考蒸散,将实际蒸散与参考蒸散相除即得到额济纳绿洲草地的蒸散系数。通过研究发现:生长季草地的蒸散量(ETc)为446.96mm,从生长季初期开始,草地的蒸散量开始增加,在6月后半月达到最大值6.724mm/d,此后蒸散量开始快速下降,在生长季末期达到最低值1.215mm/d;蒸散系数(Kc)呈现出与蒸散量(ETc)相同的变化趋势,自生长季初期开始蒸散系数快速上升,在6月后半月达到生长季最大值0.623,之后随着草地生长减缓,蒸散系数快速下降,直至生长季末期草地停止生长。对额济纳绿洲草地蒸散系数的计算可以为该地区准确估算草地生态需水量提供依据。     

GFDL-ESM2M气候模式下京津冀地区未来潜在蒸散量时空变化

为探究未来潜在蒸散量时空变化特征,该研究以京津冀地区为例,基于美国GFDL提供的GFDL-ESM2M全球气候模式,得到京津冀地区92个格点2000-2050年的平均气温、最高气温、最低气温、太阳总辐射、平均相对湿度和近地面平均风速,应用Penman-Monteith公式计算京津冀地区未来92个格点的逐日潜在蒸散量(ET0),分析其时空分布特征及其与气象要素的相关关系。结果表明:未来年ET0总体呈增加趋势,RCP8.5情景下ET0上升速度最快,且随着时间推移增幅越来越大。夏季ET0增长速度最快,其次为春季、秋季与冬季,意味着未来ET0季节差异将愈加明显,可能出现更为严重的季节性干旱。ET0空间分布呈由西南向东北逐渐递减趋势,其中中部地区增速最快,增长趋势由中部向南北递减。不同气候情景下平均气温均呈逐年上升趋势,风速、太阳总辐射略微上升,而相对湿度下降。ET0与太阳总辐射的相关系数最大,呈由东北向西南递增趋势,其次为最高气温,呈由西北向东南递增趋势。ET0与相对湿度变化呈显著负相关,相关系数绝对值呈东北向西南递增趋势,ET0与风速相关度不明显。该研究可为农业需水预测与灌溉管理、科学应对气候变化提供基础支撑。