利用SEBAL模型对沙拉沐沦河流域蒸散发的分析

以2001年7月10日的MODIS数据为数据源,采用基于地表热量平衡的SEBAL模型估算位于半干旱地区的沙拉沐沦河流域的实际蒸散发量,综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表温度、植被指数、高程、坡度和坡向的关系。结果表明:该流域的夏季日实际蒸散发量空间差异比较大,从0mm到6.57mm,平均蒸散发约2.90mm;蒸散发的空间分布不均匀,流域边缘林地覆盖区的蒸散发最高,中部和流域出口所在的草地、耕地分布区相对较低。实际蒸散发量与地表温度和归一化植被指数高度线性相关;不同的土地利用类型具有不同的日平均蒸散发量,林地的日平均蒸散发量最高,其次为耕地,建设用地最低。     

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究

为研究干旱半干旱区蒸散发量,以新疆为研究区域,基于地表能量平衡,依据地表温度与反照率关系确定蒸发比,利用MODIS影像遥感估算新疆地区的蒸散发量。通过野外验证,模拟蒸散量与涡度相关仪野外观测量一致,平均误差在0.40mm/d。在干旱区,蒸散发量与降水的相关性在82%,与气温的相关性分别为46%。通过模型反演,2005年研究区在空间上以裸土蒸发为主,蒸发量在0-2mm/d之间,主要在塔里木盆地、准噶尔盆地和吐鲁番盆地,而蒸散发量较高地区主要为天山山脉下垫面为林地草地和平原绿洲农田区域,蒸散发量最大达6mm/d。     

最大熵增蒸散模型在中国区域的应用及时间尺度对比分析

为解决传统蒸散发计算中模型参数、模型缺陷和不确定性等问题，基于最大熵增蒸散发（MEP）模型的模型假设，针对我国不同植被覆盖下的蒸散发（潜热）通量进行估算，并分析半小时、日、周、月等不同时间尺度下的模型表现，以期获得适合我国区域的蒸散发计算方法。结果表明：MEP模型具有较好的模型计算表现，与多个站点的涡度相关实测数据较为接近；MEP模型在半小时尺度上应用更优，所有站点的潜热通量平均决定性系数（R²）为0.75，周、月尺度上潜热通量精度较显热通量高。对MEP模型的两个输入参数（表面温度和比湿）分析表明，表面温度对预测结果影响较大。MEP模型精度高且具有所需输入参数少的优势，研究结果可用于对各种植被覆盖地表的蒸散发估算。     

GLDAS数据产品在渭河流域潜在蒸散发模拟中的应用研究

蒸散发量是水资源管理的一个重要参数,目前的蒸散发模型中需要的大量气象参数,一般都是通过气象站点数据插值得到,对于缺资料和无资料地区有巨大的局限性。文中在对GLDAS气压、气温和风速数据产品年、月、日尺度进行有效性分析的基础上,将其应用于渭河流域潜在蒸散发模拟研究中,模型选用Penman-Manteith公式,对渭河流域2006-2009年日尺度上的潜在蒸散发时空结构进行了定量分析。结果表明:GLDAS数据产品精度较高,完全满足蒸散发研究的需要,较地面气象站点观测,具有较好的时空连续性,在全国性及区域性蒸散发模拟中具有较好的应用前景。     

基于辐射的潜在蒸散发量估算方法在黑河流域的适用性分析

准确估算流域潜在蒸散发量(PET)具有重要意义。文中基于黑河流域16个国家基本气象站1990～2000年的历史气象数据,利用FAO56-PM法和其它6种基于辐射的PET估算方法,对各站点PET进行估算。以PM法的计算结果作为标准,对6种方法进行参数校正,并对其估算精度进行评价。结果表明:采用初始参数时,Hargreaves法在黑河流域的PET估算精度最高。经过参数校正,Makkink法估算PET的精度最高。因此,在计算黑河流域PET时,推荐使用经过参数校正后的Makkink法。     

叶尔羌河流域绿洲蒸散量的遥感估算

以谐波法与双源遥感蒸散模型TSEB的耦合算法为基础,将模型反演的瞬时潜热通量扩展到日、月、年等时间尺度,并应用于新疆叶尔羌河流域绿洲。利用MODIS数据,结合地面气象资料,模拟分析了叶尔羌河绿洲2007年耗水的年内过程、区域分布以及不同土地利用的耗水比例。尽管该遥感方法只考虑地表能量平衡,但所模拟的绿洲年耗水总量与水量平衡法的估算结果接近,不同土地利用类型的蒸散量与类似山区来水条件下绿洲散耗型水文模型的模拟结果比较接近,表明该方法可以用于绿洲的耗水分析,估算结果可为绿洲水资源配置提供科学依据。     

近30年来甘肃气候变化趋势及其对干湿状况的影响

以1971-2000年甘肃地区33个气象台站的观测数据为基础,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith模型,根据甘肃实际状况进行了辐射项校正,模拟了甘肃地区近30年的潜在蒸散,并且根据Vyshotskii模型计算了干湿指数。通过线性拟合分析了甘肃省近30年来气候变化趋势,采用Mann-Kendall方法进行了趋势检验。利用基于薄盘样条函数的Anusplin模型对地表干湿指数进行了空间栅格化。结果发现:甘肃地区近30年气候变化总体特征是气温呈上升趋势,降水呈减少趋势,潜在蒸散呈增加趋势,北部与南部站点有由干变湿的趋势,而中部的部分站点有由湿变干的趋势,气候变化及地表干湿状况的区域差异比较明显。     

黑河中游地区区域蒸散量的时间变化规律及其影响因素

表面能量平衡系统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。本文将水文数据与遥感数据相结合,对张掖盆地1990-2004年间的区域蒸散量进行了估算,评价了区域蒸散的年际变化规律,并对其影响因素进行了分析。结果表明:张掖盆地的区域蒸散量呈逐年升高的趋势,这种增长趋势与黑河中游莺落峡、正义峡间的耗水量增加,张掖地区人口、GDP的增长及农田用地的增加有着良好的相关性。     

石羊河流域蒸散发遥感反演方法

蒸散是水资源管理的一个重要参数。与传统的蒸散计算方法相比,利用遥感进行蒸散研究具有快速、准确、大区域尺度及地图可视化显示等特点。本文通过研究,提出了基于能量平衡方法遥感反演蒸散发的计算模型,指出了模型参数的求解方法,建立了基于MOD IS遥感数据的大区域蒸散发遥感反演技术方法。通过对石羊河流域进行试验,证明该方法具有很强的实用性,并且具有进一步推广的技术前景。     

祁连山老虎沟地区高寒草甸蒸散发估算

利用祁连山老虎沟地区海拔4200m气象观测站2010年的观测资料,采用FAO Penman-Monteith公式,再利用作物系数法,对高寒草甸生长季(5月22-9月22)的蒸散发量进行估算和分析。结果发现:研究期共有124天,蒸散发总量为238.3mm,日均为1.87mm·d-1。生长初期、生长中期、生长末期的蒸散发总量依次为22.6mm,179.1mm,36.6mm,依次占研究期总量的8.4%,75.2%,15.3%。5月下旬至6月中旬,日均蒸散发量以较低水平缓慢上升;6月下旬迅速增加;6月末至7月中旬猛然回落;7月中旬至8月末,日均蒸散发量迅速上升且维持在较高水平;此后直到9月22日,缓慢减少。5-9月月蒸散发总量依次为6.6mm,46.4mm,74.5mm,77.6mm,33.1mm。     

基于能量平衡算法的精河流域绿洲蒸散发时空变化模拟

基于1998、2007年和2011年三期遥感影像数据,利用SEBAL模型对研究区蒸散发进行了估算,并采用morlet小波分析和M-K突变检验,对实际蒸散量时空格局、变化特征及周期性进行了研究。结果表明:1998—2011年,研究区实际日蒸散发从4.90 mm下降到4.46 mm,总体呈下降趋势;研究区中部艾比湖湖面为极高值,其范围为7.3~9.32 mm,西北部、北部和东部为蒸散量低值区,其范围为0.53~1.27 mm;研究区不同土地类型的日蒸散量中未利用地最小,其次是建设用地,除水体外林地和耕地最高;研究区蒸散量存在26~30 a的周期变化规律,预测2022年将再次转入下降,而2030年蒸散量则将再次进入上升周期。     

SEBS模型在塔克拉玛干沙漠地区地表能量通量估算中的应用

利用SEBS(Surface Energy Balance System)模型,对塔克拉玛干沙漠及周边地区的地表能量通量进行模拟估算。通过修正适合于塔克拉玛干沙漠地表的参数化方案,结合该地区的MODIS遥感数据,将同期同化气象资料输入模型中,模拟出该地区的地表净辐射、地表土壤热通量、感热通量和潜热通量的空间分布。与塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站的实测数据对比,得出:1)SEBS模型在塔克拉玛干沙漠地区具有适用性;2)模型反演的沙漠腹地净辐射约为350W/m~2,感热通量在200W/m~2左右,潜热通量在±20W/m~2之间,其结果均与塔中站实测资料吻合较好。因此利用参数修正后的SEBS模型估计塔克拉玛干沙漠地区能量平衡各分量具有一定精度,可满足区域地表能量通量的计算要求。     

利用GDAS气象数据库资料估算区域参考作物ET0准确性评价——以山西省为例

准确估算参考蒸散发量对水资源管理、区域水资源利用规划和社会经济可持续发展研究至关重要,同时也是农业灌溉管理的依据.本研究的主要目的是评价美国地质调查局(USGS)利用美国国家海洋大气管理局(NOAA)提供的气象参数计算得到全球参考蒸散(GDAS)数据的可靠性.以2004～2007年山西省境内16个站点的中国地面国际交换...     

基于双层阻抗模型的玛纳斯河流域ET遥感估算

针对水文水资源分析计算中最难估算的分量-蒸散发(Evapotranspiration,ET),以典型干旱区流域-玛纳斯河流域为研究对象,采用理论基础坚实、区域应用限制小、反演陆面蒸散发较为合理准确的双层阻抗模型,并根据研究区实际情况进行了模型参数化的基础上,结合MOIDS数据、气象观测数据和DEM数据,估算了该流域的陆面蒸散发量,并分析了其时空分布特征。研究结果表明:中高山区和绿洲平原区,由于植被覆盖度高,以植被蒸腾为主,蒸散发量小;而低山丘陵区和沙漠区,由于植被稀疏,以土壤蒸发为主,蒸发强烈,因而蒸散发量最大。     

潜在蒸散发估算的简化方法及其应用

潜在蒸散发在区域水量平衡、干旱程度评价、农作物需水量等方面的研究中具有重要的作用。然而,潜在蒸散发的空间化处理一直以来都是相关研究面临的一个挑战。基于新疆地区1960—2017年66个气象站的观测数据,通过一种简单的参数方程,实现了潜在蒸散发(ET_0)的空间化处理。研究结果表明:①简化参数方程中的2个重要参数a,c的空间分布呈现一定的规律,参数a在空间上呈现东南高,西北低的特点;参数c则随海拔的增加而增大。②简化参数方程与Penman-Monteith方法相比,拟合结果在日、月和季节尺度上的R~2值均大于0. 90,且R~2值随时间尺度的增加而增大。③将简化参数方程的拟合结果与CRU数据和MOD16A2数据进行对比发现:简化参数方程与Penman-Monteith方法拟合的R~2值较高,拟合效果和偏差指标表现更佳,而CRU、MOD16A2数据拟合的R~2值较低。简化参数方程所获得的潜在蒸散发精度高且空间分辨率更高(500 m×500 m),是一种适用于新疆地区潜在蒸散发估算的简便有效的方法。     

水资源约束下的渭干河流域耕地适宜规模

利用遥感、水文、气象、统计年鉴等数据,基于水量平衡原理建立以生态耗水为主要水资源约束条件的耕地适宜规模模型,以渭干河流域为研究对象,估算1990—2017年4期耕地适宜面积并评价其开发潜力。结果表明:①1990—2017年渭干河流域耕地面积持续增加,其转化来源以灌木林、草地为主。②流域水源主要来自地表径流与可利用降水,流域耗水以生态耗水为主。③来水量、作物种植结构与节水灌溉是影响适宜耕地面积估算的主要因素。④1990年耕地达到相对饱和状态; 2000年耕地水平不稳定,其扩张影响生态环境的平衡;随着作物种植结构调整与节水灌溉普及,2010、2017年实际耕地面积远小于其当年来水量下适宜耕地面积,未来耕地具有较大开发潜力。     

基于SPEI的黄河流域多尺度干湿特征分析

基于1960—2020年黄河流域70个气象站点逐日观测资料,利用降水量和潜在蒸散发计算标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,研究了1960—2020年黄河流域干湿演变及持续性特征,分析了气象因子对流域干湿变化的影响。结果表明：（1）不同时间尺度上,SPEI反映的干湿等级及频率有一定的差异性,干湿等级以正常和轻度为主;年际变化上,1960—2020年黄河流域夏季呈不显著变湿趋势,流域年、春季、秋季和冬季均呈不显著的变干趋势。空间尺度上,夏季以变湿为主,SPEI呈上升趋势的站点占总站点的比例为64.29%;流域年、春季、秋季和冬季以变干为主,SPEI呈下降趋势的站点占总站点的比例分别为51.43%、62.86%、64.29%和51.43%。（2）从干湿事件的不同时间尺度看,1970—1979年为典型的偏干时段,而1960—1969年为典型的偏湿时段,干湿事件发生频率为：秋季>夏季>春季>冬季。（3）从干湿事件的持续性特征看,持续性干旱事件强度变大,主要发生在秋季和冬季;持续性...     

基于空间插值技术和辅助信息的吉林省玉米土地生产潜力研究

为提高作物生产潜力估算精度,利用GIS技术,将作物生产力逐步衰减模型与ArcGIS空间分析中GRID建模相结合,建立了作物生产潜力模型,并利用空间插值技术和辅助信息对估算光温-气候-土地生产潜力所需的气象和土壤要素等进行了重点模拟.其中,采用多元回归+残差内插方法,对吉林省气象站点观测的温度和降水数据进行了空间模拟;将...     

基于SEBAL模型与MODIS产品的松嫩平原蒸散量研究

利用MODIS的地表温度/比辐射率、植被指数、地表反照率3种产品,结合气象站点的观测资料,通过基于地表能量平衡方程的SEBAL模型估算了松嫩平原2008年5月16日、6月16日、7月13日、8月15日、9月13日不同下垫面的地表蒸散量,并采用涡动相关数据对模型估算结果进行验证,发现估算值与实测值的变化趋势大体一致,平均误差在20%以内,基本上可以满足区域蒸散研究的精度要求。此外,还通过GIS空间分析方法探讨了松嫩平原2008年生长季内不同时相蒸散量的时空分布特征,并分析了蒸散量土地利用类型的关系,结果表明松嫩平原蒸散量的空间分布在很大程度上受气候特征、土壤供水条件及土地利用类型的影响,各时相的蒸散量大致表现为从西南部向东北部逐渐增加的变化趋势,水体、林地、沼泽湿地具有较高的蒸散量,耕地、居工地次之,草地的蒸散量最低。     

1979—2017年CRU、ERA5、CMFD格点降水数据在青藏高原适用性评估

利用1979—2017年青藏高原131个气象台站实测降水资料,分别从年、季尺度对CRU、ERA5和CMFD 3种再分析降水资料在青藏高原的适用性进行了评估。结果表明：（1）CRU、ERA5、CMFD 3种数据对青藏高原年降水的模拟能力都很强,与观测值的相关系数均超过了0.9,较观测降水量值均偏大;CRU和CMFD的春季降水较为接近观测值,CMFD夏、秋季降水与观测值最接近,3种数据对冬季降水模拟能力均较弱。（2）从降水量分布来看,CMFD数据对青藏高原年、春季、夏季、冬季降水的分布模拟能力最好,3种数据对青藏高原秋季降水的模拟能力具有区域差异性,CRU、CMFD在青藏高原西部的降水与观测值较为接近。（3）从变化趋势来看,青藏高原年、春季、夏季、秋季降水均呈增加趋势,其中夏季增加幅度较大,冬季降水整体呈减少趋势。（4）CRU数据对青藏高原年、春季、夏季、秋季降水的变化趋势与观测值较为一致,其次为ERA5,ERA5冬季降水与观测值较为一致。（5）从偏差分析来看,CMFD数据与观测值的年、季降水偏差最小,最接近观测值。（6）3种数据与站点平均的年、季降水的时间变化序列表明,CMFD的年、春季...