美国农业部水文与遥感实验室农业干旱遥感监测现状.pdf

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1、气象科技合作动态2014年第3期美国农业部水文与遥感实验室农业干旱遥感监测现状王培娟(中国气象科学研究院，北京100081)及保护，自然资源和农业的可持续发I概况展，农业生产及保护。ARS下属的实为了促进国际农业气象科技合验室遍布于美国各个州，其中马里兰作，加快农业气象事业发展，了解美国州的Beltsville地区集中了ARS大约农业气象领域的研究现状和技术水809／6的科研力量，HRSL就是位于平，应美国农业部(USDA：UnitedBeltsville地区的一个实验室。StateDepartmentof

2、Agriculture)农业水文与遥感实验室(HRSL)的主研究中心(ARS：AgriculturalRe—要研究任务是利用遥感技术解决与水searchService)水文与遥感实验室资源、土壤相关的农业保护和可持续(HRSI：HydrologicalandRemote发展问题，其在农业遥感研究方面一SensingLaboratory)的邀请，中国气象直处于国际领先地位。HRSL的研究科学研究院王培娟博士以访问学者身方向与农业气象息息相关的主要有3份赴美国进行为期一年(2012年9月个方面：农业干旱监测及蒸

3、散研究、地1日至2013年8月26日)的访问研表能量平衡模型研究、微波遥感土壤究，期间与美国农业部HRSL的农业湿度估算。农业干旱监测及蒸散、地干旱研究团队进行了合作。表能量平衡模型研究主要由William本文主要基于此次访问交流对P．Kustas教授领导，MarthaC．An—HRSI农业干旱研究团队的了解，简derson博士和FengGao博士是团队要介绍HRSI农、干旱研究团队在农主要成员，主要研究地表一植被一大气业干旱监测、地表能量平衡模型方面相互作用的单层模型SEBAI(Surface的研究现状，

4、旨存为我国农业干旱研BalanceAlgorithmforLand)llj、双层究提供参考。模型TSEB(Two—SourceEnergyBal—ance)l2]、交互模型ALEXI(Atmos—2美国农业部水文与遥感实验室简介phere—LandExchangeInverse)L3-5J和美国农业部农业研究中心(US—disALEXI(disaggregatedAtmos—DA—ARS)是美国农业部下属最大的科phere—LandExchangeInverse)[。研机构。主要研究领域涵盖了4个方SEBA

5、L和TSEB模型已经在全球广面：食品安全、营养及品质，动物饲养泛应用，主要用于研究地表能量平衡、气象科技合作动态2014年第3期蒸散、干旱等与农业、生态相关的问3．1模型简介题；AIEXI和disAIEXI模型已经在TSTIM／disAIEXI模型将研究国家海洋和大气管理局(NOAA)业务目标分为土壤和植被两部分，根据能运行，用于监测农业干旱，并在欧洲、量平衡方程，分别计算土壤和植被在非洲的部分国家进行了验证。微波遥能量平衡各分量中的大小，并根据余感土壤湿度估算主要由ThomasJack—项法合并土壤和植被

6、的潜热通量，得son教授带领，利用主动微波、被动微到研究区的地表实际蒸散量[。波和主被动微波相结合的方法监测全土壤和植被能量平衡方程可表球土壤湿度，ThomasJackson教授被示为：公认为微波遥感界的始祖，其带领的H—H+H(1)团队在微波遥感理论、微波遥感数据LE—LE+LE(2)应用、微波传感器设计等方面均处于R一R，4-R(3)国际领先水平。R一H4-LE4-G(4)．R一H4-LE(5)3农业干旱遥感监测模型及应用．对土壤部分，各能量分量可表水文与遥感实验室(HRSL)在农示为：业干旱遥感监测方

7、面开展了大量工f一×，，A，1Rn=作，在地表能量平衡和水分平衡原理,~RnxPl的基础上，发展了利用能量平衡余项法模拟土壤一植被一大气连续体中能H一』D×cfR．4-R~)(7)量、物质交换过程的双源模型TSTIMG一以R(8)，(Two—SourceTimeIntegratedMod—对植被部分，各能量分量可表e1)，又称AIEXI模型。AIEXI模型示为：主要模拟大尺度(区域尺度)的地表能量平衡，为了实现对地表干旱状况的H一P×C()㈩精细化监测，在ALEXI模型的基础LE~．=OGpT／s⋯(10)

8、上，引入高分辨率卫星遥感数据，发展了disAIEXI模型。该类模型通过计土壤和植被部分的组分温度可表算植被的潜热通量和显热通量，进而示为：根据蒸发比(EF：EvaporativeFrac—Trad一厂()T。4-V1一(59)]r厂tion，定义为潜热通量和地表可用能量(11)的比值)、水分亏缺指数(WDI：Water式中R、LE、H和G分别是净辐射、DeficitIndex，定义为1一实际蒸散与潜热通量、感热通