地表遥感蒸散发模型研究进展.pdf

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1、ResourcesScience第36卷第7期2014年7月2014，36（7）：1478-1488Vol.36，No.7July，2014文章编号：1007-7588（2014）07-1478-11地表遥感蒸散发模型研究进展1，21李放，沈彦俊（1.中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心，石家庄050021；2.中国科学院大学，北京100049）摘要：蒸散发（Evapotranspiration，ET）包括植被蒸腾与土壤蒸发，是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分，也是陆面过程研究的关键参

2、数。卫星遥感技术的兴起，使获取大尺度非均匀下垫面的地表特征参数成为可能，一系列旨在精确估算地表实际蒸散量的遥感模型由此应运而生，以满足局地、区域乃至全球尺度蒸散发估算的需求。通过分析净辐射通量和地表与近地面大气层湍流热通量交换的方式，将遥感蒸散发模型分为单层模型和双层模型，总结其模型原理，讨论典型模型的优缺点及适用条件，分析蒸散发反演存在的遥感模型精度的图像范围依赖性和分辨率依赖性、时间尺度扩展及不确定性、模型验证以及地表辐射温度和阻抗5个问题。指出今后应加强地表温度反演精度、时间尺度扩展、有云日地表

3、蒸散发、地面观测等方面的研究。关键词：蒸散发；遥感；单层模型；双层模型1引言见光、近红外和短波红外波段信息可以获取地表反蒸散发（Evapotranspiration，ET）包括植被蒸腾照率和植被覆盖度等变量。一系列旨在精确估算与土壤蒸发，是地表能量平衡与水量平衡的重要组地表实际蒸散量的遥感模型由此应运而生，例如基成部分[1]，也是陆面过程研究的关键参数。在全球于地表温度和植被指数二维关系的三角形/四边形[12-16][17][18][19，20][21]变暖、气候极端事件频率增加、水循环要素存在加模型

4、，SEBAL、TSM、METRIC、TTME等。强趋势的背景下[2，3]，深入了解其在不同时空尺度上遥感蒸散发模型大多以地表能量平衡方程为的分布以及变化的情况对天气预报、水资源管理、基础，对潜热通量和感热通量进行参数化。热红外全球气候变化等相关研究工作具有十分重要的意遥感可以获得大面积地表辐射和温度状况，直接提义[4-8]。自1802年估算水面蒸发的道尔顿公式的初供SPAC（Soil-Plant-Atmosphere-Continuum，土壤-探[9]，到20世纪50年代估算潜在蒸发的Penman公植

5、被-大气连续体）的界面能量信息，多光谱多角度式的提出[10]，再到1965年考虑地表阻力的湿润环境的遥感资料可反演蒸散量估算所涉及的下垫面特[11]征参数，多时相的热惯量遥感可反映土壤和植被水下潜在蒸散量的Penman-Monteith公式的建立，人[22]们为从理论上估算实际蒸散量进行长期的努力。分状况。卫星遥感被认为是局地、区域乃至全球[23，24]但理论计算方法大多局限于单点、田间以及景观尺尺度蒸散量估算的有力工具。但是，由于地表度，其空间代表性通常只有几十米至几公里，无法辐射和水热通量在时空上

6、存在很大的非均匀性，而满足流域（区域）尺度的蒸散量估算需求。卫星遥某一特定地区陆面状况的初始值和水文、生物、物感技术的兴起，特别是20世纪70年代以来热红外理参数值往往难以确定，且模型的物理机制、参数遥感的应用和发展，使获取大尺度非均匀下垫面的化方案和数值计算方法等也存在缺陷，因此，蒸散地表特征参数成为可能，如从热红外波段信息可获发的模拟精度往往不能满足实际需求，需要进行更取反映地表与大气界面能量状态的地表温度，从可为系统全面的评估、检验和对模型进行改进。收稿日期：2013-08-31；修订日期：20

7、14-06-06基金项目：国家重点基础研究发展计划项目“：气候变化对西北干旱区水资源的影响及未来趋势分析”（编号：2010CB951003）。作者简介：李放，女，河北廊坊人，硕士生，主要从事区域遥感蒸散发模型方面的研究。E-mail：lifanggucas@126.com通讯作者：沈彦俊，E-mail：yjshen@sjziam.ac.cnhttp://www.resci.cn李放等：地表遥感蒸散发模型研究进展14792014年7月2遥感蒸散发模型原理垫面特征及常规气象观测资料求解，因此获得广泛利用遥

8、感手段估算蒸散发的基本思想是地表应用。竖直方向的能量平衡。忽略光合作用耗能和水平单层模型的基本思想是利用地表辐射温度Trad方向能量输入的能量平衡方程为：代替空气动力学温度Taero，将感热通量H与地表辐R=H+λE+G（1）射温度和空气温度之间的差值（Trad-Ta）通过空气动n22力学阻抗rah建立联系；继而将潜热通量λE作为能量式中R为净辐射（W/m）；H为感热通量（W/m）；n22平衡方程的余项求解，即λE=Rn-H-G。典型单层模λE为潜热通量