基于双温度差分双源模型的遥感方法反演四川汶川地区的潜热通量.pdf

《基于双温度差分双源模型的遥感方法反演四川汶川地区的潜热通量.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷第4期地震地质Vo1．30，No．42008年12月SEISMOL0GYANDGE0LOGYDec．．2008基于双温度差分双源模型的遥感方法反演四川汶川地区的潜热通量严研邓志辉陈梅花祖金华陶京玲(中国地震局地质研究所，北京100029)摘要研究表明，在很多地震前都出现了潜热通量异常。文中基于Modis遥感数据，结合研究区(四川省汶川地区)的高光谱数据及地面观测的气象数据，利用一种简化的双层模型(双温度差分双源模型)反演显热通量，并通过地表能量平衡方程计算研究区的潜热通量。还探讨了该模型的特点，并对龙门山断裂带通过地区进行了潜热通量

2、的遥感反演，发现在2008年5月12日汶川M8．0地震前48h内，研究区内的震中地区、龙门山断裂周边地区潜热通量值出现了明显的高值，5月12日中午l2时7分沿龙门山断裂带潜热通量值达到300～400W／m，可能是汶川8．0级地震前的异常反应。关键词遥感潜热通量双层模型地震中图分类号：P315．728文献标识码：A文章编号：0253—4967(2008)04—1085—10O引言潜热通量作为表征地表接受辐射能与蒸发耗热的热交换的物理量，已经在生态、农业、气象等领域被应用于研究地表的热特征。潜热是水的相变产生的，潜热通量是地表单位时间内能量的变

3、化(赵英时，2005)，因此它所表达的地表热特征与传统的温度不太一样：一些低温地区，从获得的能量来看，可能是潜热通量的高值地区。研究潜热通量有利于从不同角度获得地表的热特征。在地震领域，前人的研究表明，在很多地震前都出现了热异常。震前出现的热异常可以表现为红外增温或潜热通量异常。Dey等(2003)发现一些地震前可出现潜热通量异常；陈梅花等(2006)也发现2004年印度尼西亚9级大地震前出现了明显的潜热通量异常。潜热通量可以由地面观测数据计算获取，也可根据遥感观测数据进行反演。传统获得潜热通量的方法是采用地面台站观测，而台站观测对于台网密

4、度、自然条件等要求较高，在距离台站较远的地区难以获得观测值。基于遥感技术能够满足大面积观测的要求。目前，利用遥感技术反演潜热通量及显热通量是国内外的研究热点。潜热通量遥感反演的方法主要有2种。一种是利用单层模型反演显热通量，基于地表能量平衡的理论，获得潜热通量(赵英时，2005)。周云轩等(2005)利用遥感数据对吉林省的潜热通(收稿日期]2008—10—15收稿，2008—11—19改回。[基金项目]中国地震局地质研究所基本科研业务专项(DFIGCEA060714)、国家自然科学基金(40702056、40372131)和“十一五”国家科

5、技支撑计划项目(2006BAC01B030203)共同资助。}通讯作者：邓志辉，电话：010—62009089，E—mail：zhihui@ies．ac．cn。1086地震地质30卷量进行了大面积的估算；吕光辉等(2007)、周榕等(2006)研究了城市热岛效应。单层模型是基于把下垫面看作一层整体，即H=pC(一T)／r。的假设，为混和下垫面的温度，未区分冠层温度和土壤温度，实际上二者存在差异。另外，对于阻抗。，单层模型也未区分空气动力学阻抗和土壤阻抗。事实证明，在植被覆盖稀疏的地区，其反演结果偏高(刘雅妮等，2005)。另一种方法是在单层

6、模型基础上发展出来的经典的双层模型，将冠层与土壤分开，分别考虑两者的能量吸收、能量和物质转化传输过程以及两者的相互作用，即H=H。+，且将单层模型中的表面阻抗分解为冠层阻抗和土壤表面阻抗两部分，提高了反演精度(王开存等，2005)。本文利用一种改进的双层模型(双温度差分双源模型)，对发生2008年5月l2日8．0级大地震的四川汶川地区的潜热通量进行了遥感反演，并获得了一些结果。1研究区概况本文以汶川县为中心，选取东经102。至105。，北纬30。至33。的区域作为研究区。研究区的西部为龙门山断裂与川西高原，东南为四川盆地，龙门山断裂、龙泉山

7、西坡断裂、抚边河断裂等数条断裂从研究区中央通过(图1)。⑥城镇／-断层图1工作区示意图Fig．1Sketchmapoftheworkingarea4期严研等：基于双温度差分双源模型的遥感方法反演四川汶川地区的潜热通量10872研究方法2．1数据准备本研究使用的遥感数据为MODIS数据，根据数据特点，使用普朗克公式把原数据中的辐射亮度转换为反射／发生率。时间涵盖了2008年4月至2008年5月，波段主要是第1，2，19，31，32波段等。在获取遥感数据的同时，还实测和收集了必要的地面观测数据。2．2模型理论本文主要的研究思路是：基于MODIS

8、遥感数据，结合高光谱数据及地面观测的气象数据，利用双温度差分双源模型反演显热通量，再通过地表能量平衡方程获得潜热通量。依据能量守恒与转换定律，地表接受的能量以不同方式转换为其他运