地形效应下的区域蒸散遥感估算.pdf

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1、第26卷第10期2182010年10月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．10Oct．2010地形效应下的区域蒸散遥感估算高永年1，高俊峰1，张万昌2，夏霆1，3(1．中国科学院南京地理与湖泊研究所，南京210008；2．南京大学水科学研究中心，南京210093；3．南京工业大学环境学院，南京210002)摘要：在地表起伏地区，由于受到坡度、坡向等的影响，地表能量通量表现出与水平地表不一样的特征，为了定量表征起伏地表条件下的蒸散格局，以位于陕甘宁交界区的华池县、庆城县、镇原县、西峰区和合水县为研究区，从能量平衡原理入手，对各能量通量进行了量化计算，并着重考

2、虑了蒸散的能量来源即地表净辐射的地形效应；同时，针对研究区地表特征，确定了土壤热通量的计算方案和感热通量的参数化方案，如零平面位移、动量粗糙长度、热量粗糙长度、动量和热量的稳定度校正项等算法；在此基础上，计算了研究区的瞬时蒸散，计算结果表明采用的蒸散遥感估算方案与改进的N’95二源模型法估算的蒸散两者之间的相关系数为0．9801，拟合决定性系数为0．9606，且拟合直线坡度为0．9301，接近于1，间接说明本蒸散遥感估算方案切实可行，适合地表起伏地区蒸散的遥感估算。关键词：蒸散，地形，遥感，能量平衡方程doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．10．037中图分类号：

3、P332．2文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010)-10—0218一06高永年，高俊峰，张万昌，等．地形效应下的区域蒸散遥感估算[J】．农业工程学报，2010，26(10)：219一223．GaoYongnian，GaoJunfeng，ZhangWanchang。eta1．Estimationofregionalevapotranspirationbyremotesensingdataconsideringtopographiceffects[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(10)：218—223．(inChinesewithEnglishab

4、stract)0引言陆面蒸散是陆地表层水循环中最大，最难估算的分量，同时也是陆面过程中地气相互作用的重要过程之一uJ。随着观测手段不断提高和对大气边界层湍流场认识的深化，出现了多种蒸散的计算方法【2。J，其中利用遥感技术进行蒸散估算较其他手段和方法而言具有快速、准确、大区域尺度及地图可视化显示等特点，近年来得以快速发剧引。目前，利用遥感数据进行区域蒸散估算的途径主要可分为4类，即简单经验法、能量平衡法、FAO56作物系数法和SVAT模型法。能量平衡法已成为遥感估算蒸散的主要途径之一，利用能量平衡原理计算地表蒸散主要是先计算地表净辐射、感热通量和土壤热通量各分项值，然后采用求差的方式获得区域蒸散

5、量。蒸散的遥感估算目前主要集中在平坦地区上，然而我国地域广阔，地表起伏十分显著，在这种地表起伏的复杂地形区，由于受到坡度、坡向等的影响，地表能量通量表现出与水平地表不一样的特征，如蒸散的能量来源即地表净辐射不仅随着海拔高度而变化，而且阴、阳坡接收到的太阳辐射的差异也很大，这就直接影响到土壤热通量、感热通量和潜热通量的数值大小和空间分布特征，从而影响到实际蒸散估算值的大小和空间分布，收稿日期：2010-03．18修订日期：2010-09．23基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07526枷2．08)：国家“973”项目(2006CB400502)作者简介：高永年(1977一

6、)，男，安徽郎溪人，助理研究员，博士，主要从事流域牛态水文遥感和GIS区域建模等方面的研究。南京中国科学院南京地理与湖泊研究所，210008。Email：yne,ao@aie,las．∞．m因此，在利用遥感影像特别是高分辨率影像估算复杂地形区地表蒸散时必须考虑地形效应的影响。在蒸散遥感估算中，考虑地形效应的相关研究相对较少，代表性的有Gao等【4J在估算潮河上游流域蒸散时，引入太阳入射角余弦进行地表太阳辐射的估算；本文在借鉴Gao掣4】研究的基础上，进一步考虑太阳直接辐射、天空散射辐射、邻域地表(adjacentsurface)反射辐射和净长波辐射的地形效应，并以位于陕甘宁交界区的华池县、庆城

7、县、镇原县、西峰区和合水县为研究区，探讨地表起伏条件下的蒸散遥感估算，以期为复杂地形条件下生态水文过程研究以及水资源管理等提供依据。1研究方法1．1研究区概况研究区为地处陕甘宁交界区的华池县、庆城县、镇原县、西峰区和合水县5县区，地理位置介于东经106。40’4”～108。46’49”，北纬35059’3l”～36053’48”之间。研究区地面起伏较大，地面高程介于904～l370m之间，平均高程