基于MODIS和ERA-Interim的安徽省地表蒸散发及其受植被覆盖度影响研究

本文旨在基于面尺度探究安徽省2000-2014年地表蒸散发(evapotranspiration,ET)的时空变化特征,并定量分析气象因子、非气象因子对ET的贡献,重点研究植被覆盖度变化对ET的影响。利用蒸散发产品(MOD16A2)、植被指数产品(MOD13A3)、气象资料,采用像元二分模型、回归分析和相关分析等方法进行了研究。结果表明:2000-2014年安徽省年际地表ET呈减少趋势,空间分布上表现为南高北低;15年间研究区内植被覆盖度整体呈增长趋势,区域整体处于中高植被覆盖度等级,多年来植被高覆盖度占比均大于36%;研究时序内安徽省ET变化受非气象因子影响更加显著,贡献度为68%,植被覆盖度作为重要的非气象因子与ET逐月相关系数为0.8567,两者相关性具有区域差异,须因地制宜地改善区域水文生态环境。     

气候变化对科尔沁沙地蒸散发和植被的影响

近30年来科尔沁沙地的植被呈现显著退化,揭示气候变化下科尔沁沙地关键生态水文过程(如蒸散发和植被)的变化特征及其影响对荒漠化防治具有重要意义。本研究开发了水文过程与植被生长耦合的生态水文模型(WaVEM),模拟解析了科尔沁沙地各气象因子变化对实际蒸散发和植被变化的影响程度,探讨了气候变化下科尔沁沙地植被变化的响应规律。结果表明,1964—2013年间,在降水变化不显著而气温显著升高情况下,实际蒸散发和年最大叶面积指数均未发生显著变化。降水的年际变化是导致实际蒸散发和植被变化的主要因素,潜在蒸发的影响次之。短期的干旱会导致植被锐减,而短期干旱结束后植被能够迅速恢复;多年连续干旱是导致科尔沁植被显著退化的主要因素。     

基于SEBS模型的银川平原地表蒸散发研究

基于MODIS数据,利用表面能量平衡方法对银川平原2004年枯水期和丰水期的蒸发量进行了反演,分析了蒸发量的空间分布,并讨论了地下水位埋深对蒸发量的影响。结果表明:在枯水期银川平原地表蒸散发的主要影响因素是地表土壤的湿润程度,而在丰水期的主要影响因素是地表土壤的湿润程度和植被覆盖状况;在枯水期银川平原潜水蒸发的极限埋深为4 m左右,而在丰水期潜水蒸发的极限埋深为6 m;在地下水位埋深大于极限埋深的地区,潜水蒸发基本不存在,只有土壤水蒸发。     

山西省汾河流域植被恢复对蒸散发的影响

为了揭示汾河流域植被恢复后对区域蒸散发的影响,分析了汾河流域不同森林尺度蒸散发系数,计算了植被恢复对汾河流域蒸散发的影响。结果表明:林地蒸散发系数与林地的尺度规模有关,太谷均衡实验站林地的面积较小,平均蒸散发系数达1.257;流域内森林区蒸散发系数平均为0.666,灌木林区平均蒸散发系数为0.711。汾河流域新增森林面积5 695 km2,可减少蒸散发量49 353万m3,新增灌丛面积903 km2,可减少蒸散发量1 819万m3。研究成果对于山西汾河流域生态恢复治理具有一定的参考价值。     

植被覆盖变化对流域总蒸散发量的影响研究

流域总蒸散发是进行流域植物资源开发与保护时需要考虑到的一个重要因素.但目前在植被覆盖对流域总蒸散发有何影响的问题上还存在很大的争论.为了得到适用于不同地区且能反映蒸散发的总体规律,本文以一个丰枯水周期为观察的时间尺度,以整个流域为观察的空间尺度,提出了流域总蒸散发具有相对稳定性和客观存在性特点的观点.文章从模型模拟、水量平衡、水热平衡、经验公式角度对该观点进行了论证.该观点对增强水资源和陆地资源的管理、改善生态环境等都具有较好的促进作用.     

辽宁省不同土地利用类型的蒸散发特征

基于辽宁省2014年Landsat TM遥感影像,通过对不同土地利用类型的实际蒸散发量的计算,结合Arc GIS软件中的离散功能,从时间和空间角度对不同土地利用类型的蒸散发特征进行了分析。结果表明:实际蒸散发受土地利用类型的影响较大,不同土地利用类型的实际蒸散发量年内变化特征不同;蒸散发贡献值的高低取决于土地利用类型的面积大小,同时其空间分布和土地利用类型的空间分布具有高度一致性,充分表明蒸散发和土地利用类型两者之间存在密切联系。     

干旱区牧草蒸散发量变化趋势及其影响因素

基于内蒙古达茂旗的人工饲草料地实验田观测数据,对比分析了2006—2013年天然草地和饲草料地在生长初期、生长中期、生长后期和非生长期蒸散发量的变化趋势,定量分析了影响蒸散发量变化的气象归因。结果表明:历年蒸散发量由大到小依次为天然草地、紫花苜蓿、青贮玉米,蒸散发量主要集中在生长初期和生长中期;在湿润年,生长初期和生长中期蒸散发量变化的显著性具有明显差异;在干旱年,蒸散发量在生长初期和生长中期的逐日变幅都较大。在生长期,天然草地蒸散发量的逐日累计曲线抬升较快,而青贮玉米蒸散发量的逐日累计曲线抬升较慢;在干旱年太阳辐射与作物蒸散发量的相关性较显著,而在湿润年风速和相对湿度与作物蒸散发量的相关性较好。     

基于地表能量平衡的大尺度流域蒸散发遥感估算研究

蒸散发是地表能量平衡的关键环节,准确估计流域蒸散发对水资源管理、作物估产、以及环境保护等具有重要意义。研究结合中国中高纬度区域气候特征、土地利用类型以及植被动态特征,改进了基于地表能量平衡系统(Surface Energy Balance System,SEBS)的蒸散发估算模型。以松花江流域为例,进行大尺度流域的多年蒸散发反演。通过多年流域水量平衡、流域内生态观测实验以及全球通量观测网络评价数据验证模型估算精度,同时借助陆面过程模型和NASA的MOD16蒸散发产品进行交叉验证,评估模型模拟精度。结果表明,改进的SEBS模型在全国范围内精度并不统一,但在松花江、辽河流域估算精度较高,因此基于地表能量平衡的蒸散发估算模型是一种估算我国中高纬度区域蒸散发的可行方法。松花江流域时空变化研究发现,流域多年蒸散发总值变化不大,但存在空间上的变异性。     

考虑地表反照率时域重建的海河流域蒸散发模拟研究

地表反照率(ac)是计算辐射收支分配的重要参数,其精度对实现大尺度地表蒸散发(ET)的准确模拟有重要意义,在ET模拟中常用线性插值法来获取时间连续的ac数据,但其ac重建过程的机理性不足.本研究利用时域重建方法获取ac的逐日数据,利用Penman-Monteith-Leuning(PML)模型对海河流域ET进行了模拟,...     

挠力河流域耕地变化及其对流域植被及蒸散发特征的影响

挠力河流域地处三江平原腹地,是中国重要的粮食主产区。近年来,随着中国粮食安全和区域农业结构调整,在耕地扩张及种植结构等方面发生了重要的土地利用变化。因此,识别耕地变化及其生态效应对地区生态保护具有重要意义。研究分析了1980—2020年的土地利用变化,然后基于归一化植被指数(NDVI)和实际蒸散发数据,利用耕地变化生态影响指数估算其生态影响,利用蒸散发变化估算其耗水影响。研究发现：(1)40 a间流域耕地面积从7 273.22 km²显著增加至15 313.62 km²,增加了110.55%,主要来自于林地和湿地的开垦;(2)流域内近20 a发生了较为显著的水田和旱地的互转,在面积上旱改水大于水改旱;(3)2000—2020年流域的NDVI和蒸散发均呈现增加趋势,增幅分别为8.15%和18.58%,耕地区域NDVI的增加主要集中在作物生长季节,相反在非生长季对NDVI变化贡献低;(4)各类耕地变化对流域NDVI和年蒸散发的贡献率不尽相同,退耕还林对保护生态和减少耗水有贡献,湿地开垦虽然增加了生长季NDVI但也增加了流域耗水,水改旱有利于流域保...     

嘉陵江流域潜在蒸散发时空演变特征及其影响因素

为研究嘉陵江流域潜在蒸散发(ET₀)的时空格局变化特征以及变化气候条件对流域潜在蒸散发量的影响,选择45个国家级气象测站的1970—2019年逐日气象数据计算ET₀,采用线性倾向率、Mann-Kendall趋势检验和反距离加权插值分析时空变化特征,通过敏感性分析和贡献率量化ET₀变化的主导因子,用地理探测器分析其影响因子的交互作用。结果表明：年尺度上,嘉陵江流域平均气温以0.20℃/10a的速率呈上升趋势,相对湿度、平均风速和日照时数分别以0.239%/10a、0.048 (m·s^-1)/10a和0.100 (h·d^-1)/10a的速率下降。年ET₀以0.133 mm/10a的速率减小,春、冬季ET₀呈上升趋势,夏、秋季相反,空间上年ET₀整体北高南低。年ET₀变化主导因子为平均气温,嘉陵江流域ET₀变化是多因子共同作用的结果,平均气温和相对湿度交互作用下的空间解释度达...     

基于MOD16的东江流域地表蒸散发时空特征分析

流域内蒸散特征及其变化原因对于保持能量平衡和水循环有关键作用。基于MOD16遥感数据集,分析东江流域地表蒸散发年际和年内的时空分布规律以及不同土地覆被类型的地表蒸散发时空特征。结果表明:①东江流域蒸散值(ET)整体呈中游>下游>上游的态势,而潜在蒸散发值(PET)呈下游>中游>上游的趋势。②10 a中,ET值波动较小,而PET值则相对波动较大,二者在2014年后均有增加趋势。③年内各月ET呈单峰型,ET值较高的月份集中在5—10月,最高月份在9月,ET值较低的月份集中在12月—次年2月,最低月份为2月;其次,流域内四季的ET均值表现为秋季>夏季>春季>冬季。④不同土地利用类型下,年尺度上,ET表现为裸地>耕地>城市用地>草地>林地;PET表现为城市用地>耕地>草地>林地>裸地;月尺度上,ET与年尺度基本一致,且冬季ET变异系数较高,夏季较低;在林地,四季ET的变异系数均较低,离散程度小。研究结果为预防东江流域的旱涝灾害提供理论依据。     

金沙江流域实际蒸散发时空分布特征及其影响因子

通过GRACE重力卫星观测数据和GLDAS陆面模式同化数据重构金沙江流域实际蒸散发,采用质量守恒约束降尺度方法提升GRACE重力卫星陆地水储量观测数据的空间分辨率;基于水量平衡方法,重建了金沙江流域2002—2016年的子流域尺度逐月实际蒸散发,分析了金沙江流域实际蒸散发的时空变化特征以及影响实际蒸散发的主要驱动因子。结果表明:重建的实际蒸散发与7种蒸散发产品的可靠性均较高,其中与NOAH产品的平均差和均方根误差最小,与PLSH产品的相关系数较好,为0.82;金沙江流域多年平均实际蒸散发量为447.30mm,空间分布上自西北向东南逐渐增加。2002—2016年蒸散发呈不显著的增加趋势;各土地利用类型蒸散发中,林地蒸散发的增加速率最大,草地的增加速率最小;金沙江流域实际蒸散发主要受降水和气温影响,受风速影响次之,受归一化植被指数和相对湿度的影响较小。     

淮河流域蒸散发能力估算研究

蒸散发能力是水文模型的重要输入项,合理估算流域蒸散发能力直接影响流域产流量的计算精度。选取淮河息县以上流域为研究区,构建考虑土壤蒸发和植物散发的分布式双源蒸散发能力计算模型,并将能逐日动态模拟叶面积指数的植物生长模型与其集成,以日为时间尺度,基于流域土地利用、气象和植物生长资料,计算了2000-2008年研究区每个1 km×1 km栅格的蒸散发能力,并将蒸发皿所在网格的蒸散发能力计算值与蒸发皿观测得到的水面蒸发值进行了相关性分析。结果表明:模型计算的蒸散发能力能较好地反映流域实际蒸散发能力,可以为分布式水文模型提供蒸散发能力输入资料。研究成果为淮河流域蒸散发能力的计算提供了新的途径,对其它流域蒸散发能力的计算也具有参考价值。     

区域蒸散发影响因素综合分析

区域蒸散发是区域水量消耗的一个重要途径。区域蒸散发随着区域下垫面情况、气象条件、水分和热量状态变化而有着显著的变化，它的变化直接影响区域径流量的大小以及区域水量平衡的计算。     

遥感蒸散发数据应用对SWAT模型径流和蒸散发模拟精度的影响

为探讨遥感蒸散发数据补充研究区水文资料的能力,及其在SWAT模型应用中对径流和蒸散发模拟精度的影响。以淮河上游息县控制流域为研究区建模,并利用实测径流资料与遥感蒸散发数据(MOD16A2)设置3种参数率定情景:仅实测径流率定参数(S1)、仅遥感蒸散发率定参数(S2)、径流与蒸散发同时率定参数(S3),分析不同情景下径流与蒸散发过程的模拟效果。结果表明:从径流模拟而言,S2、S3较S1的模拟精度(NS系数)均有不同程度的降低,但S3在S2的基础上有较明显的改善;从子流域尺度上的蒸散发模拟而言,S1至S3模拟精度呈现出逐渐上升的趋势,在采用径流与蒸散发同时率定时,S3比S2情景NS系数上升的子流域个数占总数的46%。通过逐步深入探究遥感蒸散发数据在SWAT模型中的应用,以及对参数率定的影响,从而分析其对径流与蒸散发的模拟精度产生的变化,此方法也可推广到其他水文模型,在区域尺度水资源管理与利用上具有较好的参考价值。     

黑河上游高寒草地蒸散发日变化及其影响因子分析

基于箱式气体交换观测原理,采用Li-8100A通量自动测量系统测定了黑河上游高寒草地群落蒸散发量,并采用相关系数和通径系数分析了高寒草地蒸散发日变化与环境因子的关系。观测结果显示:Li-8100A能够较好地观测草地群落的蒸散发日变化过程;生长季旺盛期晴天高寒草地蒸散发日变化呈单峰变化;有草覆被和没有草覆被样点之间存在较大差异,通过两者之间差值可将植物蒸腾和土壤蒸发区分开来。相关系数和通径系数分析显示,影响高寒草地蒸散发日变化最大的影响因子是空气温度,其次是土壤水分和风速,而土壤温度、太阳辐射主要是通过空气温度而间接影响蒸散发速率日变化。     

城市背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分模拟

为揭示城市化背景下草地植被根系层蒸散发和土壤水分的变动特性,选取扬州大学扬子津校区农水与水文生态实验场的禾草坪为研究区,对集中降雨事件同期的土壤水分变动过程进行分析,采用Penman-Monteith公式推求草地植被生长期内根系层(0～30 cm深度)的蒸散发量,并分析其变化特性。基于Richards方程构建研究区的一维土壤水分计算模型,在检验模型适用性的基础上,对草地植被根系层土壤水分变化过程进行模拟。结果表明:草地根系层土壤含水量在集中降雨期间有较明显的增加,而后逐渐减小,但不同深度的土壤含水量的增加幅度和变动过程存在较明显的差异;ET与降雨的联系密切,在集中降雨发生后,ET通常有较大幅度的增加;在计算时段内,所构建的一维土壤水分计算模型具有较高的计算精度。研究结果可以为城市化背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分运动的研究提供部分基础数据和方法上的借鉴。     

西安市主城区蒸散发量预测模型研究

蒸散发量的分析研究,对探讨水循环规律,指导城市水资源利用,解决城市水量供求矛盾等问题十分重要。本文基于1956—2005年的西安主城区蒸散发数据,通过回归方程、气候累计距平线等方法分析了蒸散发量的时间序列特征,综合考虑了日平均气温、日照、平均相对湿度、平均风速等因素,通过相关分析、拟合度检验选择PLS建立蒸散发量预测模型。     

基于遥感的区域蒸散发研究

蒸散发是极其重要的水循环要素过程,影响着地表降水和辐射能的重新分配。遥感作为一种高效的空间信息获取和处理技术,把蒸散发的研究带到了一个新的局面。综述了遥感监测蒸散发的现状,介绍了遥感研究蒸散发的理论基础及常用的几种模型,指出了存在的问题并对未来发展进行了预测。