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。     

植被恢复影响下黄河上游北川河流域蒸散发量变化及成因分析

针对黄河上游水源涵养区植被恢复的水循环影响问题,结合北川河流域的植被覆盖和蒸散发遥感数据以及土壤蒸发野外观测数据,分析植被恢复影响下蒸散发这一关键水循环要素的变化趋势及成因,阐明高寒山区植被恢复对流域蒸散发量变化的潜在影响途径。结果表明：2000-2019年,随着北川河流域植被覆盖度的持续增加,流域年蒸散发量减少了33.23 mm,其中,7、8月份植被主要生长季内蒸散发量减少最为明显,对年蒸散发量的降低具有决定作用;2019年6-9月期间,典型植被恢复区林下土壤蒸发量为207.38 mm,比林外土壤蒸发量减少了157.73 mm,林下土壤蒸发量减少是引起流域蒸散发量减少的一个重要因素,植被作用于地表风速、辐射强度等气象因子而引起的变化对减小流域潜在蒸散发强度具有促进作用。高寒山区蒸散发量随植被恢复而减少的变化趋势与黄土高原及东部地区存在一定差异,这与其寒冷的气候特征及以针叶林为主的植被类型具有一定关系,体现了黄河上游生态涵养林建设的水源涵养功能。     

黑龙江潜在蒸散发时空变化特征及影响因素

针对当前黑龙江省潜在蒸散发(ET0)长时间序列时空变化特征及影响因子不明的问题,文章利用1960-2018年黑龙江省29个气象站点的逐日气象资料,利用世界粮农组织(FAO)推荐公式计算黑龙江地区逐日潜在蒸散发,并采用Mann-Kendall非参数检验法、Sen斜率方法、皮尔逊相关系数法以及多元回归分析法等方法,得到黑龙...     

基于Priestley-Taylor模型的贵州省涟江流域蒸散发时空变化及其影响因素分析

开展蒸散发时空变化及其驱动因素研究,对流域水土资源开发管理和可持续利用具有重要意义。基于Priestley-Taylor模型,结合地表温度、地表反照率、NDVI、太阳天顶角、DEM、土壤和土地利用覆盖类型等多源遥感数据,对贵州省涟江流域2005—2014年ET(Evapotranspiration,蒸散发)时空格局及其影响因素进行研究。结果表明:Priestley-Taylor模型在涟江流域的反演精度良好,相对误差为-1.39%～12.05%,估算结果能够满足该区的蒸散发研究需求;涟江流域2005—2014年ET多年均值为901.08 mm/a,总体呈波动增加趋势,增长率为36.8 mm/(10a),年内ET呈春、夏季节高而秋、冬季节低的单峰变化形式;流域ET的空间差异明显,总体呈东南、东北高,西部和中部地区低的空间分布格局,春、夏、秋季ET的空间分布与多年平均空间分布基本一致,而冬季的空间分布较为不同;不同土地覆盖类型的蒸散强度表现为:常绿针叶林永久湿地落叶阔叶林裸地或低值被覆盖地城市建成区,高植被覆盖区的蒸散发大于低植被覆盖区;不同土壤类型的蒸散发表现为:石灰土黄壤红壤水稻土紫色土。石灰土的土层较薄,蒸散量较大,不利于土壤水分涵养。     

1995-2015年宁夏沿黄城市带蒸散发时空变化特征

利用宁夏沿黄城市带6个气象站1995-2015年逐日观测资料,基于Penman-Monteith模型、Budyko假说分别估算宁夏沿黄城市带1995-2015年潜在蒸散发量(ET₀)和实际蒸散发量(ET),采用Morlet小波分析、气候倾向率等统计方法,分析宁夏沿黄城市带1995-2015年实际蒸散发、潜在蒸散发时空分布和变化情况。结果表明：1995-2015年宁夏沿黄城市带ET₀多年均值为831.585 mm、ET多年均值为710.551 mm,实际蒸散发ET远小于潜在蒸散发ET₀;宁夏沿黄城市带ET与ET₀关系符合正比假设理论,水分供应条件变化下,ET与ET₀均呈现明显的增加趋势,为正相关关系;宁夏沿黄城市带1995-2015年各季节平均蒸散发年际变化总体呈增大趋势,但是也有很明显的时段特征,即先增加后下降再回升,通过滑动t检验确定2006年为突变年;1995-2015年宁夏沿黄城市带年平均蒸散发及气候倾向率空间分布整体呈现由东北向西南“低-高-低”相间分布的空间格局。     

基于REDRAW 模型的黄河河龙间近年蒸散发特性研究

基于参照干湿限的遥感蒸散发模型(REDRAW)反演了黄河中游河龙区间5个典型子流域2000—2010年的蒸散发,结合归一化植被指数(NDVI)分析了区域蒸散发的年内和年际特征。年尺度流域水量闭合验证结果表明,REDRAW模型反演的区域年蒸散发多年平均为358.3 mm,接近降雨径流之差351.4 mm,平均相对误差2.6%,年尺度ET反演结果较为合理,说明REDRAW在研究区域具有一定的适用性。区域蒸散发与NDVI年内变化较为一致,年际变化存在一定正相关,11年间增长趋势较为明显。区域NDVI的显著增加与植树造林等水保措施有关,结合流域的降雨径流等水文数据分析可知,植被覆盖的增加一方面增加蒸散发耗散,另一方面通过截留等作用促使径流减少。     

渭河流域蒸散发时空反演及其对人类活动的响应

【目的】土地类型变化、土地工程建设和工业农业生产等人类活动通过改变下垫面性质而对地表蒸散发起到重要的影响作用,而目前针对人类活动驱动力的定量化研究十分有限。【方法】基于MODIS遥感影像和气象数据,利用地表能量平衡系统(SEBS)模型和趋势分析法探究了2009—2019年较长时间序列尺度上渭河流域蒸散发的时空演变特征,并利用残差分析法定量化评价了其对人类活动的响应。【结果】结果显示：(1)SEBS模型估算的蒸散发(ET)与水量平衡法所得实测值的拟合系数(R²)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)分别为0.78、0.84 mm和34.1%。(2)2010—2018年渭河流域耕地净减少约1 622.5 km²,增长率为-2.91%,主要流向为草地;建设用地面积净增加785.75 km²,增长率约15.55%,主要流入为耕地,未利用地转入最少。(3)人类活动对渭河流域ET起促进作用的区域面积约占比45.41%,其中贡献率在80%以上的区域约占比30%;起抑制作用的区域面积约占比4.24%,关中地区的贡献率在80%以...     

近20年黄土高原NDVI/气象要素对实际蒸散发的影响研究

退耕还林还草工程使黄土高原植被覆盖度显著增加,同时全球气候持续变暖,在此双重背景下,研究黄土高原蒸散发(Evaporation, ET)的时空分布规律及NDVI和气象要素对蒸散发的综合影响,对该地区水资源综合治理具有一定的指导意义。基于MOD16A2 ET、MOD13Q1 NDVI和气象数据,采用空间回归分析、Morlet小波分析、主成分分析等方法,探讨了黄土高原2001—2020年ET全年、生长季、非生长季3个时段时空演变特征及NDVI和气象因子的综合影响。结果表明：(1)3个时段内ET均显著增加,增速分别为全年>生长季>非生长季,且均存在14 a的第一主周期,全年及生长季的ET值由东南向西北递减,非生长季ET数值全年最低,较高值分布于西部和南部,ET值年际变化空间分布与ET值空间分布保持一致;(2)3个时段NDVI均显著增加,值的空间分布与ET值空间分布一致,降水量在全年及生长季显著增加,非生长季增加不明显,温度与风速在3个统计时段无明显增加趋势,降水和温度空间分布规律与ET基本一致;(3)不同时段各影响因子对ET值变化贡献大小不同,生长季风速、气温和NDVI对其有较大...     

喀斯特山区蒸散发的时空变异特征分析——以贵州省为例

掌握喀斯特山区蒸散发的时空变异特征,为水资源的合理规划和优化配置提供科学依据。利用MODIS16遥感数据,在数据精度验证的基础上,运用GIS统计法、变异系数法和线性趋势法,探讨2000—2014年贵州省蒸散发的空间格局、年际和年内变化规律及不同土地覆被类型下的蒸散发特征。结果表明:(1)2000—2014年,贵州省实际蒸散发(ET)多年平均值为850.36 mm,呈西低东高,南高北低态势;潜在蒸散发(PET)多年平均值为1 473.58 mm,呈东北向西南递增态势。不同土地覆被类型下ET最大的是林地,而林地的PET最小。(2)PET年际变化率为3.88 mm/a,呈弱增加趋势;ET年际变化率为0.39 mm/a,基本保持稳定,表明贵州省水资源呈减少趋势,具有干旱化倾向。ET空间上呈东、西部减少、中部增加趋势,PET呈东、南和西三面减少、北部增加趋势。(3)ET和PET均呈单峰型。ET在7月最大,PET在6月最大,二者均在12月最小。二者在3—6月差距最大,为贵州省春旱和夏旱时期。不同土地覆被类型下ET和PET均呈单峰型,植被生长季节ET差距大,林地增长速度最快,植被成熟期PET差距最大。(4)ET和PET具有较强的季节性。ET季节性空间差异非常显著,在于林地的植被蒸腾作用对全年ET贡献较大。     

基于MOD16产品的海拉尔流域蒸散发时空分布特征研究

旱涝灾害频发与流域水量平衡的变化密切相关,而地表蒸散量作为流域水量平衡中的重要环节,研究陆面蒸散发时空分布在旱涝灾害监测和预警等方面具有重要的意义。基于MOD16全球蒸散发产品,以海拉尔河流域为研究区域,通过相关性分析和线性趋势分析,统计分析了2001—2018年海拉尔河流域地表的实际蒸散发(AET)和潜在蒸散发(PET)的时空分布特征和变化趋势。结果表明:(1)海拉尔河流域2001—2018年多年平均AET、PET的空间分布特征自东向西表现出较为显著的递减和递增空间变化规律,流域AET的波动范围为218.7～718.1mm, PET的波动范围为548.2～1 190.6 mm;(2)不同土地覆被类型下多年平均AET值由大到小依次为有林地、高覆盖度草地、旱地、沼泽地、城乡居民用地、中覆盖度草地,多年平均PET值由大到小依次为中覆盖度草地、沼泽地、城乡居民用地、高覆盖度草地、旱地、有林地。(3)地表AET、PET年内变化具有一定的季节性,流域春、夏、秋、冬四季的AET多年均值分别为76.8 mm、273.1 mm、61.9 mm、21.6 mm, PET多年均值分别为288.0 mm、580.8 mm、168.7 mm、22.5 mm, AET和PET的多年均值由大到小依次均是夏季春季秋季冬季。     

岔巴沟流域植被变化特征及其对水沙的影响

基于30 m×30 m分辨率陆地卫星(Landsat)遥感数据分析1987—2018年岔巴沟流域植被覆盖度的时空演变特征并生成流域土壤面蚀等级图,分析其对流域产流产沙的影响。结果表明:岔巴沟流域植被覆盖度整体呈现快速增长趋势,从1987年的24.7%增加至2018年的53.1%;流域植被覆盖度构成发生很大转变,2002年以后中、高覆盖度区域比例大幅上升,增长主要集中在丘陵沟壑地区;随着植被覆盖度的增长,流域产流产沙呈现减少趋势,地表面蚀有所减少,植被对产沙影响大于对产流影响。     

基于MODIS数据的浙江省植被覆盖度时空变化分析

以浙江省为研究区,基于2009—2018年MODIS_NDVI数据,采用MVC最大值合成法获取逐月NDVI值,利用改进的像元二分模型估算2009—2018年植被覆盖度,结合DEM数据及《浙江省林地保护利用规划》(2010—2020年)中的林地分区,分析浙江省植被覆盖度的时空变化情况。结果表明:①2009—2018年浙江省植被覆盖度总体处于高盖度级别,存在缓慢降低的趋势。②2009年和2018年的植被覆盖度空间格局基本一致,即浙南山地区、浙西山地丘陵区>浙中丘陵盆地区、浙东沿海丘陵海岛区>浙北平原区;植被覆盖度变化以稳定为主,占总面积的62.79%,退化区域面积大于改善区域面积,退化趋势以浙北平原区最为严重,占总面积的6.73%,改善趋势以浙南山地区最为明显,占总面积的4.87%。③各地形因子范围内的植被覆盖度变化均相对稳定;不同高程范围内,明显退化区域在高程100 m以下,明显改善区域在高程200 m以上;不同坡度范围内,退化最明显区域为坡度[0°,5°)范围,明显改善区域为坡度15°以上;不同坡向间,植被变化的差异并不明显。研究成果可为该地区的生态环境建设和水土流失防治提供理论依据。     

黔中地区潜在蒸散发的时空变化及对土地利用变化的响应

土地利用变化对潜在蒸散发的影响是水文等相关领域研究的热点问题.基于黔中地区1995-2015年气象数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散发(ET0),同时利用1995-2015年5期土地利用数据,分析近20年该地区ET0的时空变化特征以及不同土地利用类型对ET0的影响.结果表明:1995-2015年黔...     

不同蒸散发模型在大凌河流域的对比运用研究

文章以大凌河大城子水文站以上为研究流域,分别运用考虑植被叶面积指数的双源蒸散发模型和P-M公式计算流域的蒸散发,并和大城子实测蒸发皿蒸发进行对比分析,在此基础上,还定量研究了不同气象因素和植被覆盖度对蒸发皿蒸发的影响。研究成果可以为大凌河流域蒸散发估算和水文模拟提供重要参考价值。     

基于MOD16产品的涟江流域蒸散量时空变化特征

地表蒸散量对调节区域水热条件起着重要作用,也是区域水文水循环研究的重要内容。基于MOD16遥感数据集,分析2000—2014年涟江流域地表蒸散量的时空变化特征。研究表明:涟江流域蒸散量实测值与MOD16遥感产品之间的相关系数较高(R~2=0.91),表明该数据集能满足对涟江流域地表蒸散发的研究需求;流域不同季节、不同土地利用类型及地貌类型的蒸散量存在差异性,表现为:夏季春季秋季冬季,林地草地耕地未利用地建设用地,岩溶高原峰丛洼地;15 a间的多年平均蒸散量总体呈上升趋势,尤其是2011—2014年的蒸散量较大,气温、降水、土地利用方式和地质条件背景对地表蒸散发产生重要影响,植被覆盖的增加是流域蒸散量上升的主要原因。研究结果对科学认识地表蒸散发的时空变化特征及其影响因素、流域水循环研究、水资源的合理开发利用和生态环境建设具有重要的理论与实践意义。     

基于Choudhury-Yang公式的泾河流域蒸散发归因分析

1999年以来黄土高原实施了大规模的植树造林工程,但该工程是否加剧了区域水资源压力引发了社会的广泛讨论。为科学解析黄土高原水循环演变过程,基于Choudhury-Yang公式计算了黄土高原泾河流域2000-2014年蒸散发变化,并定量区分了气候因子和下垫面因子对流域蒸散发变化的贡献。研究结果表明:退耕还林工程实施以来,泾河流域实际蒸散发呈下降趋势,年均降幅为-2.28mm;降水是该流域蒸散发变化的主导因子,其平均贡献率达到76.8%,远大于潜在蒸散发(40.8%)和下垫面变化(-17.5%)的影响。基于Choudhury-Yang公式的蒸散发归因识别方法,对定量区分气候和下垫面变化对流域蒸散发的影响具有重要的科学意义。     

CLM5陆面模式在珠江流域蒸散发模拟的效果评价

为探究最新版本的陆面模式CLM5(Community Land Model, version 5)对地表蒸散发的模拟效果,选取珠江流域为研究区域,采用CLM5对该流域1989—2018年的地表过程进行模拟,并以基于卫星观测的GLEAM遥感蒸散发产品作为真值对模式的蒸散发模拟表现进行评价。评价从时间和空间的多个尺度展开,结果表明,时间上,CLM5对珠江流域的蒸散发模拟存在不同程度的低估,流域多年平均蒸散发的相对误差为-16.07%,这种低估主要来源于对冷季蒸散发低值的低估。相比之下,CLM5对于暖季蒸散发高值的模拟表现较好。空间上,CLM5在流域东南部、南部和西部区域的蒸散发模拟效果较好,北部地区模拟表现较差。研究可以为CLM5陆面模式中蒸散发模块的发展提供参考。     

基于GLEAM遥感数据的广东省近30年蒸散发及组分时空演变特性研究

研究基于GLEAM蒸散发遥感数据,以广东省为研究区域,对其1989—2018年的蒸散发及其组分的时间和空间演变特性进行深入分析研究。通过将Mann-Kendall和Sen's Slope 2种趋势分析方法相结合,研究了广东省近30年的蒸散发量时空变化过程,探讨了植被散发、土壤蒸发和截留蒸发等组分的时空变化趋势和演变格局。此外,结合广东省归一化植被指数NDVI数据分析了蒸散发变化的原因。研究可为深入理解气候变化条件下的地表水文过程和能量平衡过程提供科学参考。     

黄淮海流域实际蒸散发时空演变规律分析

蒸散发是气候系统能量循环和水分循环的关键要素,探究黄淮海流域实际蒸散发的演变规律及其影响因素对深入理解该区域水循环对气候变化的响应具有重要意义。基于1980—2018年黄淮海流域的GLEAM蒸散发产品数据、气象数据和NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall检验及相关性分析等方法,分析了实际蒸散发的时空演变规律及其影响因素。结果表明：GLEAM产品的计算值在黄淮海流域的验证精度较好,流域内多年平均实际蒸散发量为474 mm,呈显著上升趋势。实际蒸散发的空间变化范围是183～708 mm,空间差异显著,呈现从东南向西北方向递减的趋势,季节的空间分布与年际分布特征基本一致。实际蒸散发与NDVI均呈显著正相关关系,与降水和气温以正相关关系为主。黄淮海流域降水变化不明显,气温显著升高,NDVI增加是流域内实际蒸散发量显著上升的主要原因。     

河北省潜在蒸散量时空变化特征及气候影响因素分析

潜在蒸散量是确定作物需水量的重要依据和基础,准确估算和科学分析其气象影响因素,对于优化调整农业种植结构及合理配置水土资源具有重要意义。根据河北省及相邻行政区内24个气象站点1960-2016年的逐日气象数据,采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0),利用敏感系数和贡献率对ET0变化的气候影响因素进行分析,结果表明:近57年来河北省ET0多年平均值为1 095.70mm,整体呈显著下降趋势,平均下降幅度为-8.91mm/(10a);ET0年内变化率夏季最高,冬季最低;ET0空间分布大致自西向东呈半环状递减趋势,四季与年尺度格局基本一致。河北省年平均ET0对相对湿度表现为负敏感,对其他气象因子表现为正敏感。ET0年变化对各气象因子的敏感程度依次为相对湿度最高气温平均风速日照时数平均气温最低气温,其变化对气象因子的敏感性存在空间差异。平均风速是河北省ET0全年及春、秋、冬三季变化的主导因子,日照时数为夏季ET0变化的主导因子。空间分布上,西北部地区ET0变化的主导因子为平均气温,东北部地区为日照时数,中南部及沿海地区ET0变化的主导因子为平均风速。该研究成果可为水资源的优化配置及区域干旱评价提供一定的理论支撑。