赣江上游流域蒸散发量影响因素的遥感分析

基于AVHRR遥感数据和气象观测数据,将地表能量平衡系统 (surface energy balance system,SEBS) 模型应用于赣江上游流域,在不同气象条件下对日蒸散发量进行估算。结果表明,SEBS模型对日蒸散发量的估算满足一定的精度,可以应用于此流域。通过遥感反演分析发现,赣江上游实际日蒸散发量受到净辐射、植被覆盖率、地表温度等因素的影响;反演参数与土地利用在空间上有良好的相关性和一致性,且在时间上有明显的年内分布规律。     

钱塘江流域蒸散发遥感估算

利用MODIS数据产品,结合气象站点的观测资料,通过基于地表能量平衡的SEBAL模型估算钱塘江流域2011年不同月份的地表蒸散发,并利用实测蒸发数据对模型估算结果进行验证,结果表明SEBAL模型在区域有一定适用性。分析钱塘江流域蒸散发时空变化特征,结果表明:蒸散发具有明显的时空差异性,空间上钱塘江和新安江水库蒸发量最大,从土地利用类型来看水体和林地蒸散发量较高,时间上夏季蒸散发量明显高于其他季节。     

基于SEBS模型的老哈河流域蒸散发研究

基于表面能量平衡系统(SEBS)模型,结合NOAA/AVHRR数据,估算半干旱的老哈河流域实际日蒸散发量,并将估算结果与结合FAO-Penman模型和作物系数法计算的参考作物蒸发量进行比较,最后综合分析了老哈河流域蒸散发与土地利用、归一化植被指数(NDVI)以及地表温度(LST)的关系.结果表明:SEBS模型在老哈河流域有较好的适用性;老哈河流域实际日蒸散发时空差异较大,其中7、8月份流域蒸散发量较大,9、10月份蒸散发量逐渐减小,流域西部山区的蒸散发量较大,中部和流域出口所在的平原区相对较小;流域不同土地利用类型蒸散发量不尽相同,其中林地的日平均蒸散发量最高,其次为耕地、灌丛和草地;流域实际蒸散发量与NDVI呈线性正相关,与LST呈线性负相关.     

应用遥感技术反演流域尺度的蒸散发

利用MODIS遥感数据结合地表气象观测,在对SEBS模型物理参数进行计算和灵敏度分析的基础上,得到黑河流域春、夏、秋、冬四季不同气象条件和不同下垫面条件下的地表蒸散发。依靠黑河流域综合研究站—临泽站蒸散发仪观测的蒸散发验证遥感反演的精度,结果表明遥感反演的地表蒸散发精度较高,模型参数方案可行。这一方法可以在流域尺度上揭示出流域不同下垫面的蒸散发随季节变化的空间特征。最后,利用遥感反演的蒸散发与地面站点蒸发器实测的水面蒸发量和Penman-Monteith公式计算的蒸发量进行对比分析不同下垫面条件不同季节地表潜在蒸发能力和干湿状况。     

不同蒸散发产品在汉江流域的比较研究

蒸散发是流域水循环和能量循环的重要环节,准确估算蒸散发对流域水循环研究具有重要意义,同时也可以为流域水资源优化配置和可持续利用提供支撑。利用汉江流域观测的逐月降水数据、径流数据以及重力卫星(GRACE)反演的流域蓄水量变化数据计算水量平衡蒸散发(ET_WB),以ET_WB为标准在月尺度上评估4类9种不同蒸散发产品(陆面模式产品ET_clm、ET_noah、ET_mos、ET_vic;再分析数据产品ET_jra;基于模型树集的通量观测产品ET_jung和基于能量平衡的诊断模型产品ET_modis、ET_PML、ET_Zhangke)在汉江流域的适用性。结果表明基于模型树集的通量观测产品和基于能量平衡的诊断模型产品精度较好,再分析产品次之,陆面模式产品(除ET_clm)较差。ET_jung、ET_modis和ET_clm在月尺度上与ET_WB有着较好的相关性,结果误差相对较小;ET_noah、ET_mos、ET_vic结果误差相对较大。该研究结果可以为汉江流域水循环研究和南水北调中线工程管理提供科学参考。     

SEBAL模型在台兰河流域蒸散发研究中的应用

由于陆地表面的空间非均匀性,传统的观测手段难以由点向面拓展。采用基于地表热量平衡的SEBAL模型,利用MODIS影像数据估算了位于干旱地区的台兰河流域的实际蒸散发量及其时空分布特征。结果表明:日蒸散发量的实测值与反演值相关性为0.88,月蒸散发量的实测值与反演值相关性为0.91,精度较高。估算全年总的蒸散量约为7.04亿m3,比水量平衡法计算的蒸散量大4%。通过各精度的检验可知,该模型计算结果较为可信。     

基于Budyko理论的北京地区实际蒸散发估算及特征研究

为了探究近些年北京地区实际蒸散发的时空变化特征,采用基于Budyko理论的傅抱璞经验模型,对北京地区1980-2016年实际蒸散发进行了估算;并根据Mann-Kendall趋势分析、相关分析等方法,对研究区实际蒸散发的时间变化特征、空间格局以及影响因素进行了探讨;为提高傅抱璞经验模型在研究区的适用性,依据北京地区历史时期水文气象数据,结合水量平衡法对该模型参数进行了校准和验证。结果表明:优化参数后的经验模型在研究区具有较高的模拟精度,且适用性较强;北京地区多年实际蒸散发均值为447 mm;时间尺度上,呈不显著的下降趋势;空间上,表现出明显的空间异质性,其中,蓟运河山区的蒸散发最大,其次为潮白河流域东部;实际蒸散发的这种时空变化特征与区域降水量密切相关。     

区域蒸散发遥感模型研究的进展

本文主要介绍了目前常用的几类遥感蒸散发模型,包括基于能量平衡的单层与双层蒸散发模型、彭曼模型以及基于植被指数和地表温度的经验模型等,并对这些模型各自的优缺点分别进行了评述。由于地表水热过程的复杂性,在区域蒸散发模拟中仍存在很多亟待解决的问题,如地表特征参数和地表温度反演中的不确定性,遥感反演在不同时空尺度上扩展的困难以及由此带来的区域验证问题等。因此要提高区域蒸散发反演的精度,必须进一步提高遥感辐射传输模型的精度,降低遥感输入数据和反演参数中存在的不确定性,同时通过不同尺度的田间观测试验加强对地表水热传输机理等方面的研究。此外,遥感和陆面过程模型的结合能有效降低模型和数据中的不确定性,陆面过程同化模型能提供更为可靠的连续的地表水热过程模拟,是一个很有前途的发展方向。     

地表通量均衡法对中国陆面蒸散发估算的适用性评价

为验证和评估地表通量均衡法（surface flux equilibrium, SFE）在大尺度上的估算精度,基于SFE方法估算中国区域2001—2015年日尺度陆面蒸散发量,并开展适用性评价。结果表明：在站点尺度上,SFE估算值与观测值具有较好的一致性（均方根误差为1.03 mm/d,相关系数为0.70）,优于GLEAM产品精度（均方根误差为1.19 mm/d,相关系数为0.62）;在流域尺度上,SFE方法与水量平衡蒸散发较为接近,对多数流域的模拟效果较好,优于GLEAM产品和CR产品;在时空变化趋势上,SFE产品与CR产品的变化趋势一致性较高,与GLEAM产品一致性较差。综合SFE估算结果的精度验证和趋势分析,可以发现SFE方法基本达到现有产品的精度,因其输入参数少、物理机制明确、参数化方案简单,有潜力为蒸散发的大尺度准确估算提供一套行之有效的替代方案。     

改进SEBS 模型评价黑河中游灌溉水资源利用效率

我国西北干旱半干旱地区内陆河流域农业耗水是水资源消耗的主要部分,准确估算干旱半干旱区绿洲蒸散发(ET)对合理配置和有效利用水资源非常重要。针对干旱半干旱区作物蒸散受土壤水分胁迫的特点,将土壤水分信息引入到SEBS模型中,利用MODIS影像,结合WRF模式输出的格网和地面观测的气象数据估算2012年黑河中游绿洲蒸散发。与涡动观测结果对比:改进的SEBS模型更适用于灌溉作物在水分胁迫下的蒸散发估算。进而分别在灌区和黑河中游整个绿洲尺度上评价2012年作物水资源利用效率,结果显示:在灌区尺度上水资源利用效率是57%;以整个黑河中游为对象,由于考虑了地表水地下水的转换和重复利用,绿洲作物水资源利用效率可达到66%,但抽取地下水重复利用消耗大量的能源,为此需要提升单方水的利用效率,减少对地下水的过度开采,做到既节约水资源,又节约能源。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。     

基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律

为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions,WEP-N）和水资源评价方法,对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较,松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3,减幅达到 22.2%。其中, 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为 96.9%,不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水 资源总量减少的 82.6%,冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域,而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。     

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。     

大汶河流域陆面蒸发估算方法比较研究

区域陆面蒸散发的估算对于计算区域水资源总量,合理配置水资源具有重要意义。针对处于大汶河流域上游、受人类活动影响较小的雪野水库、黄前水库、东周水库控制子流域的实际特点,分别利用MODIS遥感方法、SWAT模型法、水面蒸发折算系数法对这三个子流域2000年-2008年的多年平均年陆面蒸发量及多年月平均陆面蒸发量进行估算,并基于水量平衡方程,结合各子流域的同期降雨与天然径流资料,对估算结果进行了分析比较。结果表明:在大汶河流域内,采用MODIS遥感方法估算实际陆面蒸散发的精度较低;水面蒸发折算系数法具有一定精度;SWAT模型法精度较高、适应性较好,估算误差仅在3%左右。研究结果可为半湿润区陆面蒸发估算方法的选择提供参考。     

松花湖富营养化评价及防治措施

采用修正的卡森状态指数法进行松花湖水体富营养化评价,评价结果表明红石水库水质最好,白山水库次之,松花湖水质综合评价最差。由于辉发河带入的污染物较多,造成松花湖水质上游次于下游,越到下游水质越好,丰满水库的水质最优。全流域的富营养化指数为45.64,根据本研究选择的湖泊富营养状态分级标准,松花湖流域的富营养化总体处于中营养阶段,辉发河河口富营养程度最高,已达到轻度富营养化程度。     

近20年黄河流域陆表水域面积时空变化特征研究

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略之一。开展陆表水域的动态变化监测,有助于掌握黄河流域水资源分布与变化状况,对于了解人类活动对水资源的影响,保障流域生态安全具有重要意义。本文基于Landsat数据提取2000—2019年黄河流域陆表水域分布,分析了黄河流域陆表水域面积的动态变化状况,结果表明：（1）流域陆表水域空间分布不均衡,上游陆表水域面积占流域陆表水域总面积的60.3%、中下游占39.7%,其中青海省和内蒙古自治区的陆表水域面积占比最高,分别占40.3%和17.0%;（2）近20年间,流域陆表水域面积总体呈增加趋势,增幅约为49.0%,其中上游地区对流域陆表水域总面积增加的贡献度最大,达到47.7%,中游地区贡献度次之,为42.7%,下游地区贡献度较小,只有9.6%;（3）从流域来看,渭河和汾河流域的陆表水域面积增加较为明显,2000—2019年期间,分别扩大了113.17 km²和55.75 km²,增幅约为139.9%和152.4%。