辽宁省地表蒸散发及其受植被覆盖度影响研究

文章结合水文气象资料、植被指数产品和蒸散发产品,运用相关分析法、回归分析法以及像元二分模型,准确揭示了2004-2018年辽宁省面尺度地表蒸散发ET的时空变化特征,定量分析了植被覆盖度变化、非气象因子和气象因子对ET的影响作用。结果表明:在空间分布上自南向北地表ET呈减少趋势,区域整体地表蒸散发年际减少趋势明显;2004-2018年植被覆盖度以中高等级为主,高覆盖度占比一般超过40%,且随着时间的变化整体呈上升趋势;大部分地区的非气象因子对ET变化的贡献较高,ET与非气象因子植被覆盖度的相关性具有区域差异,两者的逐月相关系数为0.8561,为改善水生态环境必须因地制宜的实施有效的措施。     

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。     

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...     

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(PE...     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

近55年贵州省潜在蒸散量变化特征及影响因子分析

为了解贵州省潜在蒸散的变化特征及影响影子,根据1961-2015年贵州省80个气象观测站的常规观测资料,采用Penman-Monteith公式、回归分析、Mann-Kendall检验分析和GIS空间分析等方法,计算并分析了贵州省潜在蒸散量及其变化特征和影响因子。结果表明:近55年来贵州省ET_0呈下降趋势,空间上总体呈现出南高北低,西高东低,由西南向东北递减的变化趋势;除平均风速外,平均温度、最高温度和相对湿度与ET_0均极显著相关性。     

遥感和再分析蒸散发数据精度评估:基于GRACE和流域月水量平衡模型的比较研究

采用GRACE陆地水储量变化数据和两参数月水量平衡模型(WBM-DP)分别构建了流域实际蒸散发月序列ET_GRACE和ET_WBM,以此为基准评价了两种遥感蒸散发数据MOD16、SSEbop和一种大气再分析蒸散发数据GLDAS-Noah在汉江流域上游的性能,解析了基准序列不同对蒸散发数据精度的影响。结果表明,GRACE数据和WBM-DP得到的2006—2014年汉江流域上游蒸散发基准序列在年尺度上较接近,但在月尺度上差异明显。WBM-DP可较好地模拟降水和潜在蒸散发作用下流域水储量的季节性变化特征,构建的蒸散发基准序列也更合理;而GRACE数据反映的流域水储量变化存在不合理现象,由此根据水量平衡方程推算的月蒸散发基准序列也具有异常现象。在月尺度上,基准序列的不同会导致蒸散发数据精度指标的非一致性变化,其精度评估结果也可能不同,在非汛期各月,以ET_WBM为基准时,MOD16综合精度最优;而以ET_GRACE为基准时,SSEbop最优。且相对于ET_GRACE,以ET_WBM     

关中盆地植被覆盖动态及其对气候因子的响应

基于MODIS植被指数和气象数据,采用趋势分析和地统计分析方法对关中盆地植被覆盖时空分布特征进行分析;借助基于像元的空间分析方法揭示研究区植被覆盖对气候变化的响应。结果表明:从年际变化特征看,关中盆地植被覆盖呈波动性上升趋势,年均增长率为0.006 1 a^-1;从年内分布特征看,关中盆地植被覆盖年内波动明显,呈单峰型曲线;从空间分布特征看,关中盆地植被覆盖度呈现明显的空间异质性;从年尺度来看,关中盆地植被覆盖度与降雨量和温度均呈现不显著正相关;从月尺度来看,关中盆地植被覆盖度与当月降雨量和气温均呈现显著正相关,这说明水热因子的季节波动对研究区植被生长的影响更大。研究结果可为干旱半干旱地区生态建设和环境保护提供科学依据。     

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...     

近30年甘肃省潜在蒸散发时空变化特征及演变归因的定量分析

蒸散发是地球系统水量平衡和能量平衡中的重要组成部分,研究潜在蒸散发的变化对于更好地理解气候变化对水文循环的影响及水资源配置具有重要意义。本文基于FAO推荐并修订的Penman-Monteith模型,利用1981-2010年甘肃省内及周边的32个气象站点的常规观测资料对甘肃近30年内潜在蒸散发的时空变化特征进行研究,并对潜在蒸散发对气象因子的敏感性及其敏感系数的空间分布进行分析,定量揭示了影响甘肃潜在蒸散发变化的主导因素。结果可为研究甘肃气候变化对水循环的影响、提高农业灌溉效率和调整水资源利用结构及优化配置水资源提供参考。     

汉江上游流域潜在蒸散量敏感性分析

为研究全球变暖背景下汉江上游流域潜在蒸散量的变化特征,根据汉江上游流域1960—2015年汉中、石泉和安康3个气象站的逐日实测气象数据,采用彭曼-蒙蒂斯方程计算逐日潜在蒸散量ET_0。应用敏感性公式计算ET_0对5个主要气象因子的敏感系数,并结合气象因子的多年相对变化分析ET_0变化成因。结果表明:受太阳周年运动及地形等地理要素的共同影响,汉江上游不同气象因子及ET_0的年内分布不一;汉江上游ET_0对相对湿度最为敏感,各气象因子年敏感系数多呈显著下降趋势,敏感程度均达到"中"以上等级;ET_0同气象因子表现出复杂非线性关系,日照是汉中站ET_0变化的主导气象因子,石泉和安康站ET_0变化的主导气象因子是相对湿度。     

基于改进遥感蒸散模型的西南地表蒸散研究

基于卫星遥感资料以及气象站点数据,利用基于地表净辐射、植被指数、月平均气温和月温差的混合型线性双源遥感蒸散模型估算了我国西南地区地表蒸散量,并与MODIS数据作对比验证。结果表明:改进后的遥感蒸散模型估算的蒸散值与MODIS监测的值具有很好相关性,其模拟精度依次为:秋季冬季夏季春季。利用改进后的模型研究了西南地表蒸散,发现近20 a来该地区实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%,春季由东南向西北递减,广西大部分地区以及云南南部实际蒸散量较大,而川西则较小;夏季与秋季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;冬季则呈现由南向北递减的规律。     

2000—2014年辽宁省植被动态演变特征分析

基于MODIS － NDVI 数据,辅以线性回归法与分段线性回归法,并借助ArcGIS 软件,对辽宁 省2000—2014 年植被覆盖的动态演变过程进行分析。结果表明: ( 1) 时间上,辽宁省植被NDVI 在年 际尺度上呈现出明显的增大趋势,2005 年出现突变,多年平均NDVI 值为0. 496; 春季、夏季、秋季 以及植被生长季NDVI 突变年份分别为2006 年、2005 年、2009 年和2004 年,秋季波动变化的突变点 明显滞后; 植被生长最旺盛的季节为夏季,且集中于8 月。( 2) 空间上,辽宁省植被覆盖具有明显的 地域性差异,呈现出东部高、中西部低的分布特征; 辽宁省植被覆盖优良区与辽东山地的界限基本吻 合,植被覆盖贫乏区主要集中在朝阳市和阜新市的东北部地区。( 3) 辽宁省植被覆盖程度呈山地阴坡 高于阳坡的形态,并且植被覆盖程度最好的坡向为北偏西方向。( 4) 2000—2014 年辽宁省植被覆盖度 整体以维持现状和轻微改善为主,保持不变的区域集中于中东部地区,辽阳市与沈阳市一带有轻微退 化现象,辽西北地区改善情况较为明显。     

基于信息熵原理的东北地区参考作物蒸散量时空特征分析

根据1951—2013年东北地区116个气象站点的常规气象资料,基于信息熵理论构建了东北地区日参考作物蒸散量站点间的信息传输模型并分析了信息场的分布情况,利用聚类分析法解析了东北地区日参考作物蒸散量的区域相似性结构特征;并在此基础上选取6个代表性站点,运用重标极差法分析了参考作物蒸散量(ET_0)的时间分形特征。结果表明:空间上,东北地区日参考作物蒸散量的信息熵随纬度增加而减小,各站点信息传输指数随基站与辅站距离的增大而减小,且具有明显的各向异性;东北地区在站点群层面上的信息传输总体呈由南到北、由东到西的分布规律。时间上,东北地区多年平均ET_0总体呈下降趋势,哈尔滨、沈阳、赤峰、加格达奇、佳木斯、海拉尔6个代表性站点的ET_0在未来一定时段内的变化趋势趋于稳定且具有较强的持续性。     

考虑气象因子不确定性的参考作物蒸散量预报方法

参考作物蒸散量(ET0)的准确预测预报对于制定作物灌溉制度与实时灌溉调度具有重要意义,然而气象因子的不确定性极大的影响着ET0的预测精度.因此本研究采用马尔科夫蒙特卡罗模拟与自适应采样算法相结合的方法(AM-MCMC)对气象因子的不确定性进行修正,以气象站实测ET0作为标准值,利用径向基神经网络(RBF)模型建立气象因...