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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于站点观测和水量平衡的四种蒸散发产品在我国的评估与对比

【目的】蒸散发是陆面水循环的关键环节,蒸散发产品的评估与对比能够为产品运用和改进提供参考。【方法】对4种全球蒸散发产品分别进行了站点尺度和流域尺度的精度分析,在此基础上就产品蒸散发时空格局进行了对比。【结果】结果显示：与全国12个站点通量观测数据对比中,PML＿V2产品的精度最高,其后依次是ERA5-Land、EB-ET和MOD16A2;在农田类通量观测数据对比中PML＿V2表现最好,自然植被类(草地、森林)通量观测数据对比中ERA5-Land表现最好;与基于水量平衡法计算的中国九大流域多年平均蒸散发比较,4种产品的决定系数为0.89～0.96,表现最好的是EB-ET产品,4种产品有各自适用的流域。蒸散发时空格局对比结果表明,ERA5-Land与其它3个产品差异最大,ERA5-Land模拟的全国年均蒸散发最大且有逐年下降趋势,多年平均蒸散发在西北干旱区农田和我国东部分别出现低估与高估。【结论】结果表明：4种产品在不同下垫面条件下的精度有明显区别;在流域等大尺度应用中能够符合精度要求,但在时空格局方面仍有较大差异。     

多源蒸散发数据融合及其在干旱监测中的应用

目前,蒸散发和干旱相关的研究不全面,对蒸散发在干旱形成发展过程中的作用机理不明确,对蒸散发在干旱监测中的价值没有客观的认识。为此,利用地面通量观测数据对3种蒸散发数据(GLEAM, GLDAS, SSEBop)进行了精度评估,在此基础上进行数据融合,进而根据4种干旱指数(SPI, RDI, ESI, SMI)分析了我国近年来干湿变化特征及各指数在典型干旱事件监测中的特点。结果表明:①与单一数据产品相比,融合数据减小了与实测数据间的偏差,提高了可靠性;②2001～2015年,东北平原西北部、内蒙古北部、华北平原、云贵高原、青藏高原大部分地区以及塔里木盆地中部有显著变干趋势,而西北及东北地区的主要山脉沿线地区呈现变湿趋势;③1个月尺度的SPI、RDI指数能较好地反映干旱事件的开始与结束,但对干旱持续性表征较差,ESI和SMI的变化滞后于SPI与RDI,能较好地反映干旱程度和持续性。     

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。     

基于气象条件的巨菌草蒸散发动态研究

巨菌草是一种已经并将继续在中国干旱和半干旱地区广泛推广的草种,其蒸散发(ET)动态是目前关注较多但仍未解决的问题,制约了灌溉制度、节水途径和潜力、抗旱性能提升以及产量预测等相关主题的发展。基于盆栽控制试验,利用Si B2模型模拟和回归分析方法揭示了巨菌草蒸散发的主要过程及影响因素。结果表明:受气象因素的影响,巨菌草ET在0.5~6.9 mm/d的范围内波动。其中,ET季节动态与温度、日照时数和饱和水汽压差的关系呈先增后减的单峰关系;随相对湿度、短波辐射和净辐射的增大,ET分别线性降低、增大和增大;连续晴天和连续阴天条件下,ET日动态主要受短波辐射和净辐射的正相关影响。利用气象因素建立的多元回归关系,能够解释99%巨菌草ET的波动,总体误差为3.38±7.64 mm。     

数据同化对流域蒸散发过程模拟的影响研究

为研究数据同化系统对流域水文过程模拟特别是蒸散发模拟的矫正情况,构建一种基于时变增益水文模型和遥感蒸散发的确定性集合卡尔曼滤波同化系统。参照流域出口流量和子流域蒸散发观测分析水文过程的模拟精度。在时间过程和空间分布上探求流域蒸散发的模拟精度、变化过程和同化校准效应。结果表明,经过数据同化,时变增益水文模型的模拟精度在纳西效率系数和水量平衡系数2个指标上都得到提高;子流域尺度上蒸散发精度也得到改善。进一步分析发现,数据同化对极端气候和人类用水影响明显下的水文模拟实现了较为显著的修正。该方法具有潜在的实用价值,可作为水文过程模拟的备选工具。     

基于水文循环过程的小流域蒸散发量模拟方法评估

蒸发蒸腾（ET）在农业灌溉和水资源管理中起着重要作用。使用了5个基于辐射的模型、3个基于温度的模型和1个基于空气动力学的模型,利用特定流域周围6个气象和水文站的长期数据,对所选模型进行月度比较。规模和生长期规模进行比较。结果表明,在研究区,基于辐射的方法优于基于温度的方法。从生长季节ET的累积结果来看,Jensen-Heise方法在温暖季节和秋冬季生长季节显示出最好的结果。最佳替代方法估计在某些地区不是很可靠,因此在使用模型之前应考虑空间和时间变化。     

不同蒸散发模型在湿润地区的适用性研究

为研究不同蒸散发模型在估算湿润地区蒸散发量方面的适用性,以淮河大坡岭以上流域为研究对象,构建了考虑植被叶面积指数的分布式彭曼蒸散发模型及双源蒸散发模型。通过计算流域2010～2018年逐日蒸散发能力,并建立上述模型计算值与蒸发皿实测值的拟合关系,比较了两个模型的计算精度。结果表明:彭曼蒸散发模型及双源蒸散发模型计算的流域蒸散发能力值与蒸发皿实测值,在时间上具有较好的相似性和一致性;且双源蒸散发模型计算的流域蒸散发能力与蒸发皿实测蒸散发值的相关关系好于彭曼蒸散发模型。研究结果可为估算湿润地区的蒸散发量提供支撑。     

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,...     

线性模拟蒸散发系数在莲花水电站水情预报中的应用

在采用新安江三水源模型预报莲花水情参数率定分析中， 根据特定的区间植被情况及其影响流域蒸散发的主要因素， 首次采用线性模拟的蒸散发系数来进行流域蒸散发的计算， 取得了好的效果， 使得预报方案的精度得到明显提高。     

计算蒸发量蒸散发能力的改进方法

在水文计算与水文预报中,蒸发量与蒸发能力的确定是十分重要的环节。本文按无雨、降雨小于蒸散发能力、降雨大于蒸散发能力3种情况分别计算蒸散发量,提出了确定流域蒸散发能力的新方法。     

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。     

分布式双源蒸散发模型的构建与运用研究

文章以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究区域的数字高程数据、土地利用数据以及研究区内外附近8个气象站点2000-2010气象要素数据,运用分布式双源蒸散发模型实现了研究流域蒸散发的时空全过程模拟,为对所构建的蒸散发模型进行验证,结合研究区内息县水文站2000-2010实测蒸散发资料进行了回归分析和相关性检验,并选用F检验和T检验两种方法从日尺度和年尺度对所构建的回归方程进行了拟合度的检验,研究结果表明:所构建的分布式双源蒸散发模型计算结果与息县实测蒸散发具有较好的一致性和相似性,在日尺度和季尺度上,相关系数均可达到0.85以上,所建立的回归方程均通过了显著性水平a=0.01的F检验和T检验,研究成果可为研究区的分布式水文模型中蒸散发的计算,特别是无资料地区的蒸散发计算提供参考价值。     

分布式双源蒸散发模型及其在南广河流域运用研究

鉴于传统蒸散发模型基于单点计算,不能考虑流域下垫面条件对蒸散发影响的局限性,利用卫星遥感数据源,以四川境内的南广河流域作为研究对象,构建基于栅格单元的分布式双源蒸散发模型,实现研究区域蒸散发时空全过程计算。研究表明:基于遥感数据源的区域蒸散发计算值与蒸发站点实测蒸发值具有较好的一致性和相关性,相关系数为0.744,在相似的气象和下垫面条件下,蒸散发能力排序为:林地>灌木丛>水田>旱地>草地,模型研究成果对于流域蒸散发空间计算,以及定量分析土地利用变化对流域蒸散发影响提供一定的参考价值。     

基于多源数据与多模型集成的流域人为蒸散发变异评估

人类活动对流域蒸散发的干扰日益显著,然而实测蒸散发数据稀少,且尺度差异与空间异质性等问题限制了大尺度陆面模型与遥感产品在人为蒸散发评估中的适用性与可靠性.本文提出了一种基于多源数据与贝叶斯模型平均的人为蒸散发变异评估框架,并应用于珠江流域.结果表明,通过综合利用地面观测(降水、径流、潜热通量)、社会统计(水资源开发利用...