503 Service Temporarily Unavailable
503 Service Temporarily Unavailable
openresty/1.9.7.4新安江模型介绍_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
新安江模型介绍
上传于|0|0|暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用0下载券
想免费下载更多文档？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩2页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢基于SEBS模型的黑河流域蒸散发_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
基于SEBS模型的黑河流域蒸散发
上传于|0|0|文档简介
&&生态水文模型
阅读已结束，如果下载本文需要使用1下载券
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩3页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢　　摘 要：利用MODIS数据，采用SEBS模型，结合地面站点观测的温度、湿度、风速、日照时数等气象数据，并结合地面气象观" />
免费阅读期刊
论文发表、论文指导
周一至周五
9：00&22：00
基于SEBS模型的辽河三角洲地表蒸发量的研究
2013年16期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘 要：利用MODIS数据，采用SEBS模型，结合地面站点观测的温度、湿度、风速、日照时数等气象数据，并结合地面气象观测数据，对辽河三角洲的蒸散发进行了估算，对辽河三角洲区域蒸散发量的时间分布特点进行了分析。得到了辽河三角洲蒸散发的分布结果，并对结果进行了可信度测试，结果表明模型在估算辽河蒸散发上具有一定的精度，可满足区域日蒸散发估算的需要。 中国论文网 /8/view-4433714.htm　　关键词：辽河三角洲 SEBS模型 遥感数据 蒸发量 　　中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：（2013）06（a）-0116-04 　　目前，水资源问题已成为人类面临的最重要的自然资源问题之一，而几乎所有的水资源问题都离不水循环过程的研究。蒸发是水资源状态相互转化中的重要环节，陆地上一年的降水约66%通过蒸散发返回大气[1]。广义的蒸发包括水面蒸发、地表蒸发和植物的蒸腾。地表蒸发过程受辐射、温度、降水、风速等气象因素和植被覆盖、土壤湿度、地形地貌等地表因素的共同影响。有效地估算蒸散发，一直是农业、水文、气象、土壤等学科的重要研究内容，在区域农业生产、干旱区水资源的规划管理等各个力一而具有重要的应用价值叫[2]。由于地表特性的不均一性和热传输过程的动态性，基于点观测值的传统地表能量通量及其分量估算力一法不适用于大范围的地表能量通量估算[3～4]。 　　自1802年Dalton提出著名的Dalton蒸发定律以来，关于蒸发量估算问题的研究就没有间断过[5]。国际上对于蒸发量的研究已有200多年的历史，人们投入大量的精力来研究蒸发的理论、测定、计算等问题，取得了大量成果，但都是基于预测点和模拟的结果[6]。到了20世纪后期，随着遥感技术和GIS技术的发展，越来越多的学者投入到这方面的研究，至今已取得大量大范围全覆盖、精度更高的研究成果[7]。Brown和Rosenberg[8]根据能量平衡—作物阻抗原理提出了一个作物阻抗—蒸散模型，为热红外遥感温度应用到蒸散模型提供了理论依据；Idso等[9]发展的用遥感估算潜在蒸散的经验模型，可以估算24小时的蒸散速率；Jackson等[10]人在1977年建立了每日一次的热红外冠层空气—温度差与日蒸散的统计模型，1983年Jackson等[11]尝试用卫星热红外资料计算地面辐射温度和空气温度之差来估算大尺度区域蒸发量。Suguin等[12]研究了用卫星获得的中午地表温度估算每日蒸发。Menenti[13]1984年在他的博士论文中提出了一种卫星遥感技术确定沙漠地区蒸发量的方法，1986年他又提出了一种用陆地资源卫星（TM）资料估算表层土壤温度的方法。Berghe（1986）[14]曾作过土壤表面的热量和水分输送过程的分析研究。1988年Griend[13]研究了在干旱半干旱区用卫星遥感和水平衡模式估算水平衡的方法。1989年Menenti和Bastiaanssen等[15][156]接连发表了几篇有关区域地表特征参数估算的论文，在这些文章中，他们利用TM等卫星资料，首先分析得到了地表反射率、NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）及地表温度等特征参数，1990年[16]他们用陆地资源卫星TM和其它的卫星遥感资料，先推算出了地表反射率及地表温度，进而估算了埃及西部沙漠地区的地下水分损失量，提出地表温度反映了土壤—大气界面处向上和向下的能量平衡状况，地表反射率与地表温度有一定关系，不均匀下垫面上能量平衡各分量可以从卫星遥感资料与地面观测气象资料相结合中求得。1993年Bastiaanssen等[17]又利用TM资料分析了西班牙两个农业区陆地表面的能量交换过程，此项研究把TMS资料与土壤湿度监测网的资料作了比较，得到了区域平均热通量，且找到Bowen比与浅层含水量之间的关系。G.J.Roerink，Z.Su.et al.（1999）[18]提出了S-SEBI（simplified surface energy balance index）模型，它不需要更多别的数据，只要遥感数据本身就可计算能量各分量。2000年Bastiaanssen等[19][20]又系统地发表了通过遥感资料获得地面参数的SEBAL（Surface Energy Balance Algorithm for Land）方面的论文，使遥感技术在蒸发方面的应用日臻成熟。 　　国内对于蒸发量的研究也投入大量的精力来研究蒸发的理论。何玲等[3]采用MODIS数据基于Nishida模型分析了无定河流域日蒸散分布规律；李发鹏等[4]采用SEBS（Surface Energy Balance System）模型，基于MODIS数据估算和分析了黄河三角洲区域陆面蒸散发及时空分布特征；刘朝顺等[5]利用MODIS数据和SE-BAL（Surface Energy Balance Algorithm for Land）模型反演了山东省区域地表蒸散量；赵军等[6]采用SEBS模型对甘南草原7月份的日蒸散进行反演，并分析了2000年和2009年间蒸散的时空分布差异和变化趋势。由此可见，基于MODIS数据估算区域地表蒸散的方法和应用近年来逐渐增多，研究也越发深人和完善，但是存在的一个共性问题是：均使用了原始模型中的经验公式与估算方案，很少考虑研究区局地环境的影响（包括地形、坡度、坡向及下垫面），使得蒸散模型在研究区的适用性较低，导致估算误差较大。因此采用SEBS模型，对辽河三角洲的蒸散发进行了估算，对辽河三角洲区域蒸散发量的时间分布特点进行分析，并对结果进行了可信度测试，具有一定的实际意义。 　　1 研究区域与方法 　　1.1 研究区域 　　辽河三角洲位于辽宁省西南部辽河平原南端，由三角洲平原、河口湾及其毗邻的辽东湾浅海组成，介于东经121°25′～122°31′，北纬40°39′～41°27′之间，是我国七大江河三角洲之一。在行政区划上包括绝盘锦市大部分地区、营口市和锦州市部分地区。其中盘锦市位于辽河三角洲的核心地带，是辽河三角洲的主体地区。本文为研究方便，以盘锦市域作为辽河三角洲的研究区。本区域属于退海平原，资源丰富，风景秀美。地势平坦，地面高程小于7m，海岸地带地势低洼。区内共有大小河流21条，其中较大的是辽河、大辽河、绕阳河、大凌河，平原河曲发育，遍布各种自然、人工湿地。本区海岸线长118 km，有泥质滩涂604 km2浅海水域分布着蛤蜊岗、黄沙岗等众多水下沙洲。域内的双台河口国家级自然保护区是全国最大的湿地自然保护区，其独特的地理环境，孕育了风光旖旎的湿地景观。这里有一望无际的红海滩，世界最大的芦苇海以及各种珍稀鸟类，始终如一的原始自然风貌使盘锦市获得了“国家级生态示范区”的美誉。本区域气候属于暖温带大陆性半湿润季风气候，温度适宜，降水丰富，年平均温度为8.5℃，年降水量650mm。盘锦市是我国重要的芦苇、粮食、石油生产基地，辽河油田是我国第三大油田，在地区经济中也起着支柱作用（如图1）。
　　1.2 研究方法 　　SEBS模型是由Su等[6]提出用于估算大气的湍流通量和蒸发比。SEBS基于地表能量平衡方程，应用对遥感数据处理所获得的一系列地表物理参数如反照率、比辐射率、地表温度、植被覆盖度等，结合地面同时观测的气象资料，包括温度、相对湿度、风速、气压等，对大区域范围地表能量通量进行估算。 　　1.2.1 模型基础 　　SEBS模型是基于能量平衡方程的。地表得到的净辐射是各种能量交换的基础，在地表，净辐射在感热、潜热、和土壤热通量之间平衡，任一时刻的地表能量平衡如下： 　　（1） 　　式中为净辐射通量；为土壤热通量；为湍流显热通量；为湍流潜热通量（地表蒸发所用能量，其中=2.49106为水的汽化热，为蒸发量）。 　　净辐射通量Rn的计算公式： 　　（2） 　　式中α为反射率，Rswd，Rlwd分别为下行太阳辐射和长波辐射；ε为地表比辐射率；δ为Stefan-Bolzmann常数，T0为地表温度。这些有关参数均可从遥感数据中获得。 　　1.2.2 土壤热通量 　　土壤热通量是地表能量与土壤的热交换量。它取决于地表特征和土壤含水量等。土壤热通量在能量平衡方程中占的比重较小，可用它与净辐射的关系来确定 　　（3） 　　式中：在地表全部被植被覆盖时，与的比值（Monteith，1973）[7～8]，而裸土时，（Kustas and Daughtry，1989）[9]。引入植被覆盖率来描述植被的不同覆盖程度。 　　1.2.3 感通热量 　　感热通量需应用总体大气相似理论求出。在大气的地表边界层，剖面内的平均风速u和平均温度θo-θa通常由下面几个公式表达： 　　（4） 　　（5） 　　（6） 　　其中，u*为摩擦风速；ρ为空气密度；k=0.4，卡门常数，Cp为定压比热；z为距地表高度；d0为零平面位移高度；z0m为动量传输粗糙度；z0h为热传导相对粗糙度；θo为地表位温；θa为边界层位温；Ψm和Ψh分别是动量和热量传输莫宁—奥勃霍夫稳定度校正函数；L为稳定度长度；g为重力加速度；θv为近地面虚位温。 　　用迭代法解（3-9）～（3-11），即可得到摩擦风速、稳定度长度、和感热通量 　　1.2.4 蒸发比 　　根据地表能量平衡方程，在土壤水分亏缺的干燥地表环境下，由于没有土壤水分供给蒸发，潜热通量约为0，此时感热通量达到最大值： 　　（7） 　　其中：为干燥地表环境下的感通热量。 　　在土壤水分充分供应的湿润地表环境下，蒸发达到了最大值，此时感热通量为最小值： 　　（8） 　　其中和为湿润地表环境下的感热通量和潜热通量。 　　相对蒸发比定义为： 　　（9） 　　结合以上的式子可进一步得到： 　　（10） 　　最终蒸发比表达如下： 　　（11） 　　式中为相对蒸发比；为最湿状态时的潜热通量。 　　1.2.5 实际蒸散发量 　　求得蒸发比后，每天的蒸散发可由下式得到 　　（12） 　　地表各通量在一天内的变化极大，潜热通量与它和感热通量之和的比值却相对稳定[9～10]。因此每天的平均蒸发比（）可以用前面的蒸发比来代替。此外由于每天的土壤热通量近乎为零，因此日蒸发比主要取决于每天的净辐射。 　　2 研究结果 　　2.1 结果分析 　　利用SEBS模型，估算了辽河三角洲日，7月17日，10月19日，1月17日四天的日蒸发量分别对应于春、夏、秋、冬的典型月份，在一定程度上反映辽河全流域蒸散发的年内变化，并对估算的结果与作物系数法和折算法得出的实际蒸散发进行了对比验证。 　　图2为春季，4月份总体特征为陆地部分的蒸发量偏高，海洋部分的蒸发量偏低。此时温度转暖，大部分积雪开始融化，农作物开始生长，由于水平充足，森林植被蒸腾、蒸发量较大。图3对应盛夏，流域总体特征为陆地和海域部分的蒸发量最高。此时是农作物生长的旺盛季节，蒸散量最高。由于夏季时节的气温高于全年其他季节，夏季海洋蒸发量远远高于全年的其他时期。 　　图4为秋季，此时植被的生长已经趋于缓慢，整个辽河三角洲流域的蒸发量较7月份都有很大的回落。而海岸线一带大部分海域的蒸发量偏低，主要是因为辽东湾出现海冰所致。图5对应严冬，由于天气寒冷，温度较低，部分区域被雪覆盖，整个流域的蒸发量为全年最低，其中海域部分蒸发量极低。通过不同月份蒸发量的对比，可以在一定程度上反映整个辽河三角洲流域蒸发量的变化。从整体看，夏季蒸发量最高，冬季蒸发量最低。辽河三角洲陆地部分与海域部分蒸发量也存在明显差异。陆地区域受人类活动影响，与植被的生长情况有很好的对应关系，海域部分随着温度的变化而变化，海域区域蒸发量整体小于陆地区域蒸发量。 　　2.2 可信度分析 　　通过遥感手段计算辽河三角洲区域蒸发量，其计算结果是否反映实际情况，需要通过实践检验。 　　2.2.1 MODIS图像计算结果与气象站资料的对比 　　本文利用气象站实测的日蒸发量和SEBS模型计算得到的日蒸发量进行比较。选择遥感图像时，时间涵盖2010年的12个月，每个月选择一幅图像。站实测值和利用MODIS数据的计算值的对比如图5所示。从图中可以看出，SEBS模型的计算结果和实测值比较一致，只是和实测值相比，计算值都要稍小一些，这是因为MODIS图像上，代表气象站的像元（1.1 km×1.1 km）并不是一个纯净的像元，除大部分水体外，还包括一小部分陆地，计算结果反应的是该像元内陆地和水体蒸发量的平均值；而此处提到的实测值则指的是水面的蒸发量。
　　2.2.2 MODIS图像计算结果与TM图像计算结果的比较 　　根据MODIS图像计算的日蒸发量除了与垦利站的日蒸发量实测值对比之外，还与TM图像计算的日蒸发量与进行了对比。 　　由于没有同一天的TM图像和MODIS图像，考虑到时间因素，选择了日TM图像计算的日蒸发量；同日MODIS图像计算的日蒸发量是由号的计算结果求得的。为便于比较，TM图像的空间分辨率经重采样由30m变为1100m，和MODIS图像的空间分辨率一样。整个研究区共包含6462个像元，此次随机选择了70个像元点，并注意使这些点比较均匀地分布于研究区。 　　图7是号MODIS和TM图像日蒸发量计算结果相对误差图。据统计，相对误差小于5%的有28个点，占总数的40%；相对误差大于5%且小于10%的27个点，占总数的39%；相对误差大于10%且小于15%的10个点，占总数的14%；相对误差大于15%的点5个，占总数的7%。 　　除了点上的对比之外，还对整个盘锦市的日蒸发量进行了计算。号，根据MODIS图像计算得到的区域日均蒸发量是0.580 mm，根据TM图像计算得到的区域日均蒸发量是0.598 mm，相对误差为3.01%。 　　总之，MODIS图像计算的日蒸发量，无论是与气象站实测的资料相比，还是与TM图像计算的日蒸发量相比，都比较一致。所以，有理由相信，计算的蒸发量应该是符合实际情况的。 　　3 结论与讨论 　　将模型用在辽河流域结合数据产品和气象观测资料，抽取春、夏、秋、冬各个季节中的一天作为研究数据，估算了辽河流域的蒸散量，并对结果进行了可信度测试，表明。 　　（1）模型的结果是合理的。可以在一定程度上反映出辽河流域蒸散发随季节的变化特征。（2）并发现辽河流域蒸散发存在一定的时空变异性。7、8月份流域蒸散发量较大，9、10月份蒸散发量逐渐减小。（3）流域西部山区多为林地覆盖，蒸散发较大，而中部和东部多为平原，较西部蒸散发偏小。（4）春季的蒸散量较低，夏季的达到最大，秋季的有较大回落，冬季的最小辽河流域的蒸散发在上、中、下游有明显的差异。（5）上游区域植被覆盖类型为森林和高覆盖草地，除冬季外，都具有较高的蒸发量，冬季由于冰雪覆盖，上游部分区域蒸发量较低中游地区受人类活动影响明显，和农作物的生长季具有较好的对应关系，在夏秋两季具有较高的蒸散发下游地区为戈壁和沙漠覆盖，供给蒸发的水分不足。 　　参考文献 　　[1] 许学工.黄河三角洲的环境资源系统结构[J].自然资源学报，）：51-58. 　　[2] 杨永民，冯兆东，周剑.基于SEBS模型的黑河流域蒸散发[J].兰州大学学报，）：1-6. 　　[3] 马耀明，王介民.非均匀陆而上区域蒸发（散）X31究概况[J].苛原气象，）：117-182. 　　[4] 郭晓寅，程国栋.遥感技术应用于地农蒸散发的X31究进展CJ7[J].地球科学进展，）：107-114. 　　[5] BRU TSAERT W.Evaporation into the A tmos phere[M].D.Reidel：Publ.Co.Dordrech，. 　　[6] Penman H L Natural Evaporation from Open Water，Bare Soil and Grastr Proceedings Royal Society of London，Series A[M].London：Mathamatical and Physical Sciences，—145. 　　[7] T IAN Guoliang，ZHENG Ke，LI Fuqin，et al.Est imat ion of evapot ranspiration and soil moisture using NOAA-AVH RR image and ground based meteorological data[A].Remote S ensing Research on Typ ical A reas of H uanghe Ri ver Watershed [C].Be-ijing：Science Press，5（in Chinese）. 　　[8] BRU TSAE RT W1 E vap orat ion int o th e A tmosp her e [M].D1 Reidel：Pu bl1 Co1 Dord rech，1 　　[9] Su Z.The surface energy balance system （SEBS） for estimation of turbulent heat fluexes[J].Hudol Earth Syst Sci，）：85—99. 　　[9] Idso，S.B.，Jackson，R.D.，and Reginato，R.J.（1975a），Estimating evaporation：a technique adaptable to remote sensing.Science 189：991-992. 　　[10] Jackson，R.D.，Reginato，R.J.，and Idso，S.B.（1977），Wheat canopy temperature：a practical tool for evaluating water requirements，Water Resour.Res.13：651-656.
　　[11] Jackson，R.D.，Reginato，R.J.，Idso，S.B.and Pinter，Jr.，P.J.，1983.Estimation of daily evapotranspiration from one time-of-day measurements.Agric.Water Manage.，7：351-362. 　　[12] Suguin，B.and Itier，B.Using midday surface temperature to estimate daily evaporation from satellite thermal IR data[J].Int.J.Re.Sens.，）：371-383. 　　[13] Menenti，M.，1984：Physical aspects of and determination of evaporation in deserts applying remote sensing techniques.Report 10（special issue），Institute for Land and Water Management Research （ICW），The Netherlands 　　[14] Berghe，H.F.M.TEN；1986，Heat and water transfer at the bare soil surface，Ph.D.Thesis.Agricultural University， Wageningen，the Netherlands. 　　[15] Griend，A.A.Van De and Gurney， R.J.1988，Satellite remote sensing and energy balance modeling for water balance assessment （semi-）arid regions in：I. Simmers（ed）. Estimation of natural groundwater recharge.D.Peidel publishing company，Dordrechf，The Netherlands：89-116. 　　[16] Menenti，M.，Bastiaanssen，W.G.M.and Vaneick，D.1989a，Determination of surface hemispherical reflectance with the thematic map data，Rem.Sens.Env.28：327-337. 　　[17] Menenti，M.，Bastiaanssen，W.G.M.and Vaneick，D.and Abd El Karim； （1989b），Linear relationships between surface reflectance and temperature and their application to map actual evaporation of groundwater，Adv.Space.Res.Vol.9（1）：165-176. 　　[18] Bastiaanssen，W.G.M.and Menenti， M. 1990， Mapping groundwater losses in the western desert of Egypt with satellite measurement of surface reflectance and surface temperature，Water Management and Remote sensing editor： J.C.Hooghart：61-91. 　　[19] Bastiaanssen，W.G.M.，and Rebeling，R.A.，1993，Analysis of land surface exchange processes in the agricultural regions in Spain using thematic mapper simulator data，Exchange processes at the land surface for a range of space and time scales（proceedings of Yokokama symposium，July 1993），IAHS Publ.，1993，No.212：407-416. 　　[20] G.J.Roerink，Z.Su，M.Menenti.S-SEBI：A simple remote sensing algorithm to estimate the surface energy balance，Phys.Chem.Earth（B）.Vol.25.No.2：147-157. 　　[21] W.G.M.Bastiaanssen，H. Pelgruma，J.Wang，Y.Ma，J.F.Moreno，G.J.Roerink，T.van der Wal.A remote sensing surface energy balance algorithm for land（SEBAL，2.Validation）.Journal of Hydrology 212-213（1998）. 　　[22] W.G.M.Bastiaanssen，M.Menenti，R.A.Feddes，A.A.M.Holtslag，A remote sensing surface energy balance algorithm for land（SEBAL，1.Formulation）.Journal of Hydrology 212-213（2. 　　[23] 何玲，莫兴国，汪志农.基于MODIS遥感数据计算无定河流域日蒸散[J].农业工程学报，）：144-149. 　　[24] 李发鹏，徐宗学，李景玉.基于MODIS数据的黄河三角洲区域蒸散发量时空分布特征[[J].农业工程学报，）：113-120. 　　[25] 刘朝顺，施润，高炜，等.利用区域遥感ET分析山东省地表水分盈亏的研究[J].自然资源学报，）：. 　　[26] 赵军，刘春雨，潘竟虎，等.基于MODIS数据的甘南草原区域蒸散发量时空格局分析[f].资源科学，）：341-346.
转载请注明来源。原文地址：
【xzbu】郑重声明：本网站资源、信息来源于网络，完全免费共享，仅供学习和研究使用，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息。
xzbu发布此信息目的在于传播更多信息，与本网站立场无关。xzbu不保证该信息（包括但不限于文字、数据及图表）准确性、真实性、完整性等。