基于遥感地表温度与植被盖度两阶段空间探测地表蒸散的方法_3

文档序号:9863367阅读:来源:国知局
6] avX(Tv 丽)4+bvX(Tv 丽)3+CvX(Tv 丽)2+dvX(Tv 丽)+ev = 0 (式 4)
[0117] 公式中的系数设置如下:
[011 引
[0119] 式中,av~ev为针对植被的a~e等系数;εν为植被发射率(取0.98) ;raV为植被表面 的空气动力学阻抗;Ον为植被表面反照率(取0.2)。
[0120] 空气的发射率Ea则通过下式确定:
[0121]
[0122] 式中,Lv = 2.5X1〇6j · kg-i;Rv = 461J · kg-i · K-i;To = 273K;Ta为实测气溫;Td为露 点溫度,可利用百分比湿度畑的观测量进行估算,估算式如下:
[0123]
[0124] 式中,曰=17.27;6 = 237.7°(:;畑为相对湿度,单位为百分比;了3与了<1的单位均为摄 氏度。值得注意的是,Ta与Td的单位均为K。
[0125] 在确定了上述参数后,剩余两个关键的参数是植被和裸±表面的空气动力学阻抗 raV和rsV。利用如下系列表达式,计算运两个空气动力学阻抗。
[01%] (3)裸±表面空气动力学阻抗
[0127] 、 1- -
-I
[01 %] 式中,uim为裸±表面1米高处的风速,单位m/s; U*为摩擦速度,单位m/s,可由通量 观测站提供;k为von Karman常数,取值0.41;zm风速的参考高度,运里取lm;d为零平面位 移,对于裸±取〇111; ζ?为动量传输的粗糖度长度,对于裸±取〇. 005m; Ψ。山和分别是 稳定度校正系数。稳定度校正系数的计算与裸上表面Monin-Obukhov长度化S)的取值有关, 其中Ls可通过下式确定:
[0129]
[0130] 式中,g为重力加速度,取值9.8m/s2;出为裸±表面的感热通量。当Ls <0时,通过下 式计算稳定度校正系数:
[0131]
[0132] 当Ls>0时,通过下式计算稳定度校正系数:
[0133]
[0134] (b)植被表面空气动力学阻抗
[0135] 对于植被表面空气动力学阻抗则通过下式确定:
[0136]
[0137] 式中,ζτ为气溫观测的参考高度,取2m;z〇h与植被高度化c)有关,假设植被高度为he = lm,z〇h = he/70m; 的和'为稳定度校正系数,与植被表面Monin-Obuldiov长度(;Lv) 的取值有关。针对植被表面,Lv通过下式确定:
[0143] 在利用公式2-公式15计算图1(b)中A点的地表溫度Tsmax和D的地表溫度Tvmax的过程 中,Monin-Obu化OV长度化)的计算很重要,然而L的计算又需要Tsmax和Tvmax作为输入参数之 一。因此需要迭代求解算法,初始条件下设Tsmax = Tvmax = Ta,然后通过W上系列公式计算得 至赔if的Tsma嘴TVmax值,判断新值和旧值之间的差异,设置判断阔值(〇.〇〇化),当大于阔值时, 用新值代替旧值,迭代计算;当小于阔值时,输出最终结果。计算得到Tsmax和TVmax之后,干边 AD可用如下方程表示:
[0144] LST=(TvmaX-Tsmax)Xfv+Tsmax (式 16)
[01 45]式中,T/aX-Tsmax表示为干边的斜率;Tsmax为干边的截距;f V为植被覆盖度。
[0146] C、利用地表溫度与植被盖度两阶段特征空间提取植被和裸±的组分溫度
[0147] 需要首先判断地表溫度与植被盖度散点在两阶段特征空间中的位置,当散点位于 下Ξ角形,植被组分溫度与近地表气溫相同,裸±组分溫度则通过散点相对于下Ξ角形的 边界位置,内插得到;当地表溫度与植被盖度散点位于上Ξ角形,裸±组分溫度取裸±表面 潜热最小/感热最大的极值状态,植被组分溫度则利用散点相对于上Ξ角形的边界位置,内 插得到。
[0148] 由于地表溫度与植被盖度的两阶段特征空间由上下两个Ξ角形组成,运两个Ξ角 形具有不同的物理意义,因此需要首先判断地表溫度与植被盖度散点在两阶段特征空间中 的位置。如图2所示,地表溫度与植被盖度散点可能位于Ξ角形ABC之中(即Ρ点),也可能位 于Ξ角形ACD之中(即P'点)。对于P点,植被组分溫度(Tv)和裸±组分溫度(Ts)通过下式确 定:
[0149]
[0150] 式中,0P和ON分别代表0点到P点W及0点到N点的垂直距离,0P/0N通过下式计算:
[0151]
[0152] 式中,LST代表P点的地表溫度。
[0153] 对于P'点,Tv和Ts通过下式确定:
[0154]
[0155] 式中,MP/和M0分别代表Μ点到P'点W及Μ点到0点的垂直距离,MPVM0可通过下式 计算:
[0156]
[0157] 式中,LST/代表Ρ'点的地表溫度。
[0158] D、结合地表溫度与植被盖度两阶段特征空间和Priestley-Taylor公式计算植被 和裸±组分的蒸发比
[0159] 需要首先判断地表溫度与植被盖度散点在两阶段特征空间中的位置,当地表溫度 与植被盖度散点位于下Ξ角形,则利用下Ξ角形内插Priest ley-化y lor参数,计算±壤表 面蒸发,此时植被蒸腾处于潜在最大状态,取Priestley-化ylor参数为1.26计算得到;当地 表溫度与植被盖度散点位于上Ξ角形,则利用上Ξ角形内插Priestl巧-化ylor参数,计算 植被蒸腾,此时±壤表面蒸发处于理论最小状态,取Priestley-化y lor参数为0计算得到。
[0160] 根据Priestl巧-化ylor公式,蒸发比化F)的计算表达式如下:
[0161]
[0162] 式中Φ代表Priestl巧-化ylor参数,与地表湿润状况密切相关;Δ为饱和蒸汽压 曲线在某空气溫度处的斜率;丫为湿度计常数。A/( Δ + 丫)与近地表气溫密切相关,采取如 下的经验方程确定:
[0163]
[0164] W图2为例,如果地表溫度与植被盖度散点位于Ξ角形ABC空间内,即P点,那么其 所对应的裸±组分的蒸发比化Fs)和植被组分的蒸发比巧Fv)可通过下式计算:
[01 化]
[0166] 式中,0P/0N式18计算。
[0167] 如果地表溫度与植被盖度散点位于Ξ角形ACD空间内,即P'点,那么其所对应的 EFs和EFv可通过下式计算:
[016 引
[0169] 式中,MP'/MO 式 20 计算。
[0170] E、根据福射收支平衡方程计算植被和裸±组分的可利用能量
[0171] 植被和裸±组分的可利用能量Qv和Qs,可通过下式计算:
[0172]
[0173] 式中,RnV为植被组分的净福射能量,αν为植被组分的反照率,Sd为入射太阳福射,εν 为植被组分的发射率,Ea为空气的发射率,σ为斯特潘-玻尔兹曼常数,Ta为空气溫度,Tv为植 被组分溫度;η为裸壤热通量占裸±净福射能量RnS的比值,as为裸±组分的反照率,Ts 为裸±组分的溫度。
[0174] F、通过地表蒸散的二源模式计算输出植被蒸腾、±壤蒸发、及地表蒸散
[0175] 二源模式的基本原理是分别估算裸±组分和植被组分的蒸发比,再通过加权平均 得到混合像元的蒸发比。假设混合地表由植被和裸±两种简单组分组成,在不考虑两种组 分之间能量交互的基础上,混合地表的潜热通量LE等于植被和裸±组分潜热通量的加权平 均,权重值为植被覆盖度。
[0176] 植被蒸腾潜热通量LEv通过下式计算得到:
[0177] LEv=EFvXQv (式 26)
[0178] ±壤蒸发潜热通量LEs通过下式计算得到:
[0179] LEs = EFsXQs (式 27)
[0180] 地表蒸散潜热通量则通过下式计算得到:
[0181] LE = fvXLEv+(l-fv)XLEs (式 28)
[01剧式中,LEv和LEs分别为植被和裸±组分的潜热通量(W/m2) ;fv为植被覆盖度。
[0183]实例;
[0184] 本发明实施区域选择为甘肃省张披市黑河流域中游的盈科绿洲,遥感数据为2012 年4月份~2012年10月份的M0DIS地表溫度和植被指数产品,具体包括(l)Terra M0DIS地表 溫度产品MODI 1A1,时间分辨率为dai ly,空间分辨率1km; (2)Aqua MODIS地表溫度产品 MYD11A1,时间分辨率为daily,空间分辨率1km; (3)Terra MODIS植被指数产品MODI3A2,时 间分辨率为16-day,空间分辨率1 km;(4)Aqua MODIS植被指数产品MYD13A2,时间分辨率为 16-day,空间分辨率1km。气象观测数据
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1