定量遙感地表通量模型方法和展望-北大講座 定量遙感班課件

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1、定量遙感地表通量的模型、方法及其展望張仁華中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所地表通量名詞解釋?地表通量是地表通量密度的簡稱?地表通量密度包括：?地表輻射通量密度：太陽直接輻射、大氣短波、長波上下行輻射、地表凈輻射?地表顯熱通量密度：即大氣湍流熱通量?土壤表面水汽通量密度，即土壤蒸發(fā)?植物表面水汽通量密度，即植物蒸騰?地表二氧化碳通量密度主要內(nèi)容I定量遙感地表通量研究的必要性II定量遙感地表通量的模型III關(guān)鍵問題的解決方法和途徑VI定量遙感地表通量發(fā)展的展望遙感信息界面是地球系統(tǒng)地圈～生物圈～大氣圈的紐帶區(qū)域地表通量涉及全球變化三大主題碳循環(huán)、水資源和食物纖維（物質(zhì)流）中的核心問題區(qū)域地

2、表蒸散是區(qū)域熱量平衡和水量平衡（能量流合物質(zhì)流）的關(guān)鍵I定量遙感地表通量研究的必要性國家需求區(qū)域尺度的地表通量·缺水地區(qū)的區(qū)域水平衡現(xiàn)狀需要區(qū)域地表通量·華北平原缺水信息需要區(qū)域地表通量·區(qū)域地表通量對局地氣候改善的真相剖析需要區(qū)域地表通量·改造自然大工程（南水北調(diào)和三峽工程）的陸面過程效應(yīng)需要區(qū)域地表通量。·西北干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改造的良性循環(huán)需要區(qū)域地表通量·正確評估中國的碳匯問題需要區(qū)域地表通量上述國家需求的核心科學(xué)問題--陸面過程的同化需要遙感地表通量·地氣相互作用的陸面過程的核心參數(shù)是地表通量?！ざ窟b感地表通量空間尺度信息與陸面過程的時間尺度信息的相互支撐。陸面過程模型與

3、定量遙感地表通量相結(jié)合的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的區(qū)域地表通量估算的誤差克服需要定量遙感地表通量定量遙感CO通量2與傳統(tǒng)以點代面方法的比較該圖是華北部分地區(qū)的二氧化碳通量分布圖，500km×500km，由4波段的NOAA-AVHRR圖象、非遙感參數(shù)和遙感模型，逐個象元計算而成。禹城站點用渦度相關(guān)儀測定值與20×20個象元約484km2平均值偏差55％，與50×50個象元約3025km2的平均值偏差196％。美國全國的碳匯估算量的不確定性說明什么??在1995年Birdsey和Heath的估算值是每年平均0.3pg?1999年Brown和Schroeder的估算值是每年平均0.17pg，?在19

4、99年Houghtonetal的估算值是每年平均0.15-0.35pg,?在2000年田漢勤利用VEMAP模型的估算值是每年平均0.08pg[HanqinTian,2000]。說明地表通量的以點代面的傳統(tǒng)方法誤差很大！上述不確定性是目前人類認識自然的薄弱環(huán)節(jié)：通量站地表通量數(shù)據(jù)的空間代表性的面積很小，而區(qū)域分布高度非均勻、非線性。美國的下墊面相對均勻，而且有300多通量站，我國通量站只有50多個，下墊面不均勻??！這種供需矛盾如何解決?如何將地表通量測定方法進行從點到面的突破？作為地學(xué)前沿的尺度轉(zhuǎn)換怎樣開展？?這種非均勻、非線性分布的下墊面邊界條件對區(qū)域陸面過程研究的影響是什么？?目前

5、，20多個陸面過程模型的反演結(jié)果的差異，除模型差異外，是否有下墊面參數(shù)的誤差是形成的？?陸面過程模型的驗證是否需要客觀真實的具有空間代表性的分布?II定量遙感地表通量的模型II定量遙感地表通量的模型內(nèi)容定量遙感地表通量的模型A國際同行在定量遙感地表通量的模型B我們發(fā)展的定量遙感地表通量的模型國際同行在遙感地表通量模型的簡介?SEBAL一層遙感蒸散模型?SEBS一層遙感蒸散模型?N95二源遙感蒸散模型1）遙感地表蒸散一層SEBAL模型?熱量平衡余項法?優(yōu)點：利用了地氣溫度對比的差值，從而壓縮非遙感參數(shù)空氣溫度和利用像元顯熱對比，避免了絕對值。1地氣溫差與地表溫度線性相關(guān)；2干點地氣溫差

6、以干點的實際測量顯熱通量H和空氣動力學(xué)阻抗反推3濕點地氣溫差為零ρcTT()?pa0H=LE=??()RGHrnaH?rTT?=?=+TabTa0sa?Tdry=ρ?CP?不確定性1對于所有像元地氣溫差與地表溫度線性相關(guān)系數(shù)a、b不應(yīng)該是相同2在實際所有像元中，往往找不到絕對干點，從而a、b不能確定3仍然沒有避免非遙感參數(shù)-空氣動力學(xué)阻抗的所需要的風速和粗糙度。SEBAL模型在我國海河流域的實踐?在植被覆蓋較密地區(qū)（西歐、美國、斯里蘭卡）的應(yīng)用沒有暴露其不確定性，過度宣傳模型的精度達到95%.?在海河項目中誤導(dǎo)海委水利工作者，運用SEBAL模型的“ET”值可以實現(xiàn)水資源管理?在海河的

7、三年實踐沒有達到預(yù)期的成效的經(jīng)驗教訓(xùn)：海河流域的下墊面的非均勻和復(fù)雜，一層模型不適合我國北方地區(qū)2）遙感地表蒸散一層SEBS模型特點?熱量平衡余項法原理?用熱量平衡的制約一些參數(shù)的不確定性?對熱力粗糙度與動力粗糙度的差別引入所謂KB-1的轉(zhuǎn)換，力圖提高粗糙度的估算精度?不需要顯熱通量的先驗知識缺點?過多的地面非遙感參數(shù)，使得理論上的考慮在實踐中不可實現(xiàn)，雖然在SEBAL之后，并沒有得到真正改進SEBAL模型的目的?應(yīng)用過多的復(fù)雜的反演，有嘩眾取寵之嫌。?應(yīng)