基于MODIS LAI的陆面模式地表温度模拟研究

【摘要】：地表温度作为陆面过程的重要物理量之一,在地气相互作用过程中扮演着十分重要的角色。地表温度时间和空间分布的准确估计,对加强陆面生态物理过程以及陆气相互作用过程的理解至关重要。目前,无论地面观测,卫星遥感,还是陆面过程模拟,都很难单独获得时空连续且高精度的地表温度分布规律。本文将遥感与陆面模式相结合,利用2006-2008年不同MODSI叶面积指数(LAI)数据,开展了遥感资料应用于陆面模式CLM进行地表温度模拟、地表参数LAI敏感性分析及不同MODIS LAI应用效果比较的研究。主要结论如下： (1)在分析不同MODIS LAI数据结构和CLM程序结构基础上,提出了将高时空分辨率的MODIS LAI融入CLM模式分析的技术,并进行了编程实现。其中涉及到坐标变换、重采样、权重计算、数据格式转换等步骤,并对不同MODIS LAI进行所有植被功能类型(PFT)的权重计算,得到与CLM相匹配的月平均叶面积指数。 (2)敏感性试验结果表明,随LAI增大,模拟地表温度呈减小趋势,同样LAI误差变化幅度范围内当LAI值较小时,模拟结果更接近参考值,LAI逐渐变大时,模式对它更加敏感。LAI对地表温度的影响在春夏季较大,秋冬季较小；冬季长江中下游区LAI对地表温度的影响大于东北区。东北区地表温度对LAI的敏感性随季节变化较长江中下游区更为明显,不同LAI误差下东北区模拟地表温度相对误差普遍大于长江中下游区。 (3)无论从站点尺度,还是区域尺度,均能体现两种MODIS LAI对模拟地表温度的改进效果,改进MODIS LAI模拟的结果精度较高。年平均站点尺度上,改进MODIS LAI模拟的地表温度与观测值的偏差、相对误差和均方根误差相比原模式模拟结果误差依次减小了9.7%、10.1%、2.2%：MODIS LAI模拟的结果误差依次减小了2.7%、3.9%、1.4%。季平均站点尺度上,春季和冬季三种数据模拟结果误差普遍较大,秋季次之,夏季最小。相比较原模式模拟结果,两种MODIS LAI在春夏季的改进效果好于秋冬季,改进MODIS LAI在夏季改进效果较明显。月平均站点尺度上,改进MODIS LAI模拟的地表温度与观测值的偏差、相对误差和均方根误差相比原模式模拟结果误差依次减小了23%、21.7%、2.5%；MODIS LAI模拟的结果误差依次减小了9.8%、4.5%、1.9%。区域尺度上,在东北、长江中下游、华北南和西南地区,均能较明显体现两种MODIS LAI对模拟地表温度的改进效果,以改进MODIS LAI模拟的结果精度较高。七个区域均是在冬季模拟结果偏差较大,春季次之,夏季和秋季偏差较小。