收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

半干旱区陆面过程参数化及其遥感反演研究

张杰  
【摘要】: 地球生物圈活动和人类活动不仅直接改变陆地land use和land cover,而且调节着地表与大气之间的物质、能量、水分的交换。由于考虑生物圈的调节作用,陆面过程的研究已经从最初的物理过程研究拓展到生物圈化学过程的研究。要客观评价陆地生物圈对气候变化的脆弱性和适应性,就有必要系统地认识清楚生物圈、人类活动及其与气候系统之间的相互关系,这就需要一个具有完善的陆面过程模式的气候模式。 陆面过程模式的发展寄希望于发展完善的陆面过程参数化方案。国际上曾开展过超过50多个陆面过程试验,从局地的土壤—植被—大气相互作用的综合观测入手,借助卫星遥感资料和数值模式由点及面地分析,研究了陆面过程特征及其参数化,探索提出用于大气数值模式的陆面过程参数化方案。由于复杂、非均匀下垫面和稀疏植被特征存在,我国相继开展的一些较有影响的陆面过程观测试验结果并未被目前国际上流行的陆面过程模式或卫星遥感反演方法所采纳。因为遥感可以获得连续、真实的植被活动信息,针对我国稀疏植被特征,发展一套完善的遥感参数化方案对陆面过程模式的改进有重要意义。 本研究针对我国典型的稀疏植被半干旱地区,结合黄土高原定西试验站的观测资料、卫星遥感资料,对半干旱区的陆面过程参数进行研究,建立了针对稀疏植被区的卫星遥感参数化方案和模型。陆面过程参数化目的是获取准确的能量参数如净辐射量、感热通量、土壤热通量和潜热通量,水分参数如蒸散发量,物质参数如NPP等,这些参数的参数化前提就是获得高精度的反照率、表面温度、空气温度、以及空气动力学阻抗及其相关联的动力学粗糙度特征,本研究根据遥感参数化的思路,进行观测分析和参数化研究。 本研究在系统分析陆面过程参数化中存在的问题以及各参数的参数化思路基础上,首次对影响感热通量变化的重要参数粗糙度长度进行参数化,同时对适于半干旱稀疏植被区的Choud-1空气动力学阻抗方法进行了遥感反演;采用二向反射模型对遥感几何效应问题进行研究,实现了反照率的反演;在空气温度的估算上,首次提出了采用高垂直分辨率和光谱分辨率的遥感资料结合反演边界层廓线的方法得到表层空气温度的思路;在水分特征的研究中除了蒸散发量的反演,首次提出了遥感反演叶水势的方法,为微观用水特征的认识提供了参考,另外,在地表温度的反演基础上,采用能量和物质平衡算法实现了陆面各能量通量和Npp的反演,将参数化方案应用到黄土高原对其陆面过程特征进行了详细研究。并得出以下几点结论: (1)本研究首次提出了稀疏植被粗糙度参数化方案,替代了以前的经验关系,有助于提高对稀疏植被粗糙度的认识。得出:稀疏植被区的粗糙度对植被区域植株的密度、覆盖度、风速等的响应很敏感。在风速一定的情况下,随着植株数量的增加,粗糙度有增加的趋势;单位面积植株越稠密,叶面积越大,粗糙度越高。根据动力学模型的模拟结果建立了粗糙度与LAI和风速的关系,实现了粗糙度的遥感参数化。 (2)在粗糙度参数化的基础上,基于Choudh-1计算空气动力学阻抗的方法,结合冠-气温度差关系,实现了空气动力学阻抗的遥感参数化。 (3)反照率和表面温度是陆面过程的两个重要参数。考虑稀疏植被对光学特性的影响,采用二向反射模型反演反照率,进而对几何效应进行了订正,得到反照率的反演误差大部分在5%左右。采用温度—比辐射率分离方法得到表面温度的反演误差大部分在±1.8℃范围内。 (4)空气温度一直是遥感参数化方面比较困难、反演误差较大的参数,很多研究直接用观测资料替代。本研究采用边界层温度廓线的遥感反演方法得到地表层空气温度,提高了对空气温度的遥感估算精度,考虑到北方地区大气中气溶胶含量较高,对红外遥感大气温度廓线的方法进行了气溶胶订正研究,订正后可提高反演精度0.38K。 (5)基于上述几个参数的参数化,根据能量平衡原理、物质平衡原理,建立了能量、碳以及其它陆面过程参数化的陆面过程参数化模型,模型应用到黄土高原地区得到效果较好。由于降水分布的时间差异,产生了土壤湿度空间分布与植被覆盖度分布的不一致性,使得区域反照率、能量通量和蒸散发量呈现出3种分布模态。 (6)水分参数除了蒸散发量外,叶水势被认为是反映植被水分特征的重要参数,本研究在粗糙度、空气动力学阻抗以及反照率、温度参数化的基础上,采用能量平衡理论方法,提出了叶水势的遥感参数化方案,实现了对微观用水特征认识,该模型对植被水分胁迫的监测有一定指导意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴大农;;土建风道沿程阻力计算[J];暖通空调;2007年08期
2 李守波;赵传燕;;基于能量平衡的关川河流域蒸散发的遥感反演[J];遥感技术与应用;2006年06期
3 王晓理;部亚男;;水电站坝体廊道引风降温效应模拟实验研究[J];山西建筑;2008年31期
4 宋金红;陈圣波;孙珂;鲍云飞;汪自军;;基于Matlab的地表温度反演可视化系统[J];微计算机信息;2008年21期
5 М.А.费里堪诺夫;舒敏玫;马增禄;;论泥沙悬浮功问题[J];泥沙研究;1957年01期
6 蔡绍康;;空分装置能量平衡——,最少分离功与当量热值[J];能源工程;1983年03期
7 郭明林;;试论工厂机电系统能量平衡的测试计算[J];设备管理与维修;1984年04期
8 苏文斗;;对当前企业能量平衡工作的一点想法[J];应用能源技术;1986年01期
9 ;关于能量平衡与分析问题[J];节能技术;1990年03期
10 李兰;严尹元;;及分析法在化工企业能量平衡中的应用[J];节能;1992年03期
11 李志范;;四川省两项汽车运输企业能量平衡标准介绍[J];交通标准化;1989年03期
12 蒋柏福;;水泥企业能量平衡工作剖析[J];节能;1991年03期
13 解焕民,伍伯俊;工矿企业能量平衡通用模式的研究[J];山东建材学院学报;1994年01期
14 葛敦鎔;;能量平衡、能源平衡以及二次能源的热值[J];中国能源;1982年06期
15 喻善斌;;机械工业的企业能量平衡[J];中国能源;1984年02期
16 范柏樟;企业能量平衡(四)[J];节能技术;1985年06期
17 宋宗福;;化工企业如何搞能量平衡与分析[J];节能;1991年11期
18 李守仁;;航空航天部召开航空工业系统企业能量平衡(统计法)研讨会[J];节能;1992年08期
19 程鹏;PFBC电站的效率分析[J];电站系统工程;1997年01期
20 宋思洪,张永刚;能量平衡的锅炉漏风状况在线监测与诊断[J];四川电力技术;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭建;刘元波;赵晓松;叶春;宋平;赵东波;;一种计算水分胁迫指数的新方法[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
2 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
3 覃志豪;;用Landsat TM6反演地表温度所需地表辐射率参数的估计方法[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
4 崔月菊;杜建国;陈志;李静;谢超;周晓成;刘雷;;与2010年玉树M_S 7.1地震有关的地表温度、湿度变化[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
5 穆西晗;李召良;阎广建;任华忠;;利用连续观测分离地表温度和比辐射率的初步尝试[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
6 周伟;李万彪;方圆圆;;利用GMS-5卫星红外资料反演地表温度[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
7 马红章;柳钦火;闻见光;杜鹤娟;施建;;土壤红外皮肤温度与L波段等效温度的差异分析[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
8 王帅;丁圣彦;梁国付;;黄河中下游典型地区农业景观格局的热环境效应——以中牟县为例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
9 李艳芳;李小娟;孟丹;;环境减灾卫星热红外数据的地表温度反演及LST分布分析——以北京市城八区为例[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
10 张杰;张强;李俊;;边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究[A];第七届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杰;半干旱区陆面过程参数化及其遥感反演研究[D];兰州大学;2009年
2 王昭艳;长江滩地抑螺防病林生态系统能量平衡与水汽通量研究[D];中国林业科学研究院;2008年
3 甘霖;面向地表热环境效应改善的北京绿隔规划策略[D];清华大学;2011年
4 谢启姣;城市热岛演变及其影响因素研究[D];华中农业大学;2011年
5 冯晓刚;城市热岛效应演变与成因遥感研究[D];陕西师范大学;2011年
6 杨红娟;遥感腾发模型研究及其在干旱区平原绿洲的应用[D];清华大学;2009年
7 刘文娟;应用遥感方法估算区域实际蒸散量的时空变异性[D];西北农林科技大学;2011年
8 肖霞;黄土高原半干旱区荒草地湍流和湍流能量传输特征及能量平衡状况[D];兰州大学;2011年
9 徐林娟;以叶水势为灌溉指标的水稻节水技术体系研究[D];浙江大学;2006年
10 张金区;珠江三角洲地区地表热环境的遥感探测及时空演化研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李丽;水电站无压尾水洞引风换热试验研究[D];西安建筑科技大学;2008年
2 薛瑾;城市热岛产生的空间机理与规划缓减对策[D];浙江大学;2008年
3 喻素芳;荒漠化地区土壤含水量遥感信息模型的研究[D];东北林业大学;2005年
4 姚亮;西安市建筑开挖工地地表粉尘释放通量及控制对策研究[D];西安建筑科技大学;2006年
5 张灿龙;地表温度遥感反演及其在东亚飞蝗监测中的应用[D];南京师范大学;2006年
6 孟凡影;基于MODIS数据的地表温度反演方法[D];东北师范大学;2007年
7 冯文峰;基于TM/ETM数据的城市地表温度研究[D];河南大学;2008年
8 胡姝婧;近15年北京城区植被覆盖遥感监测及其对热环境影响研究[D];首都师范大学;2011年
9 孙晓勇;客运专线有碴轨道轮轨滚动噪声研究[D];西南交通大学;2005年
10 祁忆青;板式家具工序质量的研究[D];南京林业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;苗木夏季管理五措施[N];山东科技报;2008年
2 魏晓瑜;地热地板保养的特殊之道[N];中国建设报;2006年
3 本报记者 滕庆海 王鹏程 梁光成;专家蹲点发明“能量平衡种田法”[N];新华日报;2011年
4 实习生 幸倩;柏油路温度高达65℃[N];北京日报;2010年
5 采访人 本报通讯员 秦振 卓静;世园绿岛贡献率达2.4%[N];中国气象报;2011年
6 上海 张元生;用AutoCAD的图块属性标注粗糙度[N];电脑报;2002年
7 滕庆海 王鹏程 梁光成;句容戴庄“能量平衡”种田[N];江苏农业科技报;2011年
8 李钊;本世纪末可能出现极端炎热天气[N];科技日报;2008年
9 龙荣慧;失误有时也美妙[N];经理日报;2007年
10 北京中医药大学东直门医院推拿科肥胖门诊 王永学;科学合理饮食是减肥之本[N];保健时报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978