收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空气动力学粗糙度的遥感方法及其在蒸散发计算中的应用研究

于名召  
【摘要】:陆面与大气之间在多种时空尺度的相互作用,是气象学、生态学、水文学和全球变化等领域的研究热点。空气动力学粗糙度作为地气相互作用过程中的重要地表参数,在地表与大气间的物质与能量交换过程中扮演着重要的角色。空气动力学粗糙度被定义为中性稳定的近地面大气条件下,地表上方风速等于零的某一几何高度。它表征地表空气动力学特征,反映地表下垫面特征的差异对风速的减弱作用。然而,准确的估算空间尺度的空气动力学粗糙度一直是通量计算过程中的难点,目前关于空气动力学粗糙度的研究也难以统一和广泛适用。本文依托黑河和海河流域多年积累的气象和通量观测数据,引入多源遥感数据,通过分析、建模、应用、评价的过程,分析了不同下垫面条件下空气动力学粗糙度的影响要素及贡献率,提出了基于归一化冷热点植被指数(HDVI)的作物冠层空气动力学粗糙度估算方法,同时发现,空气动力学粗糙度计算的准确性直接影响蒸散发的估算精度,主要包括以下几个部分:(1)以风温风速廓线数据为基础,利用Monin-Obukhov相似理论计算瞬时的空气动力学粗糙度,利用相关性分析和因子分析的方法分析不同下垫面条件下空气动力学粗糙度的影响要素。结果表明,风速、风向、大气稳定度、地形和植被特征都是影响空气动力学粗糙度的因素,但不同下垫面条件下各因素对空气动力学粗糙度的作用程度不同。空气动力学粗糙度在植被生长季和非生长季均表现出和风速负相关的关系;风向对空气动力学粗糙度的影响主要取决于地形条件,在地形较平坦的地区空气动力学粗糙度不随风向发生明显变化,而在起伏地形条件下,空气动力学粗糙度在不同风向上呈现出差异性的分布规律;空气动力学粗糙度在不同大气稳定度条件下也存在明显差异,对于相同的地表粗糙元素,稳定大气条件下的空气动力学粗糙度要明显大于不稳定状态。因此,在瞬时空气动力学粗糙度模型构建的过程中,对风速、风向和大气稳定度等空气动力学因子的考虑必不可少。对影响空气动力学粗糙度的因子归类并计算因子贡献率,结果显示气象因子和地形因子是影响草地下垫面和森林下垫面z_(0m)的主要驱动因子(对草地下垫面的贡献率分别44.03%和38.33%,对森林下垫面的贡献率分别42.87%和38.66%),植被因子和气象因子是影响农田下垫面z_(0m)的主要驱动因子(贡献率分别53.14%和30.29%),因子分析的结果表明用植被指数模型来估算z_(0m)的方法仅适用于农田地表。(2)在作物生长期内,基于多时相的PROBA-V 300米每日反射率数据产品,引入半经验的BRDF核驱动模型计算归一化的冷热点指数(NDHD),再结合归一化植被指数(NDVI)提出了归一化冷热点植被指数(HDVI),利用HDVI线性表达作物冠层空气动力学粗糙度的估算方法,取得了理想的效果。相比于NDVI,对于黑河大满站春玉米、河北馆陶站冬小麦和夏玉米三种作物类型,HDVI与空气动力学粗糙度的关系更加显著(决定性系数R~2分别从0.636提高至0.772,从0.764提高至0.790,从0.630提高至0.793)。(3)通过借用并改进非线性互补相关模型,开展空气动力学粗糙度在蒸散发计算中的应用,分析空气动力学粗糙度参数在蒸散发计算中的敏感性。结果表明,空气动力学粗糙度在蒸散发计算模型中的众多输入参量中较为敏感,尤其在作物生长高峰期,空气动力学粗糙度计算的准确性直接影响蒸散发的估算精度。本文的研究提高了对空气动力学粗糙度的认知,发展成熟的、可靠的空气动力学粗糙度反演模型对地气通量计算有着深远的意义,空气动力学粗糙度的模型研究还有广泛的空间和潜力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 屈小娜;钟伟;;参考作物蒸散发的测定与计算方法综述[J];化工管理;2018年08期
2 于岚岚;;分布式双源蒸散发模型的构建与运用研究[J];东北水利水电;2015年01期
3 温姗姗;姜彤;李修仓;王腾飞;王艳君;Thomas Fischer;;1961—2010年松花江流域实际蒸散发时空变化及影响要素分析[J];气候变化研究进展;2014年02期
4 刘波;翟建青;高超;姜彤;王艳君;;基于实测资料对日蒸散发估算模型的比较[J];地球科学进展;2010年09期
5 韩井先;计算蒸发量 蒸散发能力的改进方法[J];东北水利水电;2004年04期
6 冯国章;;计算区域蒸散发量的互补关系法及其应用[J];水资源与水工程学报;1991年03期
7 石玉波;刘克岩;;互补相关陆面蒸散发模型及其应用[J];水文;1988年02期
8 沃又谷;;一种计算流域蒸散发的模型[J];水文;1988年06期
9 李纪人;;关于流域蒸散发计算方法的探讨[J];水文;1983年06期
10 孙一萌;陈喜;黄日超;张永生;高满;;气候及土地利用变化对嘉陵江流域实际蒸散发量的影响[J];水电能源科学;2016年12期
11 党素珍;蒋晓辉;董国涛;程春晓;白乐;;泾河上游流域实际蒸散发变化趋势及成因分析[J];水土保持研究;2016年02期
12 宋璐璐;尹云鹤;吴绍洪;;蒸散发测定方法研究进展[J];地理科学进展;2012年09期
13 张荣华;杜君平;孙睿;;区域蒸散发遥感估算方法及验证综述[J];地球科学进展;2012年12期
14 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;2009年02期
15 武夏宁;胡铁松;王修贵;江燕;李修树;;区域蒸散发估算测定方法综述[J];农业工程学报;2006年10期
16 刘凤山;林兴生;林辉;罗海凌;苏德伟;蔡杨星;林占熺;;巨菌草蒸散发影响机制的研究[J];福建农林大学学报(自然科学版);2018年06期
17 李非;;不同蒸散发模型在大凌河流域的对比运用研究[J];东北水利水电;2015年04期
18 朱非林;王卫光;孙一萌;郑强;;基于互补相关原理的实际蒸散发模型估算能力评价[J];水电能源科学;2013年06期
19 李琴;陈曦;刘英;包安明;Frank Veroustraete;;干旱区区域蒸散发量遥感反演研究[J];干旱区资源与环境;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 司希礼;杨增元;杨增丽;时玉兰;徐军;范敬华;赵文聚;;区域综合蒸散发量计算方法初探[A];山东水利学会第八届优秀学术论文汇编[C];2003年
2 郭雪蕊;沈冰;黄领梅;;基于P–M法的农田日实际蒸散发估算及影响因子分析[A];面向未来的水安全与可持续发展——第十四届中国水论坛论文集[C];2016年
3 梁丽乔;李丽娟;;洮儿河流域蒸散发时空格局及其演变机制研究[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
4 刘朝顺;高志强;高炜;;基于遥感的地表温度及蒸散发对LUCC响应的研究[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
5 梁丽乔;李丽娟;;松嫩平原西部生长季参考作物蒸散发的敏感性分析[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
6 曹雯;申双和;段春锋;;西北地区生长季参考作物蒸散发的敏感性分析[A];第27届中国气象学会年会现代农业气象防灾减灾与粮食安全分会场论文集[C];2010年
7 杜君平;孙睿;;基于Ts-NDVI特征空间估算缺资料地区陆面蒸散发[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
8 曹雯;申双和;段春锋;;西北地区生长季参考作物蒸散发的敏感性分析[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
9 杨扬;王丽娟;孙旭映;;基于MODIS遥感数据和陆面过程模式计算的半干旱区陆面蒸散发[A];第35届中国气象学会年会 S13 大气物理学与大气环境[C];2018年
10 李相虎;任立良;;基于BTOPMC模型的NDVI分辨率影响研究[A];2007重大水利水电科技前沿院士论坛暨首届中国水利博士论坛论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于名召;空气动力学粗糙度的遥感方法及其在蒸散发计算中的应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所);2018年
2 张琨;遥感蒸散发模型参数敏感性分析与优化方法研究[D];兰州大学;2018年
3 张宇;基于改进Penman-Monteith模型的城市地表蒸散发定量遥感估算研究[D];中国矿业大学;2018年
4 韩惠;基于遥感技术的祖厉河流域土地利用/土地覆盖变化与蒸散发研究[D];兰州大学;2006年
5 孙福宝;基于Budyko水热耦合平衡假设的流域蒸散发研究[D];清华大学;2007年
6 李修仓;中国典型流域实际蒸散发的时空变异研究[D];南京信息工程大学;2013年
7 夏婷;遥感降雨和蒸散发模型鲁棒性研究[D];清华大学;2016年
8 谢虹;青藏高原蒸散发及其对气候变化的响应(1970-2010)[D];兰州大学;2012年
9 王昊;芦苇湿地蒸散发测算方法及耗水预测研究[D];大连理工大学;2006年
10 刘国水;蒸散发时间尺度扩展方法研究及其应用[D];中国水利水电科学研究院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙淼;黄土高原实际蒸散发模拟与植被用水可持续性分析[D];西北农林科技大学;2018年
2 郝珈纬;基于SEBS模型的邯郸市蒸散发研究[D];河北工程大学;2018年
3 刘丽丽;陕北黄土高原蒸散发变化及其影响因素研究[D];长安大学;2018年
4 胡永新;基于SEBAL模型的鄂尔多斯风沙滩地区蒸散发反演研究[D];长安大学;2018年
5 马从瑛;近50年黄土高原蒸发变化规律及原因[D];清华大学;2017年
6 王军;基于TM数据的草地蒸散发研究[D];中国水利水电科学研究院;2012年
7 黄堰林;覆膜农田地表蒸散发遥感估算研究[D];浙江大学;2018年
8 孙岩;青藏高原多年冻土区点尺度高寒草甸蒸散发及其互补关系[D];兰州大学;2018年
9 张淑霞;于田绿洲地表蒸散发与土壤水盐关系研究[D];新疆大学;2018年
10 陆婷;南北疆典型小流域遥感蒸散发及生态耗水对比研究[D];新疆大学;2018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