[發明專利]時間連續的地表蒸散發數據的計算方法

有效

• 申請號: 201510667071.1
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN105303040B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 徐同仁;許蕗;劉紹民;徐自為;孟楊繁宇
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 北京紅福盈知識產權代理事務所(普通合伙) 11525
• 代理人: 陳月福

本發明實施例提供了一種時間連續的地表蒸散發數據的計算方法。該方法主要包括：在非晴好日，使用SCE_UA算法利用代價函數計算出能量分配項的調整因子α和植被冠層阻抗項的調整因子β；根據所述能量分配項的調整因子α和植被冠層阻抗項的調整因子β優化非晴好日的地表蒸散發模擬值的計算方法，再利用優化后的計算方法計算出所述非晴好日的地表蒸散發數據。本發明致力于解決遙感估算地表蒸散發中的時間尺度擴展問題，結合同化方法和Penman?Monteith公式對日蒸散發進行日到月/年的時間尺度擴展，生產可供多領域使用的高精度時間連續區域蒸散發數據集，降低由于非晴好日觀測數據帶來的觀測誤差，促進遙感估算ET產品在水文循環、陸面能量相關領域的廣泛應用。

技術領域

本發明涉及地表水技術領域，尤其涉及一種時間連續的地表蒸散發數據的計算方法。

背景技術

蒸散發(Evapotranspiration，ET)是地表水量平衡的重要分量，其能量形式——潛熱通量(LE)則是地表能量平衡的重要分量。潛熱通量將下墊面貯存的熱量通過湍流交換的方式傳輸給大氣邊界層中靠近下墊面的氣層，是地球系統中重要的能量、物質交換過程。液態水的相變所需熱量即為潛熱，正是大氣熱量最大的單一熱源，因此，對于潛熱通量的研究在天氣、氣候動力學中具有重要的地位。地氣間動量、水分、熱量的交換過程，特別是潛熱、顯熱通量的定量化對于氣候變化模式、大氣環流模式以及水文模式中邊界條件的確定意義重大。

傳統的地表蒸散發觀測儀器觀測到的蒸散發均限于點尺度或者網格尺度，數據缺乏區域代表性或難以反映地表蒸散發的空間分布。然而，蒸散發的估算和許多部門的現實問題息息相關，如南水北調等大型調水工程的設計、三峽水庫的后效估計、科學用水合理灌溉方案的制定、農業旱災的監測和預警、農作物產量的估算及預報等。在這些蒸散發的實際應用中，均需要區域尺度、長時間序列的蒸散量。由于儀器觀測地表蒸散發通常選在平坦、均一的下墊面，很難代表所有類型的下墊面特征，因此僅通過內插法很難獲得可靠的、能夠反映下墊面異質性的區域地表蒸散發。遙感技術通過大面積測定地表輻射以及溫度狀況，可以提供與地表蒸散發變化相關的特征參量，這使得通過遙感估算蒸散發成為可能。目前，國內外學者已經建立了大量基于遙感數據或者與遙感數據相結合的區域蒸散發估算方法，通過與遙感像元尺度的地面觀測蒸散發進行驗證，認為在非均一下墊面上，遙感監測地表蒸散發具有優越性。

然而，由于陸面過程的復雜性，遙感估算蒸散發的精度受到了多種不確定性的影響，其中包括模型結構、模型輸入數據、參數化方案以及空間和時間尺度方面的不確定性。過去的研究重點多集中于瞬時地表蒸散發的獲取，對于瞬時蒸散發的時間尺度擴展方法尚未給予足夠的重視。遙感瞬時蒸散發的時間擴展即將通過反演得到的瞬時蒸散發在時間尺度上進行擴展，得到小時、日、旬、月乃至年的蒸散發。一方面，遙感獲得的僅是衛星過境時刻的瞬時地表信息，需要通過瞬時到日的時間擴展方法得到晴好日蒸散發；另一方面，在計算長時間序列的地表蒸散發時，由于受到云雨天氣的影響，造成了大量數據的缺失，需要對晴好日的蒸散發進行時間尺度擴展，才能得到月尺度的蒸散發。

目前，對于日到月/年的時間尺度擴展方法的研究包括數學方法、地表阻抗方法和參考作物蒸發比方法等，然而這些方法均未考慮遙感觀測自身的觀測誤差，因此具有一定局限性。

發明內容

本發明的實施例提供了一種時間連續的地表蒸散發數據的計算方法，以生成可供多領域使用的高精度時間連續區域蒸散發數據集。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種時間連續的地表蒸散發數據的計算方法，包括：

在非晴好日，使用SCE_UA算法利用代價函數計算出能量分配項的調整因子α和植被冠層阻抗項的調整因子β；

根據所述能量分配項的調整因子α和植被冠層阻抗項的調整因子β優化非晴好日的地表蒸散發模擬值的計算方法，再利用優化后的計算方法計算出所述非晴好日的地表蒸散發數據。