[發(fā)明專利]利用ALPHA不變法插補地面缺失的渦動通量觀測數(shù)據(jù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810870449.1
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108984792B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐榮林;劉萌;李召良;姜亞珍;王桐;邸蘇闖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所;中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
• 主分類號: G06F16/2458
• 分類號: G06F16/2458;G01D21/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李進

1.一種利用ALPHA不變法插補地面缺失的渦動通量觀測數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：構(gòu)建所述方法所需要的輸入數(shù)據(jù)集，具體包括：

初步構(gòu)建利用ALPHA不變法插補地面缺失的渦動通量觀測數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)集，并進行相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取，對獲取的通量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理；即首先獲取半小時時間間隔的渦動相關(guān)及能量平衡通量觀測數(shù)據(jù)和氣象觀測數(shù)據(jù)，包括潛熱通量觀測數(shù)據(jù)，記為LE_i；顯熱通量觀測數(shù)據(jù)，記為H_i；土壤熱通量觀測數(shù)據(jù)，記為G_i；凈輻射數(shù)據(jù)，記為Rn_i；以及氣象觀測數(shù)據(jù)；

S2：針對渦動通量觀測數(shù)據(jù)有部分缺失的目標(biāo)時間段，計算該時間段內(nèi)未缺失時刻的潛熱通量、土壤熱通量和凈輻射的平均值，具體包括：

針對渦動通量觀測數(shù)據(jù)有部分缺失的某一天，選擇當(dāng)日白天時段的數(shù)據(jù)，其中白天時段的判定方法為，若某一時刻的入射短波輻射Rs5W/m²，則認(rèn)為是白天時刻，該時刻的數(shù)據(jù)為當(dāng)日白天的數(shù)據(jù)；計算該日白天所有未缺失時刻的半小時時間間隔潛熱通量、土壤熱通量和凈輻射的有效數(shù)據(jù)累加∑LE、∑G和∑R_n，并分別取平均，得到對應(yīng)的多時刻通量和輻射平均值，分別記為和三者平均值的計算公式分別如公式(1)、(2)和(3)所示：

其中，n為當(dāng)日白天數(shù)據(jù)未缺失的有效數(shù)據(jù)個數(shù)，即有效半小時的時刻數(shù)量；

S3：基于Priestley-Taylor方程，根據(jù)潛熱通量、土壤熱通量和凈輻射的平均值，求出對應(yīng)時間段未缺失時刻的平均ALPHA值，具體包括：

根據(jù)步驟S2算出的當(dāng)日白天的多時刻通量和輻射平均值，求出對應(yīng)的白天數(shù)據(jù)未缺失時刻的平均ALPHA值平均ALPHA值的計算公式如公式(4)所示：

其中，為當(dāng)日白天所有渦動通量觀測數(shù)據(jù)未缺失時刻的Priestley-Taylor平均ALPHA系數(shù)；為當(dāng)日白天所有渦動通量觀測數(shù)據(jù)未缺失時刻的平均飽和水汽壓曲線斜率，單位為kPa/℃；為當(dāng)日白天所有渦動通量觀測數(shù)據(jù)未缺失時刻的平均干濕球常數(shù)；和分別為當(dāng)日白天數(shù)據(jù)未缺失的多時刻潛熱通量、土壤熱通量和凈輻射的平均值；

S4：基于ALPHA在目標(biāo)時間段內(nèi)保持恒定的特征，將所述的平均ALPHA值作為數(shù)據(jù)缺失時刻的ALPHA值，根據(jù)Priestley-Taylor方程和地表能量平衡方程，對地面渦動通量觀測數(shù)據(jù)缺失時刻的潛熱通量和顯熱通量進行插補；

具體包括：基于ALPHA在一天內(nèi)保持恒定的特征，步驟S3得到的白天數(shù)據(jù)未缺失時刻的平均ALPHA值可作為數(shù)據(jù)缺失時刻的ALPHA，故一天內(nèi)任意時刻的然后根據(jù)Priestley-Taylor方程，結(jié)合地面渦動通量觀測數(shù)據(jù)缺失時刻的凈輻射和土壤熱通量數(shù)據(jù)，計算得到渦動通量觀測數(shù)據(jù)缺失時刻的蒸散發(fā)LE_lack，其計算公式如公式(5)所示：

其中，Δ_lack、γ_lack、和G_lack分別為當(dāng)日渦動通量觀測數(shù)據(jù)缺失時刻的飽和水汽壓曲線斜率、干濕球常數(shù)、凈輻射和土壤熱通量；

S42：基于地表能量平衡方程，可計算得到渦動通量觀測數(shù)據(jù)缺失時刻半小時時間間隔的顯熱通量H_lack，其計算公式如公式(6)所示：

其中，G_lack和LE_lack、分別為當(dāng)日渦動通量觀測數(shù)據(jù)缺失時刻的凈輻射、土壤熱通量和蒸散發(fā)。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的利用ALPHA不變法插補地面缺失的渦動通量觀測數(shù)據(jù)的方法應(yīng)用在遙感反演地表蒸散發(fā)的驗證或地表蒸散發(fā)升降尺度研究中。