[發明專利]一種濕潤地區日蒸散量的估算方法

有效

• 申請號: 202010142249.1
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111368258B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 杜嘉;宋開山;王宗明;劉欣婷
• 申請（專利權）人: 中國科學院東北地理與農業生態研究所
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 何強

一種濕潤地區日蒸散量的估算方法，解決了現有SEBAL模型估算濕潤地區日蒸散量的精度不高的問題，屬于農業氣候區劃及水資源利用領域。本發明包括：估算陸面物理參數，陸面物理參數中的大氣單向透射率為直接輻射中的純凈指數與散射輻射中的大氣響應指數的和；根據能量平衡和陸面物理參數求解陸面的凈輻射量及土壤熱通量，利用近地層大氣溫濕度觀測值來估算大氣下行長波輻射；采用莫寧奧布霍夫長度定律進行遞歸運算，取得穩定的感熱通量值；利用得到的凈輻射量、土壤熱通量及感熱通量，根據陸面能量平衡SEBAL模型得到衛星過境時刻每個像元的潛熱通量，及瞬時的潛熱通量，通過日蒸發比，求解待估算濕潤地區的日蒸散量。

技術領域

本發明屬于農業氣候區劃及水資源利用領域，具體涉及一種濕潤地區日蒸散量的估算方法。

背景技術

蒸散發是水循環的重要組成部分，直接關系到地表的能量平衡和水量平衡。蒸散研究在灌溉農業中顯得尤為重要，對蒸散量的精確估算可以達到最優利用水資源的目的。因此，了解地表蒸散量的時空變化規律，確定地表蒸發和植物蒸騰各自所占的比例，在精細農業、節水農業、生態環境監測、氣象研究的領域尤為重要。因此，準確測定、估算或者模擬區域蒸散發的時空變化對于評價區域水循環和水量平衡的功能、揭示其影響機理、提高農業灌溉效率、預報作物生長潛勢、制定農業氣候區劃及科學利用水資源都具有十分重要的意義。

對于蒸散發來說，常規的實地觀測很大程度上受人力、物力、氣候等因素限制。遙感技術具有速度快、周期短等優勢，能夠彌補人工監測費時費力的缺陷，而且能夠對研究區進行全面監測。目前大部分遙感蒸散模型都是基于干旱條件下陸面過程發展起來的，當用于濕潤地區蒸散量反演時，因濕潤地區的地表，尤其是水面或濕地相對于一般陸面所具有的不同特性(低地表反照率、低粗糙度和高地表發射率等)，使模型中基于陸面發展起來的一些物理過程的描述并不適用于濕潤地區。

Bastiaanssen等提出陸面能量平衡模型(Surface Energy Balance Algorithmfor Land,SEBAL)估計能量平衡方程各分量。該模型應用于晴朗天氣條件下具有“極干”和“極濕”表面的研究區，利用遙感可見光、近紅外和熱紅外數據，反演地表反照率、NDVI、地表發射率、地表溫度等參數，結合較少氣象參數，如大氣溫度、風速和大氣透過率及植被高度等下墊面信息，不需要進行數值計算，就可以得到不同土地覆被類型的凈輻射通量、土壤熱通量和感熱通量，用剩余法得到潛熱通量(蒸散發)，利用日蒸發比值，進而可得到日蒸發量。該模型為眾多研究案例證明是有效和實用的。但是SEBAL模型的估算精度還有待提高。

發明內容

針對現有SEBAL模型估算濕潤地區日蒸散量的精度不高的問題，本發明提供一種提高估算精度的濕潤地區日蒸散量的估算方法。

本發明的一種濕潤地區日蒸散量的估算方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：根據待估算濕潤地區的DEM數據、遙感影像和實測氣象數據，估算陸面物理參數，所述陸面物理參數包括大氣單向透射率，所述大氣單向透射率為直接輻射中的純凈指數與散射輻射中的大氣響應指數的和；

步驟二：根據能量平衡和步驟一中的陸面物理參數求解陸面的凈輻射量及土壤熱通量；

步驟三：采用莫寧—奧布霍夫長度定律進行遞歸運算，通過多次迭代修正空氣動力學阻抗，直到取得穩定的感熱通量值；

步驟四：利用得到的凈輻射量、土壤熱通量及感熱通量，根據陸面能量平衡SEBAL模型得到衛星過境時刻每個像元的潛熱通量，及瞬時的潛熱通量，通過日蒸發比，進行時間尺度擴展，求解待估算濕潤地區的日蒸散量。

作為優選，所述步驟二的凈輻射量中的大氣下行長波輻射量，所述大氣下行長波輻射量是利用近地層大氣溫濕度觀測值來估算的。

作為優選，所述步驟二中的大氣下行長波輻射量表示為大氣發射率與大氣溫度的函數。