文档介绍：第 26卷第 8期地球科学进展
2011年 8月 ADVANCESINEARTHSCIENCE Aug.,2011
文章编号:10018166(2011)08084811
遥感技术估算干旱区蒸散发研究进展
王国华1,2,赵文智2
(,北京 100049;
,甘肃兰州 730000)
摘要:遥感技术能够提供大范围地表特征参数的特点使其在干旱区蒸散发研究中得到广泛的应
用。介绍了遥感技术求取干旱区地表特征参数(地表反照率、冠层叶面积指数、地表温度)的方法,
并对遥感估算干旱区的主要计算模型做了概括和分析,最后提出了估算过程中主要存在的问题和
未来发展的方向。
关键词:遥感技术;地表特征参数;干旱区蒸散发;计算模型
中图分类号:;TP79 文献标志码:A
境条件下使用 PM公式做出了详尽的说明。1972
1 引言
年,Priestley等[8]研究了在最小平流的前提下潜在
蒸散发是地面蒸发和植被蒸腾的合称,包括地的蒸散发耗水量。此后,以能量平衡原理为基础,学
面上植物的叶面蒸腾与植株间土壤蒸发。在占陆地者们又开展了大量的蒸散发分层模型研究。其中单
面积 1/3的干旱区,地域辽阔,水分稀少,90%的有层模型主要是采用能量平衡余项法,在估算过程中
效降水耗散于蒸散发过程中[1,2],使干旱区生态环对土壤蒸发和植被蒸腾不作区别,将能量界面当作
境极为脆弱,水资源缺乏也随之成为干旱区经济发一个整体来估算蒸散发的方法,但这种方法用于计
展和生态保护的主要限制因子。精确估算干旱区蒸算稀疏植被上的感热和潜热通量时,经常会高估感
散发量对该地区农业生产发展以及生态环境保护有热通量[9]。针对单层模型的不足,Shuttleworth等[10]
重要的作用。将土壤蒸发和植被蒸腾看作不同的通量源,在 PM
自 1802年道尔顿定理建立以来,在对蒸散发研公式理论的基础上提出了双层模型,将土壤蒸发和
究过程中出现了多种蒸散发的估算方法。1926年, 植被蒸腾加以区别分别来进行计算。在双层模型的
Bowen[3]从能量平衡方程出发,提出了计算蒸发的基础上,Dolman[11] 提出了三层模型,Choudhury
波文比—能量平衡法。1939年,Thornthwaite等[4] 等[12]提出了四层模型。1995年,Blyth等[13]提出把
利用边界层相似理论提出计算蒸发的空气动力学方土壤和植被看作是并列的,假设两者没有相互作用,
法。1948年,Penman[5]提出了“蒸发力”的概念,并植被只是缀在裸露的土壤上。Norman等[14]应用
将能量平衡和大气湍流相似性理论结合在一起建立 Blyth和 Harding提出的观点建立了针对行播种物的
了联合蒸散方程。1965年,Monteith[6]在引入了“表双源模型。以上有关蒸散发传统的计算方法主要是
面阻抗”的概念后,导出著名的 PenmanMonteith(P在点数据的基础上进行计算,在单个站点的计算中,
M)公式,为非饱和下垫面的蒸发研究开辟了新的途精度较高。但在实际估算中,往往需要了解区域面
径。在 PM 公式的使用上,Allen等[7]利用赋予参积的地表蒸散发,由于干旱区下垫面几何结构和物
考作物冠层阻力和固定高度的方法对在各种不同环理性质的水平不均匀性,由点到面转化存在极大的
收稿日期:20110425;修回日期:20110627.
基金项目:国家自然科学基金重点项目“人工绿洲蒸散过程多尺度观测与模拟”(编号:40930634)资助.
作者简介:王国华(1984),男,山西大同人,硕士研究生,mail:gimi123@
第 8期王国华等:遥感技术估算干旱区蒸散发研究进展 849
不确定性,因此很难取得准确的估算结果[15,16]。虽率计算方法,并对我国西北地区地表反照率进行了
然这种状况可以通过多点观测来加以改善,但多点计算,计算精度较高。肖瑶等[24]对西藏北部 3种不
密集观测成本高,并且对于大尺度蒸散发研究依然同植被类型下垫面的地表反照率特征进行了分析,
存在尺度转换问题。而遥感方法空间连续和时间动结果表明:与其他植被类型相比,荒漠草原反照率最
态变化的特点,能够轻易实现由点到面的转换,同时大。郭建茂等[25]在宁夏地区对地表特征参数的研
可以提供与地表蒸散和能量平衡过程密切相关的参究中,得到地表反照率的低值区多为水体和浓密植
数,这些特点使其在干旱区大尺度蒸散发估算研究被,最高