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气象卫星监测土壤含水量模型及其应用
—流工一
户摘要估测大面积近地表土壤舍水量对指导灌溉
、防洪排涝、
从理论上分析了地表土壤日温差、热惯量和土壤舍水量三者的关系,探讨了由地表土壤日温差推求
热惯量、再由热惯量推求土壤舍水量的方法,建立了由气象卫瞄潦土壤舍水量模型,通过宾测资
,将所建立的梗型应用于宴际土壤舍水量的监测,做出了土
/
壤舍水量分布围/
关键词、/气象卫星’壤舍疆感;土壤温度
中圈法分类号/
引言
大面积土壤含水量状况是防洪、抗旱的重要指标,也是地区性洪水、旱情预报的重要依据.
因此,,如重
量称样法、中子水分探测法、张力计法等,由于采样速度较慢。且是点上的剥量值,所以限制了
,将常规方法与遥感技术相结台,是一种有
效的途径.
国内外对应用遥感技术监测土壤含水量的方法已做了大量的研究”.但由于影响土壤
含水量的因素很多,这种研究基本上是实验性的,
有一个真正有效地监测土壤含水量的方法⋯.本文将从理论上分析地表土壤日温差、热惯量和
土壤含水量三者的关系,建立应用气象卫星高级甚高分辨率辐射计/的遥感信
息监测土壤含水量模型,并探讨该模型在实际土壤含水量监测中应用的可能性,
气象卫星监测土壤含水量原理
理论和实践表明,热红外探测仪所探测到的辐射能量主要由地物温度和辐射率决定,而地
物温度和辐射率主要与地物中的水讣有关因此,通过观测地表温度的变化,可以估测其土壤
含水量
. 由地表日温差推求土壤热惯量
以傅里叶级数表达的温度周日变化的热学模式为边界条件,解热传导方程,经推导得⋯:
二
一生一√√洲日一”¨
.
——⋯
收稿日期—
车项目由水利水电科学基金资助
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武汉水利电力大学学报
式中,为反照率; 。⋯、。分别为每天地表最高、最低温度; 为日温差和可以
通过气象卫星的可见光和热红外液段删出·为太阳常数;为热惯量/· ”· ; 为
短波辐射的大气透过率; 为太阳赤纬和当地纬度的函数; 为周日角频率; 是天气与地面
实况参数.
令Ⅲ一。,则式变为
—√∞√户
求解此方程可得
:二± √三卫
利用上式,可以通过地表土壤日温差推求土壤热惯量
. 由土壤热惯量推求土壤含水量
土壤热惯量是土壤对温度变化起阻碍作用的一个指标,定义为一、/ ,式中为:壤的
热导率,为土壤的体积热容量即比热,它们都与土壤含水量有关.
.. 土壤的比热
土壤的比热受土壤的固相组幢物质干有机质、,卉
的热容量与相应容积分数加权的和,【】
: ￡、
一
一
式中,,是每、相的窖积百分数,用下标、分别表示固相、
矿物质、./和热容量值约为
./· ;由于分离