干旱区黑河流域复杂地表蒸散量遥感研究

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干旱区黑河流域复杂地表蒸散量遥感研究

作者：王伟红田辉

来源：《安徽农业科学》2014年第04期

摘要在全球水资源日益匮乏的情况下，利用遥感技术估算区域蒸散量为合理利用和分配水资源提供了一种快捷有效的方法。目前基于地表能量平衡的卫星遥感蒸散模型日益成熟，在这一背景下，充分利用以往在黑河地区开展的遥感模拟研究成果，针对西北干旱区黑河流域复杂地形特点，估算了该流域2004年度的蒸散量并给出了在不同土地利用条件下蒸散分布的数量差异。结果表明，流域年蒸散总量估算值在整个流域及其上、中、下游各子区域上，基本满足水文学区域水量平衡关系。同时应该指出，在地表景观分异强烈的地区，采用中分辨率遥感资料会对地表“混合像元”观测存在“平均”作用导致蒸散量的低估。

关键词黑河流域；复杂地表；遥感；蒸散

中图分类号S127文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01141-06

作者简介王伟红（1968- ），男，河南漯河人，工程师，从事生态环境及大气环境研究。

产生蒸散发（Evapotranspiration—ET）量所需的潜热通量是地表能量平衡的组成部分，也是水量平衡的组成部分，而地面热量、水分收支状况很大程度上决定着天气、气候的变化，进而决定着地理环境形成和演变。地表蒸散量作为衡量气候环境变化的重要指标，近年来随着全球气候环境变化特别是陆面过程研究的兴起，迫切需要能够满足气候环境研究需求的大尺度区域蒸散输入资料。因此对于陆面蒸散发的研究，一直是国内外地学、水文学特别是干旱区研究关注的焦点问题之一[1]。我国的西北干旱区是全球最典型的干旱地区之一，该区的可用地表

和地下水资源主要消耗于农业和畜牧业，水资源供需矛盾十分突出。在该地区降水基本不变的背景下，随着人口数量和经济的快速增长，工农业用水和城镇生活用水迅速增加，特别是农业等用水的粗放使用，使本已紧张的水资源更加入不敷出。以研究区黑河流域为例，水资源的严重短缺引发了这一地区一系列的生产和生态环境问题，有限的水资源迫使人类的经济和社会活动主要局限于祁连山前绿洲地带。该区水资源时空分布极其不平衡，加之长期以来粗放的农业生产方式和水资源利用效率低下，浪费和不合理开发利用的现象十分普遍，全流域又缺乏统一的水资源管理和合理规划，中游和下游用水矛盾尖锐[2-3]。

人们基于地面气象、水文站点的观测资料，从能量平衡的物理机制和植物生理机制出发，建立了一系列经验、半经验的和物理的计算模型。经验模型的代表是Jackson等提出的简化法（Simplified Method），分别利用当地时间13：00的表面辐射温度和气温，经验地拟合出局地水热通量和遥感参量间的统计关系并推广到区域尺度上[4]。经验统计关系受局地因子影响很大，其应用受到很大限制[5-7]。Nemani等发现在植被指数和地表温度的二维散点图上，呈现近似三角形的空间纹理关系，并且两变量间存在较好的相关性[8]。半经验模型利用这种空间

纹理关系，同时利用经验方法获取计算中的有关参数，简化地获得地表蒸散发量。基于对植被