考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

黄春林; 李艳; 卢玲; 顾娟

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考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

黄春林, 李艳, 卢玲, 顾娟

文章导航 > 水科学进展 > 2014 > 25(2): 181-188

黄春林, 李艳, 卢玲, 顾娟. 考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 181-188.

引用本文:

黄春林, 李艳, 卢玲, 顾娟. 考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 181-188.

HUANG Chunlin, LI Yan, LU Ling, GU Juan. Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 181-188.

Citation:

HUANG Chunlin, LI Yan, LU Ling, GU Juan. Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 181-188.

考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

黄春林^1,2,
李艳^1,3,,
卢玲¹,
顾娟⁴

1.
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;
2.
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河遥感试验研究站,甘肃兰州 730000;
3.
中国科学院大学,北京 100049;
4.
兰州大学西部环境与气候变化研究院,甘肃兰州 730000

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41101387），中国科学院“百人计划”项目（29Y127D01）

详细信息

作者简介:
黄春林（1979—），男，宁夏青铜峡人，研究员，主要从事定量遥感和陆面数据同化方面研究。 E-mail：huangcl@lzb.ac.cn

通讯作者:
李艳，E-mail：liyan@lzb.ac.cn

中图分类号: TP79

Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data

HUANG Chunlin^1,2,
LI Yan^{1,3
,},
LU Ling¹,
GU Juan⁴

1.
Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, CAS, Lanzhou 730000, China;
2.
Heihe Remote Sensing Experimental Research Station, CAREERI, CAS, Lanzhou 730000, China;
3.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
4.
MOE Key Laboratory of Western China's Environmental System, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No 41101387).

摘要: 为提高地表能量平衡系统（SEBS）模型在干旱水分胁迫条件下估算地表通量的精度，引入归一化植被水分指数（NDWI）作为干旱水分胁迫信息，以线性、指数、S曲线3种不同形式结合到SEBS模型的kB^-1系数中，使得kB^-1随着水分胁迫的增加而减小，从而提高SEBS模型估算地表通量的精度。以黑河流域盈科绿洲为研究区域，选取2008—2009年的气象和通量观测数据对模型进行标定和验证。研究结果表明：存在干旱水分胁迫时，与原始SEBS模型相比，考虑干旱水分胁迫信息的SEBS模型能够更为准确地估算地表通量。这种方案能够较为有效地改善原始SEBS模型低估感热通量高估潜热通量的现象，将感热通量的偏差减小35 W/m²，潜热通量的偏差减小25 W/m²。
- 遥感 /
- 地表能量平衡系统 /
- 水分胁迫 /
- 中分辨率成像光谱辐射仪 /
- 感热通量 /
- 潜热通量
Abstract: To improve the accuracy of land surface fluxes estimated by the Surface Energy Balance System (SEBS) under drought water stress conditions, the normalized difference water index (NDWI) as drought water stress information is integrated into SEBS to modify the value of parameter (kB^-1) based on linear, exponential, and S-curve equations, which decreases with the increase in water stress. The proposed scheme is calibrated and validated by meteorological and fluxes observations in 2008—2009 from the Yingke oasis station of Heihe river basin, China. Results show that the revised SEBS model can significantly improve the land surface flux estimation in arid and semi-arid regions under drought water stress conditions. The issues of underestimation of sensible heat fluxes and overestimation of latent heat fluxes with the standard SEBS can be significantly improved by the revised SEBS. Biases in estimated sensible and latent heat fluxes are reduced by 35 W/m² and 25 W/m², respectively.
- remote sensing /
- Surface Energy Balance System (SEBS) /
- water stress /
- Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) /
- sensible heat flux /
- latent heat flux

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[2]	李帅, 侯小刚, 郑照军, 张连成, 木扎帕尔·木合塔尔, 胥志德. 基于2001—2015年遥感数据的天山山区雪线监测及分析 . 水科学进展, 2017, 28(3): 364-372. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.006
[3]	侯庆志, 陆永军, 王建, 季荣耀, 王艳红, 陆彦. HJ]Key words:climate change, human activities, hydrological influences, driving factors河口与海岸滩涂动力地貌过程研究进展 . 水科学进展, 2012, 23(2): 286-294. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2005.021
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[14]	王中根, 郑红星, 刘昌明, 赵为民. 基于GIS/RS的流域水文过程分布式模拟——Ⅰ模型的原理与结构 . 水科学进展, 2004, 15(4): 501-505.
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考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;

2. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河遥感试验研究站,甘肃兰州 730000;

3. 中国科学院大学,北京 100049;

4. 兰州大学西部环境与气候变化研究院,甘肃兰州 730000

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41101387），中国科学院“百人计划”项目（29Y127D01）

作者简介:
黄春林（1979—），男，宁夏青铜峡人，研究员，主要从事定量遥感和陆面数据同化方面研究。 E-mail：huangcl@lzb.ac.cn

通讯作者: 李艳，E-mail：liyan@lzb.ac.cn

收稿日期: 2013-06-18
刊出日期: 2014-03-25

中图分类号: TP79

关键词:

遥感 /

摘要: 为提高地表能量平衡系统（SEBS）模型在干旱水分胁迫条件下估算地表通量的精度，引入归一化植被水分指数（NDWI）作为干旱水分胁迫信息，以线性、指数、S曲线3种不同形式结合到SEBS模型的kB^-1系数中，使得kB^-1随着水分胁迫的增加而减小，从而提高SEBS模型估算地表通量的精度。以黑河流域盈科绿洲为研究区域，选取2008—2009年的气象和通量观测数据对模型进行标定和验证。研究结果表明：存在干旱水分胁迫时，与原始SEBS模型相比，考虑干旱水分胁迫信息的SEBS模型能够更为准确地估算地表通量。这种方案能够较为有效地改善原始SEBS模型低估感热通量高估潜热通量的现象，将感热通量的偏差减小35 W/m²，潜热通量的偏差减小25 W/m²。

English Abstract

Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data

1. Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, CAS, Lanzhou 730000, China;

2. Heihe Remote Sensing Experimental Research Station, CAREERI, CAS, Lanzhou 730000, China;

3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;

4. MOE Key Laboratory of Western China's Environmental System, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No 41101387).

Received Date: 2013-06-18
Publish Date: 2014-03-25

Keywords:

remote sensing /
Surface Energy Balance System (SEBS) /
water stress /
Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) /
sensible heat flux /
latent heat flux

Abstract: To improve the accuracy of land surface fluxes estimated by the Surface Energy Balance System (SEBS) under drought water stress conditions, the normalized difference water index (NDWI) as drought water stress information is integrated into SEBS to modify the value of parameter (kB^-1) based on linear, exponential, and S-curve equations, which decreases with the increase in water stress. The proposed scheme is calibrated and validated by meteorological and fluxes observations in 2008—2009 from the Yingke oasis station of Heihe river basin, China. Results show that the revised SEBS model can significantly improve the land surface flux estimation in arid and semi-arid regions under drought water stress conditions. The issues of underestimation of sensible heat fluxes and overestimation of latent heat fluxes with the standard SEBS can be significantly improved by the revised SEBS. Biases in estimated sensible and latent heat fluxes are reduced by 35 W/m² and 25 W/m², respectively.

黄春林, 李艳, 卢玲, 顾娟. 考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 181-188.

引用本文:

黄春林, 李艳, 卢玲, 顾娟. 考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算[J]. 水科学进展, 2014, 25(2): 181-188.

HUANG Chunlin, LI Yan, LU Ling, GU Juan. Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 181-188.

Citation:

HUANG Chunlin, LI Yan, LU Ling, GU Juan. Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(2): 181-188.

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考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

作者简介: 黄春林（1979—），男，宁夏青铜峡人，研究员，主要从事定量遥感和陆面数据同化方面研究。 E-mail：huangcl@lzb.ac.cn

通讯作者: 李艳，E-mail：liyan@lzb.ac.cn

Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data

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出版历程

考虑干旱水分胁迫的地表通量遥感估算

1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000; 2. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河遥感试验研究站,甘肃兰州 730000; 3. 中国科学院大学,北京 100049; 4. 兰州大学西部环境与气候变化研究院,甘肃兰州 730000

作者简介: 黄春林（1979—），男，宁夏青铜峡人，研究员，主要从事定量遥感和陆面数据同化方面研究。 E-mail：huangcl@lzb.ac.cn

通讯作者: 李艳，E-mail：liyan@lzb.ac.cn

English Abstract

Estimation of surface fluxes under drought water stress conditions based on remotely sensed data

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作者简介:
黄春林（1979—），男，宁夏青铜峡人，研究员，主要从事定量遥感和陆面数据同化方面研究。 E-mail：huangcl@lzb.ac.cn

通讯作者:
李艳，E-mail：liyan@lzb.ac.cn

1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;

2. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河遥感试验研究站,甘肃兰州 730000;

3. 中国科学院大学,北京 100049;

4. 兰州大学西部环境与气候变化研究院,甘肃兰州 730000

作者简介:
黄春林（1979—），男，宁夏青铜峡人，研究员，主要从事定量遥感和陆面数据同化方面研究。 E-mail：huangcl@lzb.ac.cn