PDF《马耀明 王介民》

第57 卷第2期气象学报Vol.

57, No.

2 1999 年4月ACTA MET EOROLOGICA SINICA Apr. ,

1999 卫星遥感结合地面观测估算非均匀地表区域能量通量 马耀明 王介民 ( 中国科学院兰州高原大气物理研究所, 兰州, 730000) M assimo M enenti Wim Bastiaanssen ( 荷兰陆面、 土壤和水管理综合研究中心, 瓦格宁根, 荷兰, 6700AC) 摘要卫星遥感在研究非均匀陆面上地-气间能量和水循环过程时有其独到的作用.文中介绍 了一种利用 LANDSAT TM 资料进行非均匀陆面上区域能量平衡研究的参数化方案.并以 夏季和深秋两个景的 T M 资料为个例, 结合 黑河实验 ( HEIFE) 期间的地面观测资料分析 了实验区非均匀陆面上地表特征参数及能量平衡各分量的区域分布及季节差异, 同时将所得 的结果与地面观测的 真值 作了比较, 所得的这些结果是基本可信的.这种方法仍然处于发 展的初始阶段, 对此也进行了讨论. 关键词: 黑河实验( HEIFE) , 非均匀地表, 卫星遥感, 能量平衡各分量, 区域分布.

1 引言中日合作 黑河地区地-气相互作用实验研究 ( 黑河实验, HEIFE) 是WCRP 与IGBP 协调组织的一系列大型陆面过程实验之一.该实验研究干旱气候形成和变化的陆面物理 过程;

为气候模式的中纬度干旱、 半干旱地区水分和能量收支的参数化方案提供观测依 据, 以便提高气候模式的预报能力. 干旱地区水热平衡特征的研究 是黑河实验中的一个 重要组成部分, 然而, 由于实验区下垫面物理结构的复杂性, 现在对地表能量平衡的研究 大都停留在 点上 和局地尺度上, 而对其区域分布的分析研究还不够[ 1] . 本文的目的就是 将卫星遥感技术与黑河实验期间收集的地面资料结合起来, 较为准确地推算该实验区区 域尺度上的地表反射率、 NDV I( Normalized Difference V egetation Index) 及地表温度, 进 而较为合理地估算区域尺度上能量平衡各分量的分布, 并在此基础上分析比较两个季节 地表特征参数和能量平衡各分量的差异, 以期对大、 中尺度陆面过程的合理参数化及地气 相互作用的深入研究有所贡献.

2 资料的选取 初稿时间:

1997 年3月25日;

修改稿时间:

1997 年10 月30 日. 资助课题: 国家自然科学基金( 49475422) 和中国科学院兰州高原大气物理研究所所长择优基金. LANDSAT T M 资料包含

7 个波段的遥感信息, 其可见光波段( 波段 1,

2 和3) 及近 红外波段( 波段 4,

5 和7) 的地面分辨率为

30 m*30 m, 热红外波段( 波段 6) 的地面分辨 率为

120 m*120 m.选取

1991 年7月9日和

1991 年10 月29 日晴天两个景的 LAND- SAT T M 资料( 卫星过境时间为北京时

11 时) , 分别代表夏季和深秋的情况. 结合卫星遥 感分析, 这里选取的黑河实验的地面观测资料包括地表反射率、 地表温度、 地表辐射平衡 各分量、 地表土壤热通量、 感热通量、 潜热通量及实验区的植被分布状况等.

3 理论及方法 卫星遥感结合地面观测估算地表能量平衡各分量区域分布的过程可分为二步. 第一, 求取地表特征参数( 地表反射率、 NDVI 和地表温度) ;

第二, 推算能量平衡各分量. 3.

1 区域地表特征参数的确定 3. 1.

1 地表反射率 地表反射率的区域分布可由 LANDSAT T M 资料结合地面站实测的地表反射率得 到. 即首先由卫星 TM 资料计算得到地面上每一像元点上的行星反照率 rp ( x, y) , 然后再 将地面站实测的地表反射率r0 ( x, y) 与对应点上的rp ( x, y) 做拟合得一线性关系, 由此拟 合关系式就可求得黑河实验区地表反射率的区域分布 r0 ( x, y) [ 2] . 3. 1.