Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 利用遥感数据研究塔克拉玛干沙漠地表能量通量分布变化规律 | |
| 齐斐斐 | |
| 出版年 | 2019 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 刘永强 |
| 学位授予单位 | 新疆大学 |
| 中文摘要 | 塔克拉玛干沙漠独特的陆气相互作用对区域和全球气候及大气环流的贡献十分明显,对我国西北干旱区气候的形成和东亚季风环流的发展也起着重要的作用,并且在沙尘暴等西北灾害性天气的发生和发展过程中也扮演着重要角色,因此充分认识该沙漠地区的地表能量通量变化规律非常必要。国际上开展有关陆面过程对能量通量的相关研究较早,但是随着研究的深入和研究区的扩大,传统基于点尺度对地表能量通量的观测并不适用。遥感技术的发展与成熟,为区域尺度的研究提供了技术手段,对地表能量通量的区域尺度观测和动态监测具有重要意义。本文以遥感技术为主要手段,利用MODIS影像的原数据和产品数据,结合与研究区下垫面的实际情况相符合的地表特征参数的方案和气象栅格数据,输入SEBS(Surface Energy Balance System)模型,得到2017年12个月塔克拉玛干沙漠及其周边地区地表净辐射通量、土壤热通量、感热通量及潜热通量的时空分布图,对研究区地表能量通量各分量进行分析和讨论。研究的主要结论如下:(1)从时间分布上来看,SEBS模型模拟的净辐射、土壤热通量和感热通量均呈现夏季最高、冬季最低的季节性变化。沙漠地区净辐射通量四季的总体平均值分别为:348.2 W·m~(-2)、453.4W·m~(-2)、376.1W·m~(-2)、238.2 W·m~(-2),净辐射通量的模拟结果较好,与塔中站的观测值误差在-9.6~16.5 W·m~(-2)之间,且冬季误差高于夏季。土壤热通量的总体平均值夏季最高为94.8 W·m~(-2)、春季略低为92.4 W·m~(-2)、秋季次之77.4 W·m~(-2)、冬季最低为55.9 W·m~(-2),总体上模拟值与实际观测值间的误差在±10 W·m~(-2)之间,模拟结果除冬季以外普遍存在高估现象。感热通量的变化规律与净辐射一致,春、夏、秋、冬四个季节沙漠地表感热通量的平均值分别为:229.8 W·m~(-2)、296.9 W·m~(-2)、193.4 W·m~(-2)、83.1 W·m~(-2),感热通量的模拟结果较好与观测结果的误差也比较小。模型对潜热通量的模拟结果较理想化,潜热通量的总体平均值春季为26.2 W·m~(-2)、夏季为40.9W·m~(-2)、秋季的平均值为30.6W·m~(-2)、冬季为22.8W·m~(-2),这与塔中站的观测结果不符,高估了塔中地区实际的潜热通量,全年的误差基本都在20 W·m~(-2)左右。(2)从空间分布上来看,水体的净辐射最大、裸土和沙漠地区次之、高山冰原地区最小,净辐射通量在不同下垫面类型的差异,与地表反照率密切相关。由于计算方式不同,湖泊为土壤热通量最大的区域,而植被覆盖度高的地区地表湿度大,相对应的地表反照率低土壤热通量就大,所以沙漠边缘绿洲和农田地区略高于沙漠地区的土壤热通量值。对于感热通量来说,沙漠边缘呈带状分布的绿洲和林地感热通量值略高于沙漠地区,而湖泊上充足水汽交换条件使其潜热大、感热小。(3)对模拟结果进一步分析可以得到,在塔克拉拉玛干沙漠地区感热通量占地表能量通量消耗的主导地位,一年中感热通量占净辐射的34.16%~72.35%,夏季感热通量所占比例较多,在55%~70%之间,冬季的模拟结果中不闭合能量的占比增多,土壤热通量全年均占净辐射的20%左右。(4)通过四种评价指标将SEBS模型模拟的地表能量各分量的结果与塔中站实际观测值对比进行量化分析,得到模型模拟的净辐射通量和感热通量的决定系数R~2达到0.99,拟合度最好;净辐射通量和感热通量的均方根误差略高于土壤热通量;平均绝对误差MAE结果显示除潜热通量外,其他能量平衡分量结果均较好;NSE结果显示净辐射和感热通量模型模拟结果与实际值更为接近。综合来看,SEBS模型在沙漠地区的运用,净辐射通量和感热通量结果最好,与实际值更为接近;沙漠下垫面土壤热通量的模拟在数值上误差不大,但整体趋势较差;而对潜热通量的模拟较差,有待进一步加强。(5)采用局部敏感性分析法对SEBS模型的7个输入参数做了敏感度测试,得到对净辐射通量结果影响较大的参数有:NDVI、地表反照率和地表温度;对土壤热通量模拟结果贡献度较高的参数有四个分别为:空气温度、NDVI、地表反照率和地表温度;影响感热通量模拟结果的参数有空气温度、气压、风速、地表温度。 |
| 中文关键词 | SEBS模型 ; 地表能量通量 ; 塔克拉玛干沙漠 ; 净辐射 ; 感热通量 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=1019608796.nh&DbName=CMFDTEMP |
| 来源机构 | 新疆大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/258145 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 齐斐斐. 利用遥感数据研究塔克拉玛干沙漠地表能量通量分布变化规律[D]. 新疆大学,2019. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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