AMSR-E被动微波土壤水分和降雨率时空相关性分析研究.pdfVIP

北京师范大学学报(自然科学版) 2007一06 of Normal Journal Science) 43(3) Beijing University(Natural AMSR-E被动微波土壤水分与降雨率 时空相关性分析研究* 邱玉宝” 施建成1’2’ 蒋玲梅3’ 毛克彪” 郭 英4’ (1)中国科学院遥感应用研究所，遥感科学国家重点实验室，100101，北京；2)加州大学圣巴巴拉分校，计算地球科学研究所，CA93106，美国 3)北京师范大学地理学与遥感科学学院，100875，北京；4)中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，730000，兰州) 摘要地表土壤水分和降水具有高度相关性，是2个密切相关的地一气相互作用参量．采用同时反演获取的土壤水 分和大气降水数据来研究土壤水分的变化情况，定量理解降水和土壤水分之间的物理联系，进而可以获得对反演算法改 进有用的信息．采用被动微波辐射计AMSR-E反演获得的全球地表土壤水分和降雨率数据作为研究对象，一共收集了 2005年10月1日至2006年10月31日之间共395d的AMSR-E全球日土壤水分产品和升、降轨道瞬时降雨率数据．把 降雨率轨道产品经过等积割圆柱投影并重采样到同日土壤水分产品相当的25 水分和投影后得到的日降雨率数据进行每2，8，16 d的时间维平均，在空间维进行3×3、5×5、7×7格点的重采样，经时 间序列对比，分析了降水对土壤水分反演的影响及其时空相关特性，并对反演参数间弱相关性出现的原因进行了探讨， 这对于发现微波土壤水分和大气降雨算法的不足，提供其改进方向具有重要的指导意义． 关键词 地表土壤水分；降雨率；时空相关性分析；AMSR-E参数反演算法 土壤水分和降水是气象、气候、水文、生态及环境 参数的被动微波测量，其近乎实时的数据获取能力对 模型中2个重要的参数，是全球水和能量循环中最为 于研究数据同化以提高天气预报和气候预测精度，以 活跃的部分．当前，对于大气降水和土壤水分的观测， 及在农业工程、水文学研究中都具有重要的意义；在反 已经由传统相对独立的点观测逐渐发展到使用卫星传 演降雨和土壤水分方面，提供了多通道双极化的工作 感器等观测系统的空问面域观测，这将提供大量与大 频率(6．925、10．65、18．7和85GHz，V／H极化等)， 气、海洋和陆地状况相关的高时间和高空间分辨率数 AMSR_E 据．微波由于其波长较长，具有一定的穿透能力，并不 L2A亮温数据作为输入，可以同时获得陆表 受天气影响，而且对受土壤水分控制的土壤介电特性 土壤水分和降雨率产品数据． 非常敏感，因此，微波遥感常常被用来进行降雨测量以 使用同一观测亮温数据，经过不同物理机制的反 及地表土壤水分反演． 演算法而获得的土壤水分和降雨率可以认为是同一时 降雨率与土壤水分是密切相关的，对于同一区域， 间的产品．从理论上分析，土壤水分受降雨的控制很 土壤水分变化和降雨率之间存在着正相关关系[1≈]，特 大，降雨后的土壤水分将随着土壤质地的不同而出现 别是在夏季，土壤水分对于气候区域的蒸发具有很大 在空间和时延上的增加．据Alan 的影响，通过地气反馈作用将直接导致降雨的发生．同 际测量的降水资料同SSM／I土壤水分进行相关分析 时，土壤水分除了受地下水、地形(地貌类型、坡向以及 研究显示[4]：在全球1。分辨率的情况下，土壤湿度因子 海拔高度)、土一气交互界面的温度梯度以及植被蒸腾 (wetness 等自然因素的影响外，降雨一直是影响土壤水分的一 完全正相关的特点，特别是在降雨