基于MODIS数据的无定河流域蒸散模拟.pdf

第25卷第4期 地 理 研 究 V01．25．No．4 2006年7月 GEOGRAPHICALRESEARCH July，2006 陈 丹1’2，莫兴国1，林忠辉1，刘苏峡3 (1．中国科学院生态网络观测与模拟重点实验室，北京l00101；2．广州地理研究所，广州510070} 3．中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室，北京l00101) 摘要：利用黄土高原无定河流域水文气象资料、MODIS数据及GIS背景信息，应用分布式生 态水文模型(VIP模型)，按250m空间分辨率模拟了该流域水量平衡各分量的时空分布。结 mm、397mm、460mm和443mm； 果表明：2000～2003年无定河流域年蒸散量分别为300 流域蒸散有明显的由南向北，由东到西的梯度递减特征，降水量和地表植被覆盖度的差异是 其空间变异的主要因素；蒸腾与蒸发空间分异显著，但厕者的变化相互补偿，降低了蒸散的 空间变异性。整个流域平均而言，不同植被类型间的年蒸散总量差异不明显。自家川等9个 子流域年蒸散量的模拟结果与水量平衡法估计结果具有较好的一致性。 关键词：无定河流域；蒸散；NDVI；水量平衡；VIP模型 文章编号：1000一0585(2006)04一0617一08 1 引言 作为生命活动的物质基础，水是土壤一植物一大气系统(SPAC)中最为活跃的因 子。蒸散过程是发生在SPAC系统内的连续过程，在水分运动中具有重要的作用。蒸散 研究对于进一步了解土壤水分运动、植物水分传递、植物与大气之间的水汽交换以及植被 层的热量平衡状况等都有重要的意义[1]。 传统的蒸散量获取一般采用直接测定和模型计算，但得到的都是单点资料，然而在大 型水利工程设计、干旱监测、水资源评价等方面都需要估算流域或区域尺度的蒸散量。基 于物理原理的陆面过程模型在计算单点蒸散时有较高的精度，但从单点推广到面上仍存在 很大的不确定性，不确定性的主要来源在于地形的小气候效应、植被类型和盖度的空间差 异，以及土壤特性的空间变异等口]。 地理信息系统和遥感技术的发展为区域蒸散的定量化带来了希望[3“]。用遥感方法监 测大面积地表能量平衡是遥感应用领域的一个重要方向。多波段、多时相和多角度卫星遥 感在研究非均匀地表蒸散时有其独特的优势。它可以较准确地反映下垫面几何结构和湿热 状况的水平非均匀性，且其实时、区域、可视性等特点，是其他方法难以比拟的。 遥感蒸散基于遥感数据与陆面过程模型融合，常用的陆面过程模型可分为大叶模型和 双层模型[5]。大叶模型将冠层假设为一个伸展的叶片，将叶片水平的模型直接扩展到冠 层[6，7|。双层模型将冠层与土壤分开处理，考虑二者的动量和能量平衡，及相互作用[8’9]。 收稿日期： 2005一08一02；修订日期：2005—12—20 基金项目： 作者简介： 陈丹(1980一)，女，江西临川人，硕士，研究实习员。自然地理专业。 rr．ac．cn 通讯作者： 莫兴国。研究员，从事生态水文学研究。E—mail：moxg@igsn 万方数据 618 地 理 研 究 基于遥感和气象资料估算区域蒸散已积累了不少成果，建立了一些基于过程和遥感信息的 蒸散模型，模拟区域尺度蒸散分布特征[1”12]。莫兴国等结合作物参数的遥感信息反演和 气象要素的空间尺度扩展方法，建立以GIS背景数据库为支撑的土壤一植被一大气传输 3|。 和植被动态模型，研究并分析了河北平原农田生态系统蒸散量的区域分布特征[1 平衡的时空分布特征，研究结果将有助于深入了解流域水土保持综合治理的环境效应。 2模型介绍 VIP模型是基于植被与大气界面通量交换的分布式物理过程模型，可以模拟一个像元 到整个区域范围内地气之间的生态水文过程和植被生产力。模型主要包括两个模块：(1) 土壤一植被一大