遥感监测ET模型介绍和其在海河流域的应用.pdf

遥感监测ET模型介绍及其在海河流域的应用 孙敏章1，王介民2刘绍民3，高军侠4 (‘中国灌溉排水发展中心，中国北京100054；2中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州， 3北京师范大学遥感与地理信息系统研究中心；4郑州航空工业管理学院环境工程教研室，郑州) 捅要：海河流域的水资源短缺，特别是地下水的超采问题严重。为了减少海河流域的地下水超采，必须减 少流域的蒸腾蒸发量。为研究海河流域蒸腾蒸发在空间和时间．I：的分布，利用卫星遥感监测技术是绝对必 要的，MODIS和TM数据已经用于实现这一目的。利用必威体育精装版版本的SEBAL模型计算海河流域每一个县和 每一种土地利用类型的日、季和年度的蒸腾蒸发量。本文介绍了模型的基本原理，对模型的结果进行了初 步的分析，为进一步对海河流域的遥感监测ET进行研究，为流域级节水技术的推广应用，特别是减少蒸 腾蒸发(ET)量提供参考依据。 关秀匿词：海河流域；蒸腾蒸发(ET)；卫星遥感；SEBAL模型 1、引言 海河流域地处华北平原，是中国的七大流域之一，水资源非常短缺。流域多年平均水资源总 量为372亿m3，仅占全国的1．5％，人均水资源占有量305m3，不足全国的1／6，为世界水平的 1／24，流域以其仅占全国1．5％的有限水资源，承担着全国10％的人口及京、津等几十座城市的 供水任务。经济社会的发展已超出水资源的承载能力，处于供需严重失衡状态。 降雨和蒸腾蒸发(ET)是海河流域水平衡的两个主要因子。最近几年里，通过蒸腾蒸发 的水损失大约超过降雨的4％。以1998年为例，海河流域的降雨是1752．7亿m3从黄河调水 蒸腾蒸发量大约是1815．9亿m3，超出年度总降雨量63．2亿m3。在过去的30年中，由于蒸 腾蒸发所引起的水分损失主要是通过超采地下水实现的，造成了海河流域大面积的地下水位 连续下降和严重的生态环境问题。流入渤海的水量已经很少，严重地影响了渤海和陆地的生 态环境。 只有减少综合的蒸腾蒸发(ET)，尤其是区域范围的无效ET，才能逐渐解决海河流域的 水资源短缺问题。水管理人员应当对海河流域的不同土地利用和作物生长季节的蒸腾蒸发 (ET)的时间序列和空间分布有一个明确的量化概念。尽管过去已经利用传统观测方法，通 过农业或水文站点获得了长时间序列的蒸发数据。然而，只有通过卫星遥感技术才能对区域 的蒸腾蒸发(ET)有更全面的了解。 在最近的几十年中，利用Landsat、NO从AVttRR和EoSMODIS数据，结合基本的地面气 象数据和土地利用数据，已经开发了一些相应的模型。在这些模型中，SEBAL(陆地表面能 量平衡算法)有相对坚实的物理基础。从1992年开始，SEBAL模型已经在欧洲、亚洲和北 美通过田间实验的方法进行了多次的验证和改进，并达到了可以业务应用的阶段。由全球环 境基金资助的GEF海河项目是一个在流域范围进行水资源与水环境综合管理的项目，在项目 中引进了必威体育精装版版的SEBAL模型作为一项主要的工具，获取流域范围的ET值，通过水资源管 理，采取各种有效措施，达到节水和高效用水的目的。 2、SEBAL模型的原理 532 陆面能量平衡模型。SEBAL(SurfaceEnergyBalance forLand)方法，是基于 Algorithm 陆面能量平衡方程，在仔细计算(Rn—G)分布的基础上，采用循环递归方法计算感热通量H 的分布，进而用余项法求得流域的ET分布以及生物量等参数，如下图所示： 厂 、 厂 、 地面反照率 净辐射 土壤热通量 植被指数 感热通量 地表温度 潜热通量 L ／ ＼ ／ 图I计算区域蒸发蒸腾量ET的SEBAL方法 SEBAL模型是利用卫星遥感的多