绿洲系统能量水分循环特征的遥感与数值研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孟宪红 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 吕世华 |
| 关键词 | 绿洲 能量和水分循环 定量遥感 数值模拟 整层大气水汽含量 地表温度 土壤湿度 地表蒸散 |
| 其他题名 | Study on Energy and Water Balance of the Oasis by Combining Numeric Modeling with Remote Sensing Technique |
| 学位专业 | 大气物理学与大气环境 |
| 中文摘要 | 本文全面总结了绿洲系统能量水分循环特征研究的意义、目的、研究方法、研究现状以及面临的主要困难，并着重分析了数值模拟和卫星遥感方法目前存在的主要问题，指出，卫星遥感替代单点测量，可以实现地表能量和地表参数的区域监测，数值模拟方便易行，可以实现各参量的动态监测，二者均在气候、生态、农业、水文等领域中发挥重要作用，在绿洲系统能量水分循环特征的研究中取得了重要成果，但依然存在许多亟待突破的地方。一方面，卫星遥感反演模型中输入的气象要素常常是单点观测值，导致反演结果不准确，同时，遥感反演得到的参数及参量很少与其他领域的研究相结合，造成大量数据浪费；另一方面，数值模式对各种地表参数及参量均比较敏感，模式本身提供的参数及参量由于时间、地理位置、地形地貌等原因不能真实反映研究区域的实际情况，给模拟结果带来一定误差，而定量遥感恰好为此提供了可能。因此，本文的主要特色就是将卫星遥感与数值模拟相互交叉，相互利用，取长补短，为研究绿洲系统能量水分循环特征提供一种新的尝试。 1) 为获取准确的大气参数及地表参数，本文首先使用观测资料检验MODIS产品的可信度，结果表明，整层大气水汽含量产品存在一定程度的误差，不适合本文研究区的应用，考虑误差产生的原因对算法进行简单修改，得到了本文研究区上空整层大气水汽含量的分布特征，结合植被指数分析指出，绿洲上空整层大气水汽含量的分布与地表植被分布有着密切的关系。另外，对地表温度产品的检验表明，日间地表温度产品出现很多无效值，因此，为了更加准确的描述地表温度分布情况，本文对日间地表温度重新反演并验证，结果表明，反演比较成功。同时，本文还使用热惯量法反演了研究区土壤湿度的区域分布，并根据观测数据及前人的研究引申得到了深层土壤湿度的分布及其他特征参数如植被覆盖度、地表反照率等。 2) 数值模拟用于研究绿洲系统能量水分循环特征虽然已有多年，但是在实际模拟中一直存在很多问题，比如模式的初始场，由于是NCEP再分析资料，很多数据是通过插值的办法得到的，特别对比绿洲这样的小尺度系统用来说，这种再分析资料很多时候不能真实表征研究区的实际情况，遥感反演结果的应用无疑会给这个问题的解决带来新的思路。目前将遥感反演结果应用到数值模式中均以同化技术为主，然而同化一方面计算比较复杂，另一方面，有研究证明，在天气背景比较弱的情况下，同化技术并不适用，而本文要研究的典型个例恰好是在天气背景比较弱的形势下才能充分体现出来，因此，本文将遥感反演结果替代MM5中尺度数值模式的初始场进行模拟，结果表明，土地利用/土地覆盖、植被覆盖度和土壤湿度的引入均在一定程度上改善了模式的模拟结果，其中土壤湿度的影响最大，不仅从量级上改善了模式的模拟结果，使其更接近观测，同时在分布特征上也有了很大提高，突破了以往模拟中由于各参数的限制很难模拟绿洲系统内部特征的困难。对模拟结果深入分析我们证实了长久以来的一个重要猜测：绿洲系统内部戈壁荒漠破碎区的存在在一定程度上影响着绿洲的稳定和发展。 3) 针对遥感计算基于像元的特点，虽然使用遥感获取气温等气象要素面上分布很困难，但是数值模拟却可以轻松提供这些要素场的面上分布，因此，论文中将模式输出的气象要素结合实际观测进行订正后引入到SEBS蒸散发反演模型中，成功的获取了地表能量通量，并与实际观测做对比，除感热通量由于算法设计的原因存在较大误差外，其它各通量反演结果均比较理想。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 132 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21660]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孟宪红. 绿洲系统能量水分循环特征的遥感与数值研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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