基于地表通量均衡方法的全球蒸散发估算研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 余晓雨 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 贾绍凤 ; 朱文彬 |
| 关键词 | 蒸散发 地表通量均衡 全球 数据融合 再分析产品 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 蒸散发（Evapotranspiration，ET）是地表能量平衡与水循环的重要组成部分。 受气候变化和人类活动的影响，全球 ET 的时空分布格局发生了显著变化，因此 准确描述大尺度 ET 对于分析气候变化对水循环的影响具有重要意义。目前大尺 度 ET 估算方法大多需要估算地表阻抗等地表特征参数，计算过程较为复杂，获 取高精度时空连续的 ET 仍存在一定挑战。基于地气耦合理论的地表通量均衡法 （Surface Flux Equilibrium，SFE）在相对湿度梯度最小方差的假设下，避免了对 地表阻抗的参数化，模型结构简单，仅依据常规气象观测就可实现日尺度蒸发比 的估算，因此适用于大尺度长时间的蒸散发估算。但该方法在大尺度上的应用精 度尚未充分验证，且在极端干旱和湿润条件下存在一定误差。因此，本文利用四 种全球再分析资料和 FLUXNET 通量观测数据，评估 SFE 方法在大尺度上的适 用性，进而利用数据融合和统计拟合方法进行改进研究，并生成具有较高精度的 全球陆面蒸散发产品。本论文的主要工作如下： （1）利用全球 FLUXNET 通量站点数据，在日尺度和月尺度下基于 SFE 方 法对蒸发比和蒸散发进行估算和精度验证，并分析不同土地覆盖类型下两者的估 算精度。结果表明，蒸发比和蒸散发估算值总体均存在一定的低估，其中蒸发比 在日尺度（月尺度）下的 RMSE 为 0.22（0.16），r 为 0.44（0.45），Bias 为-0.02（-0.02）；蒸散发在日尺度（月尺度）下的 RMSE 为 0.94 mm/day（16.37 mm/month），r 为 0.75（0.79），Bias 为-0.05 mm/day（-1.07 mm/month）。在不同土地覆盖类型 中，蒸散发在林地和湿地类型站点的估算精度较高，RMSE 分别为 0.86 mm/day和 0.80 mm/day，与能量平衡方法计算的精度相近，而在灌丛类型站点的估算精 度较低。 （2）利用再分析资料实现了全球日蒸散发估算，在站点和像元尺度下分析 蒸发比和蒸散发的估算精度，并结合常用的蒸散发产品对精度进行对比验证。结 果表明，SFE 估算的 EF 精度与对应的再分析产品本身的精度相近，在日尺度和 月尺度下，RMSE 均低于再分析产品；其 ET 精度在站点尺度上与遥感 ET 产品 的精度相近，RMSE 和 r 分别为 29.38 mm/month 和 0.69。在以林地和草地覆盖类 型为主的南美洲地区、非洲中部地区、北半球的中高纬度地区（30~70°N）以及东亚季风区，相较于对应的再分析产品，SFE 估算的 EF 值相关性较高且 RMSE较低；而在澳大利亚南部地区，植被覆盖类型以灌丛为主，SFE 的精度相对较低。 因此，基于再分析产品 SFE 方法在全球尺度上具有较好的适用性。 （3）基于再分析资料的估算结果，利用数据融合方法对 EF 估算精度进行 改进，并利用统计拟合方法对地表通量均衡方法进行改进研究。结果表明，再分 析产品 NCEP、ERA5 和 MERRA 的融合权重均值分别为 0.28，0.37 和 0.35。融 合后 EF 精度改进不是很明显，融合结果的 RMSE 中位数由 0.22 减小到 0.21。在 不同土地覆盖类型下，分别拟合 EF 实测值与 ∆的函数关系对拟合参数??进行 率定，改进后 EF 的 RMSE 从原始的 0.22 降低到 0.21，r 从 0.44 提高到 0.50。因 此，通过数据融合和统计拟合可以在一定程度上改进 EF 精度，但改善结果不明 显，后续还需要进一步从物理机理上对 SFE 方法进行分析和改进研究。 综上所述，SFE 方法在大尺度下具有较好的适用性，在日尺度和月尺度下 ET 估算值与遥感蒸散发产品的精度相近，通过数据融合和统计拟合方法可以在 一定程度上改进 EF 的估算精度。SFE 方法的物理机制明确、参数化方案简单， 有潜力为蒸散发的大尺度准确估算提供一套行之有效的替代方案。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 73 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184584]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 余晓雨. 基于地表通量均衡方法的全球蒸散发估算研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。