《林區有雲條件下太陽短波輻射量的遙感估算方法研究》是依託北京林業大學，由陳玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：林區有雲條件下太陽短波輻射量的遙感估算方法研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：陳玲
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
森林作為結構最為複雜、功能最為完備的陸地生態系統，在維護生態平衡、應對氣候變化、保護生物多樣性等方面均發揮著關鍵性的作用。太陽輻射是整個地球系統物質與能量循環的主要驅動力，也是森林植被進行光合作用的唯一能量來源。對於林區而言，影響地表短波輻射平衡的兩大最為複雜的要素是雲和地形。目前多數研究均未充分考慮到雲和複雜地形的綜合影響，本項目將致力於考慮太陽-雲-地-感測器四者之間的三維幾何關係，在平坦地表輻射傳輸模型的基礎上，創建能綜合考慮雲和地形的輻射傳輸物理模型，在此基礎上，建立適合森林覆蓋區域有雲條件下太陽輻射量的遙感估算參數化方法，實現林區高空間解析度地表短波輻射分量的準確估算；利用野外實驗以及站點觀測的輻射數據對所提出的林區有雲條件下太陽短波輻射傳輸模型及其輻射量的估算結果進行驗證。通過在一系列不同的空間尺度上對比改進前後模型的估算結果，定量分析雲和地形對地表輻射量影響的空間尺度效應。
結題摘要
太陽輻射是森林植被用於光合作用從而進行生長發育的唯一能量來源，其對森林植被的生產能力具有顯著的影響。因此，研究太陽輻射的大小和空間分布對於森林覆蓋區而言是非常重要的。然而，在雲和地形的影響下，森林覆蓋區太陽輻射涉及的問題非常複雜。本項目分別從雲和地形兩個角度出發，對森林覆蓋區與太陽短波輻射有關的量進行了探索性的研究，其中云為粗尺度研究，地形為精細尺度的研究。主要研究內容歸納如下：（1）粗尺度有雲條件下地表短波輻射建模及敏感性分析；（2）有雲條件下地表瞬時短波輻射的空間尺度分析；（3）結合極軌和靜止衛星數據估算有雲條件下地表短波輻射的算法研究；（4）地形因子對林分直徑分布結構的影響分析；（5）基於5景高空間解析度光學衛星影像及高精度的數字高程模型，研究地形引起的太陽輻射變化對林冠反射特徵的影響。各項研究內容對應的研究結果歸納如下：（1）在粗尺度上，影響地表入射短波輻射最關鍵的因子依次為雲覆蓋度、地表反照率和太陽天頂角，故簡化的粗尺度地表入射短波輻射估算模型中，與雲有關的參數可僅考慮雲覆蓋度。（2）選擇青藏高原為示例區域進行了定量的空間尺度分析，結果表明20km是考慮雲覆蓋度的一維輻射傳輸模型套用的最優臨界尺度，該值與現存的涉及複雜三維輻射傳輸模擬的研究結論基本一致。（3）模擬驗證和實際數據驗證的結果表明，結合極軌衛星和靜止衛星數據進行地表短波輻射的估算方法是簡單易行的。（4）從精細的空間尺度上看，不同齡組杉木人工林的直徑分布結構在陰坡和陽坡表現出明顯差異，說明了坡向作為控制太陽輻射的關鍵變數之一，顯著影響著樹木的生長。（5）受地形影響的太陽有效入射角度和觀測有效角度均對林冠方向性反射特徵造成不同程度的影響，影響的幅度更多地受控於林分的生長狀態且基本上獨立於空間尺度。本項目的諸項研究結果均有助於深入理解森林覆蓋區有雲條件下太陽短波輻射量及其影響。
