《集成遙感觀測和數值模式研究地表蒸散及其影響機制》是依託華東師範大學，由劉朝順擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：集成遙感觀測和數值模式研究地表蒸散及其影響機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉朝順
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對水資源分配與管理中迫切需要的地表蒸散耗水的精確定量問題，擬選擇水資源匱乏嚴重的華北平原為研究區，集成多源模式，通過引入數據同化的方法，以陸面過程模式作為模型運算元，遙感機理模型作為觀測運算元，以直接同化地表水熱通量為突破口，綜合利用大氣模式、遙感觀測和陸面過程模型，旨在充分利用數值模型時間延續性與遙感觀測二維空間性的互補優勢，定量分析不同時間、空間尺度的區域地表蒸散特徵，動態揭示研究區域的地表蒸散耗水規律，探索區域地表蒸散的影響機制，實現研究區實際蒸散分散式模擬和監測，為氣候變化下的區域水資源規劃和管理提供重要的科學依據。
結題摘要
在項目進行的三年間，圍繞陸面過程中的水熱通量展開相關研究，已全面完成項目既定目標，取得了如下研究進展：（1）系統地研究了區域蒸散遙感機理模型的參數化方案，通過敏感性分析，定量評價了氣象因子和遙感因子對蒸散遙感機理模型的影響過程，敏感性分析表明，蒸散遙感模型對地表溫度（LST）最敏感，Albedo、NDVI次之，對風速和地表動力粗糙度的敏感性較低。利用區域蒸散模型，基於改進的MODIS驅動數據在不同的時間尺度上對模擬的地表蒸散結果進行驗證，結果表明，模型模擬在日尺度上相對誤差約為11%，周尺度相對誤差約為6%，月、季相對誤差平均在4％以內。（2）選擇Community Land Model（CLM）模式作為陸面數據同化系統的驅動程式，基於集合卡爾曼濾波（EnKF）算法構建了數據同化系統，開展了大量的數值試驗，探索分析了同化土壤濕度、土壤溫度、感熱通量以及潛熱通量對CLM模式對地表水熱通量估計精度的影響，研究分析了陸面數據同化系統對集合大小、同化頻率、初始場誤差、背景誤差以及觀測誤差的敏感性，旨在給出所構建的同化系統在實際運用中的有效策略，實現了同化平台的模式運行、模擬與驗證。同化結果表明，無論模擬結果的好壞，同化算法均能夠引入觀測值的信息改進模擬的結果，但改進的結果受制於模式本身的性能。（3）計算了華北平原48個氣象站點1960-2013年的參考作物蒸散量（ETo），華北平原多年平均ETo在1050~1100mm之間，並呈現中部地區較高，山東東部及河北北部地區較低的空間分布特徵。利用氣象站的蒸發皿實測數據與ETo進行對比，發現ETo與站點蒸發皿實測數據之間具有顯著的相關關係。同時分析了華北平原地區蒸散量對氣候因子的敏感性及影響機制，探討了氣候因子變化程度對蒸散的影響，加深對蒸散這一流域水循環和能量循環關鍵環節的認識。結果表明氣象因子對蒸散計算的貢獻度由大到小依次為：溫度、日照時數、風速和相對濕度。1960-2013年華北平原溫度呈上升趨勢，全區平均溫度的年際變化率為0.022℃/a；日照時數、風速和相對濕度呈下降趨勢，其年際變化率分別為-0.025h/a，-0.015m/s/a和-0.044%/a。日照時數和風速的下降是引起華北平原蒸散下降的主要原因。
