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荒漠绿洲是由农田、防护林、沙地、湿地等组成的异质性强的复杂系统,蒸散过程十分复杂。对荒漠绿洲蒸散过程的研究,是研究其水文与生态相互作用、水文循环及绿洲生态系统管理中重要的环节,而区域尺度上的蒸散研究,是荒漠绿洲区蒸散研究的重点之一,也是难点之一。
本研究使用遥感影像,结合气象资料,利用SEBAL模型估算了区域日蒸散发,并结合地面观测和模拟的蒸散发资料,计算了绿洲内部2009年6月11日至9月20日的累积蒸散发,主要结论如下:
1)使用SEBAL模型,能够较好地模拟荒漠绿洲区的日蒸散发,模拟结果与地面观测模拟结果对比,误差在0.3mm以下,与之前类似的研究对比,结果也是基本合理的。
2)研究区绿洲与荒漠植被状况、气象条件均有显著差异,模拟过程中的各个参数以及模拟的结果频数曲线图都呈双峰型分布,而且从绿洲边缘向内、向外各500m,日蒸散就相差超过1mm。这种显著差异首先是来自下垫面的不同,绿洲外地表反射率几乎是绿洲内的两倍,反射率的差异导致了绿洲内净辐射远大于绿洲外。另外,绿洲外部供水不足,而绿洲内部,尤其是农田,在大量灌溉的条件下,供水相对较充分,因此有较多的水分可以提供给蒸散消耗。
3)不同的土地利用类型中,蒸散量最大的是水体,2007年9月24日的平均蒸散量为3.3mm。其次依次为农田、林地和湿地,当天蒸散量均超过2mm。而戈壁、裸土地和居民建筑用地上的蒸散最低。从耗水量上来看,当天整个研究区消耗了1.76×107m3的水,其中1.06×107m3是在绿洲内部消耗的。耗水量最大的是农田,占绿洲耗水的61％,同时绿洲内甚至绿洲边缘很大一部分的耗水量也是来源于农业灌水渗漏的。由于研究区戈壁面积较大,但整体耗水量也很大。水体、农田、湿地上的蒸发比率均大于0.5,说明地气能量交换主要以潜热通量为主；而在居民地、戈壁、裸土地则相反,能量交换以显热通量为主。
4)绿洲内靠近越靠近下游河道附近蒸散值越突出,绿洲内部蒸散也随着距河道距离增大而减小,但减小幅度不大,主要是由于人为引水灌溉使得河流侧渗补给作用减弱了。由于绿洲内部土地利用结构复杂,因此绿洲内部蒸散变化幅度远高于绿洲外部。
5)绿洲外山前戈壁区蒸散要低于沙漠戈壁区,最小的蒸散量出现在靠近绿洲的荒漠区,这可能是由逆湿现象引起的,远离绿洲的荒漠蒸散量反而有所增加,因为逆湿现象随距绿洲的距离增加而逐渐减弱。
6)本研究得出2009年6月11日至9月20日绿洲内部累积蒸散发平均为394mm,总耗水约为8.56×108m3。将本研究结果与之前水量平衡、净初级生产力等方法结果对比,基本上是吻合的。这一时间段中,蒸散量最高值出现在7月下旬与8月下旬,最低值出现在9月上旬。由于农田不定期灌溉,以旬为步长的蒸散发序列没有表现出明显的规律性。
7)将高分辨率遥感数据Quickbird代入到SEBAL模型中,可以在一定程度上提高模拟结果的空间分辨率,能比较清晰的分辨出农田与田间林网、与田间小路的蒸散差异,农户房屋与周边院落、果树的蒸散差异,及荒漠灌丛与丘间地的差异。