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蒸散量(ET)是黄河三角洲湿地水循环的一个重要的组成部分,包括植被蒸腾、水面蒸发以及裸土蒸发等。准确地估算湿地蒸散量及生态需水量对于保护湿地生态环境是十分必要的。
本文基于MODIS遥感数据,结合土地利用/土地覆盖图及气象台站观测数据等,利用SEBS模型估算地表蒸散量。首先,根据北京小汤山、河南郑州、四川乐至的大孔径闪烁仪观测的显热通量值对遥感估算的瞬时显热通量值进行了验证分析,评价其精度;然后将SEBS模型应用于黄河三角洲湿地,估算了2001~2005年该地区的地表蒸散量与生态补水量。主要结论如下:
模型验证:利用小汤山、郑州、乐至的LAs观测的瞬时显热通量对SEBS模型估算的瞬时显热通量进行对比和分析:在小汤山观测点,两者的相关系数为0.90,平均相对误差MAPD为14%,均方根误差RMSE为39W/m2;在郑州观测站,两者的相关系数为0.78,平均相对误差MAPD为26%,均方根误差RMSE为43W/m2;在乐至实验站,两者的相关系数为0.76,两者的平均相对误差MAPD为23%,均方根误差RMSE为42W/m2。总之,SEBS模型估算的瞬时显热通量与LAS观测值之间具有较好的一致性。
时间扩展方法的比较:采用时间序列分析方法(HANTS)和动态线性回归(DLR)方法对2001年的日蒸散量进行插补,并在不同时间尺度上进行了比较与分析:两种方法得到的日蒸散量的相关系数为0.76,均方根误差RMSD为0.71mm:两种方法得到的月蒸散量的相关系数为0.92。均方根误差RMSD为10mm。时间序列分析方法得到的年蒸散量为584mm,动态线性回归方法得到的年蒸散量为598mm,两者相差仅14mm。由此可见,两种方法得到的结果在长时间尺度上更为接近。
黄河三角洲湿地蒸散量及生态补水量的估算:本文应用MODIS的地表反射率、地表温度数据与常规气象数据以及土地利用/覆盖图,利用SEBS模型估算了晴天条件下的黄河三角洲湿地日蒸散量,采用HANTS算法插补了非晴天条件下的日蒸散量,从而得到200l~2005年的该湿地年蒸散量的时间序列,并对蒸散量进行验证和分析。结合该地区植被生态需水量与植被蒸散耗水量,分析了2001~2005年的生态补水量。结果表明:与实测值相比,遥感估算月蒸散量的均方差为16.4mm,相对误差是11.9%,两者基本一致。黄河三角洲湿地的蒸散量在空间分布上以水体与周围地区、滨海滩涂、黄河故道以及黄河两岸沼泽湿地等的蒸散量较高,居民地蒸散量较低。蒸散量的年际变化不大,季节变化呈单峰型,以5、6、7月蒸散量最大,月蒸散量在110~120mm之间。2001~2005年期间,每年至少有40%面积的芦苇沼泽和60%面积的芦苇草甸处于不同程度的缺水状态,芦苇生长处于不健康状况,尤其2002年较为严重,2004年以后情况有所改善。2002年芦苇的生态补水量最大,在9.9x107~3.19×108m3之间,而2004年的生态补水量最小,在3.0×107~2.39×108m3之间。黄河三角洲湿地蒸散量与地下水的相关系数在-0.3~0-45之间,表现出弱相关;旱地作物地区的两者之间相关系数几乎为0。植被蒸散量与LAI的相关性甚微。一般来说,同种植被类型的LAI越大,其蒸腾量越大。但是,在黄河三角洲湿地区域,虽然MODISLAI可以反映出植被的生长变化,却没能反映出地表面湿润程度的异同。