地表水热通量卫星遥感的时间尺度扩展方法研究

本项目针对地表能量平衡和水热通量遥感技术所生产的地表净辐射、地表蒸散等产品的时间尺度不能满足实际应用和地表过程研究需要的现状，拟应用多源遥感数据，模拟模型和实验观测等手段，研究地表能量平衡遥感参数时间动态变化规律，探索用遥感反演参数模拟地表能量平衡参数时间变化曲线的方法，建立遥感反演逐时、逐日，及旬、月的区域地表水热通量产品技术。通过本项目的研究，提出不同时间分辨率产品的针对性算法，可以提高地表水热通量产品的精度，满足实际应用和科学研究的需要，提高定量遥感反演地表水热通量的水平。

本项目针对地表能量平衡和水热通量遥感技术所生产的地表净辐射、地表蒸散等产品的时间尺度不能满足实际应用和地表过程研究需要的现状，应用多源遥感数据，模拟模型和实验观测等手段，研究地表能量平衡遥感参数时间动态变化规律。本项目的研究目标是：在地表蒸散通量遥感计算的时间尺度扩展中考虑地表非均匀性的影响，减小混合像元引起的地表蒸散的估算误差；利用多源，多尺度卫星数据，建立逐时、全日，以及旬、月地表蒸散的遥感估算方法。主要研究内容有以下三方面：1）逐时通量的估算方法建立于静止卫星的应用，用静止卫星的数据提供大气和地表参数的时间变化过程，结合极轨卫星数据来避免静止卫星辐射分辨率较低的问题； 2）全日通量的估算方法基础是利用多尺度卫星数据结合，如高空间分辨率的TM或HJ-1CCD数据，与MODIS或HJ-1TIR数据结合，减小由于混合像元造成的误差；3）旬、月蒸散的估算方法主要结合微波数据与光学数据，以及陆面过程模型，重点在模型中将微波数据反演的土壤湿度与光学反演的地表温度的进行同化，同时考虑温度产品分辨率较高的优势，建立次网格产品同化方法。另外，项目计划开展野外观测实验，收集必要的观测数据，进行模型验证和分析工作。针对以上三个方面的研究内容开展了相应的研究工作，研究成果相继在国内外刊物发表，项目执行期间，共发表（待刊）论文14篇，其中SCI论文4篇，完成项目计划指标。取得的主要成果有：1）发展了静止卫星与极轨卫星结合估算逐小时下行短波辐射与长波辐射的方法，可以支持高时间和空间分辨率的辐射驱动产品数据生成，从而为地表通量逐时产品的生产提供数据基础；2）在全日蒸散估算的模型中考虑了空间非均匀性带来的影响，利用较高空间分辨率的卫星数据提供的地表植被、分类等基础数据，提高中低分辨率卫星数据全日蒸散估算的精度；3）研发了陆面过程模型数据同化土壤湿度和地表温度的方法，在同化过程中引入了温度产品分辨率较高的优势，建立了在模型次网格层次进行同化的方法。在项目的支持下，我们在地表能量平衡和水热通量的时间尺度扩展这一方向的探索取得了有益的进步，分别在静止卫星与极轨卫星的结合、中高分辨率与中低分辨率结合、以及微波数据与陆面数据的同化等几个方面取得了明显的进展。为今后高时间分辨率、高精度地表水热通量和蒸散估算方法研究打下了坚实的基础。