利用卫星遥感资料估算晴空和有云条件下半干旱地表潜热通量

The estimation of regional latent heat flux using satellite data is always limited to ground-based inputs and clear sky days. In this project, a scheme using only satellite data is given to estimate the latent heat flux over semiarid areas for clear and cloudy sky days based on surface energy balance. Net radiation is estimated by a proposed methodology using the parameterization of downward shortwave radiation, upward shortwave radiation, downward longwave radiation and upward longwave radiation. A regression equation based on satellite data is proposed to estimate the soil heat flux. Evaporative fraction from remotely sensed land surface temperature-albedo two-dimensional scatters is obtained. Based on the instantaneous estimation, a sinusoidal model is developed to simulate the diurnal cycle of energy fluxes and to estimate the daily average fluxes. This scheme may provide an effective way to analyse the energy budget and water cycle over the semiarid region in northern China.

针对大范围区域地表潜热通量的遥感估算，难以获取地面观测资料且容易受到云覆盖的影响，本项目提出一套不需要地面观测数据，而仅用卫星遥感数据来计算晴空和有云条件下半干旱地表潜热通量的计算方案。方案基于能量平衡模型，先通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射的参数化计算地表净辐射，再根据基于卫星遥感数据的经验公式计算土壤热通量，接着根据地表温度和地表反射率散点图，推算蒸发比率进而得到潜热通量。利用正弦模型模拟晴空地表能量通量日变化，将卫星过境时的瞬时地表能量通量值转换为日平均通量值。该计算方案可以成为获得我国北方半干旱地气界面通量交换和水分循环特征的有效途径。

针对大范围区域地表潜热通量的遥感估算难以获取地面观测资料且容易受到云覆盖的影响，项目尝试利用卫星资料遥感估算半干旱区域晴空和有云条件下的地表潜热通量。通过总结研究地表能量通量遥感参数化方案，根据地面站点观测数据评估MODIS 产品的大气和地表参数精度，设计了仅用MODIS数据来计算晴空和有云条件下半干旱地表潜热通量的方案。晴空条件下的方案基于能量平衡模型，先通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射的参数化计算地表净辐射，再根据基于卫星遥感数据的经验公式计算土壤热通量，接着根据地表温度和地表反射率散点图，推算蒸发比率进而得到潜热通量及感热通量。与地面站点观测数据对比结果表明利用MODIS数据估算的净辐射通量、土壤热通量、潜热通量和感热通量与地面观测资料符合得较好，方案能有效计算晴空条件下的地表能量通量，较好地解决了遥感估算晴空条件下地表能量通量时常常将地面观测资料作为输入的问题。为了研究卫星遥感瞬时值的时间尺度化的问题，利用正弦模型模拟晴空地表能量通量日变化，将卫星过境时的瞬时地表能量通量值转换为日平均通量值。在得到日平均地表能量通量的基础上，研究了较长时间尺度上非均匀区域地表通量的分布和变化特征，为获得我国北方半干旱地区大范围地气界面通量交换和水分循环特征提供了有效途径。