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地表反照率是影响地表能量收支平衡的决定性因素,对陆地生态系统中的地表能量交换估算尤为关键,是一个广泛用于地表能力平衡、中长期天气预报和全球变化研究的重要参数,通常大气环流模型要求反照率能满足±0.02-±O.05的绝对精度。连续而准确的全球反照率数据集对研究全球气候变化是非常重要的。一些研究表明无雪时期MODIS BRDF/反照率产品具有较高的精度,降雪时期其精度有所下降。受天气等影响,无雪和有雪时期反照率产品均有空白值存在,尤其降雪时期空白值较多。无雪时期时间和空间上属性相同的像元信息可用用来提高MODIS反照率产品的时空连续性。降雪时期融合被动微波遥感信息反演积雪地表反照率对改进MODIS反照率产品的时空连续性具有非常大的优势。 围绕时空连续性反照率产品的生成,本文验证了MODIS LAI产品及反照率产品的精度,针对无雪和有雪时期MODIS反照率产品的特点进行了深入的研究。论文主要工作成果和结论如下: 1.基于分形理论对地面实测值尺度转换后验证MODIS LAI产品 由于地表的空间异质性和遥感反演模型的非线性,使用地面“点”观测值验证粗分辨率遥感产品时,需将地面观测值尺度转换到遥感粗分辨率产品尺度上。地表的分形维数可作为表达地表空间异质性和复杂性的的指标,利用分形维数将地面LAI观测值尺度转换到MODIS分辨率上消除尺度效应后对MODIS LAI产品进行验证表明,高反演质量的LA反演结果和地面观测值差值大多能满足全球气候观测系统所要求的0.5的精度要求。 2.无雪时期时空连续的MODIS反照率产品生成 无雪时期MODIS反照率产品的主算法和备用算法反演结果都具有较高的精度,能满足大气环流模式所要求的0.02-0.05的精度要求,但受天气等的影响,MODIS反照率是时间和空间上会出现空白。MODIS LAI产品和反照率产品一样采用每天可用的方向反射率来进行反演,但反演算法不同,两个产品之间的时空连续性各不相同。无雪时期根据周围相同属性像元的反照率值对空白值进行填充可用有效提高反照率产品的时空连续性。修改后的核驱动模型表达了LAI与反照率之间的关系,在反照率产品空白时可利用时间序列上的模型参数和LAI反演反照率。 3.提高降雪时期MODIS反照率产品的精度和时空连续性 地表短暂降雪时,16天周期内MODIS无雪观测值较多,而使用无雪反照率算法进行反演,其反演结果往往不能够体现降雪引起的地表反照率的变化。当降雪时间较长时,16天内能用于进行反演的观测数据大大减少,MODIS反照率产品多为备用算法反演或无法进行反演造成反照率空白。利用.AMSR-E提供的雪水当量数据及NOAH雪模型可计算出降雪时地表雪的反照率,在地表短暂降雪时,可改进MODIS反照率产品的精度以体现降雪引起地表反照率的变化。在地面长时间降雪时,可对MODIS反照率产品空白值进行填充以提高降雪时MODIS反照率产品的时空连续性。