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作为水分与能量平衡中的关键变量,精确的蒸散估算信息对于深刻理解气候变化、水循环及陆地生态系统水文过程至关重要,遥感信息是实现面尺度范围的蒸散估算的重要手段,由于我国地表尤其是本文的研究区域——华北平原中部地区下垫面具有不均匀性非常明显的特点,因此本文选择遥感蒸散二层模型进行蒸散的区域估算;精确的蒸散估算模型需要多个气象参数和地表参数的输入。虽然空气温度和实际水汽压无法直接从遥感传感器接收到的地表热红外信号直接反演得到,但地表温度是地-气交换和热量平衡的综合作用结果,隐含着空气温度和空气湿度的信息。为此,本文根据能量平衡方程(Energy Balance)和水平平流(Advection)影响机理,通过“面尺度(Region)”的遥感参数和常规“点尺度(Point)”测量的气象参数的相互结合,探索出一种具有明确的物理机制、新型的利用遥感(Remote Sensing)手段反演出具有“高空间分辨率面尺度二维分布”的空气温度和实际水汽压的算法,此法简称为EBARPRS,并将其输入到遥感二层蒸散模型中,得到了一套较高精度的高空间分辨率华北平原蒸散遥感产品。 论文研究内容主要由六部分组成: 第一部分,对现有下垫面以上1.5米处的空气温度和实际水汽压遥感反演方法、蒸散遥感估算方法进行了综述,详细阐述各种算法的优点、缺点及所涉及到的假设和适用条件; 第二部分,即对本论文的研究数据、研究区的具体位置、气候条件、植被覆盖条件做了详细介绍; 第三部分,提出了一种新的以能量平衡方程为基础的EBARPRS遥感反演高空间分辨率面尺度的空气温度算法,对反演结果作出了较严格的真实性检验和对算法作出了影响因子的灵敏度分析,通过与IDW内插方法的比对,得到了以下结论:(1)EBARPRS算法不仅以0.52K的平均绝对误差优于IDW内插0.82K的平均绝对误差,而且相关性也优于IDW内插;(2)相比于绝大部分空气温度遥感反演方法,EBARPRS算法具有精度上的优势;(3)IDW内插只有在外来的水平平流对空气温度起主导作用时才具有一定可行性,EBARPRS算法物理基础强,适用于空气温度的下垫面热效应和水甲平流效应组合的任何一种情况;(4)从分布趋势上来看,EBARPRS算法反演结果细节特征更为突出,较好地反映了空气温度的实际空间分布特征。 第四部分,与反演空气温度同样的原理进行高空间分辨率面尺度的实际水汽压的遥感反演,并对反演结果作出了较严格的真实性检验和对算法作出了影响因子的灵敏度分析,通过与IDW内捅方法的比对,得到了以下与空气温度类似的结论:(1)对比IDW内插法1.31hpa的平均绝对误差和20%的平均相对误差,本文所提出的EBARPRS算法平均绝对误差和平均相对误差分别降低了0.77hpa和12.7%;(2)相比于传统的通过大气水汽含量产品的遥感反演方法,EBARPRS算法不仅具有精度上的优势性,而且普适性强;(3)IDW内插只有在外来的水平平流对实际水汽压起主导作用时才具有一定可行性,而EBARPRS算法物理基础强,适用于实际水汽压的下垫面热效应和水平平流效应组合的任何一种情况;(4)从分布趋势上来看,EBARPRS算法反演结果细节特征更为突出,较好地反映了实际水汽压的实际空间分布特征。 第五部分,将EBARPRS算法和IDW内插得到的空气温度和实际水汽压分别输入遥感蒸散二层模型,计算华北平原中部地区蒸散二维分布并对它们进行了空间格局和估算精度的对比.得到了以下结论:(1)与IDW内插出的气象参数作为输入参数相比,采用EBARPRS算法对遥感蒸散二层模型的输出结果有平均精度12%的提高;(2)通过与不同土地利用覆盖类型的的统计分析,采用EBARPRS算法得到蒸散的输出结果更符合实际要求;(3)通过空间格局的对比,EBARPRS算法得到的蒸散不仅层次更丰富,细节特征更为突出,更好的反映了蒸散的空间变异性,而且更好的与地表覆盖类型的分布保持了致性。 第六部分,对论文主要研究内容进行总结,指出本论文的创新点和特色,并对将来的研究趋势和内容进行展望。