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地表蒸散是土壤-植被-大气系统中能量、水分交换的主要途径,也是能量平衡与水量平衡的重要组成部分,清楚的认识蒸散时空变化格局对于水资源的利用、管理及预测有着重要意义。尤其在山区,蒸散在很大程度上影响着流域的产流,由于缺乏对山区蒸散的估算,直接影响了对山区径流与水资源的预测。 为了建立一个既简单实用又能刻画复杂地形区地表通量过程主要特征的蒸散发模型,本文以遥感技术为主要手段,借助MODIS遥感数据与气象数据,并引入DEM数字高程数据,以开都河流域为例,建立了复杂地形下蒸散量的模拟方法,并对开都河流域近13年蒸散量的时空格局进行了分析。本文的创新点主要包括地表辐射项的校正、温度校正与水分亏缺指数WDI的重新计算,具体内容如下: (1)基于DEM改进了太阳入射辐射的算法,考虑了研究区的海拔高度、坡度、坡向及周围地形的遮蔽与天空视角因子,分直接辐射、来自天空的散射辐射及来自周围地形的反射太阳辐射三部分进行计算。并主要从两个方面进行了太阳直接辐射的地形修正。首先,根据坡度、坡向、纬度等因子对坡面入射角余弦值进行了修正;其次,引入了遮蔽系数来修正周围地形的阴影造成的遮蔽影响。在开都河流域的实证结果表明,未经地形修正的太阳入射辐射通量估算结果不能准确反应研究区辐射分布状况,经修正后,阴阳坡辐射差异明显,空间分布合理。经验证,模拟的日太阳入射辐射通量与实测数据相关性在0.92以上。在地表净辐射的计算中,将气象站点的空气温度按气温垂直递减率进行空间插值,解决了流域内空气温度的空间分布问题。 (2)基于TTME模型的fc-Trad框架求算WDI,计算过程简单化且物理机制明确。但TTME模型仅适用于平原地区,为使其运用于山区地表,将空气温度与地表温度校正至同一高程,得到的WDI空间分布图区域性强,且分布合理。土壤可利用水分较高区域分布在开都河流域大、小尤尔都斯盆地中心湿地和开都河中游产流区以及高山积雪区。 (3)基于蒸发比不变法与METRIC模型提出的参考蒸发比不变法,对卫星过境时刻的蒸散量进行了二次时间尺度扩展,最终得到了日、月、年蒸散量。发现生长季的蒸散量区域性十分明显。植被生长良好且土壤可利用水分多的区域蒸散量大,主要分布在大、小尤尔都斯盆地中心湿地及开都河中游。海拔大于3500米的山区因其气温低,植被覆盖度低,蒸散量很低。 (4)从年内变化来看,季节性差异特征明显,夏季最大,春秋次之,冬季最小,年内分布呈“单峰”变化趋势。蒸散量最大月份为7月,空间分布差异体现的也最明显,其流域蒸散量在0-80mm之间。从年际变化来看,开都河流域在近13年内年蒸散量都在30亿m3以上,但随降水等气候要素的变化,年际间也有波动。除2004年与2009年外,蒸散量拟合度较好。