基于SEBAL模型的内蒙古察汗淖尔流域蒸散发遥感估算研究

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地表蒸散发是水文循环过程中的一个重要环节,对研究气候、水文、农业等学科领域都有重要的研究意义与价值。传统的蒸散计算模型多以“点”为基础,遥感技术的发展,以其方便快捷地获取地面信息的特性,为区域蒸散发的反演提供了可能。SEBAL模型是近年发展起来的一种基于遥感影像数据反演蒸散发对区域蒸散发进行精确估算的模型,反演结果较合理。本文利用2019年5~10月之间的6景Landsat8遥感影像对内蒙古察汗淖尔流域进行了时间序列上的蒸散发反演研究,并分析了各通量参数以及日蒸散发在不同时相上的空间分布变化规律;同时以7月14日的遥感反演结果为基础分析了地表温度、反照率、比辐射率以及NDVI与蒸散之间的相关性关系,并利用地理探测器模型进一步探究地表温度、NDVI、地表反照率、地表比辐射率、坡度、坡向、土地利用类型7个主要影响因子对流域内蒸散发空间分布的影响程度。为了更加准确分析察罕淖尔流域内不同土地利用类型的耗水情况将蒸散发反演结果和流域土地利用分类结果进行叠加处理,进一步研究分析流域内不同土地利用类型的蒸散发空间分布特征以及蒸散发变化趋势,从而为流域内实施高效灌溉、提高水资源利用率提供科学依据。主要结论如下:(1)利用SEBAL模型反演得到察汗淖尔流域内2019年5月27日、6月28日、7月14日、8月15日、9月16日、10月2日的平均蒸散发量在空间分布上存在着较大的差异,总体上看在植被覆盖度较高的区域,蒸散发量较高,在植被覆盖度较低的区域,蒸散发量相对较低;从时间尺度上看,日蒸散发量最高值出现在7月份,蒸散发量最低值出现在10月份。(2)利用P-M模型对模型反演结果进行对比验证得到蒸散发反演值与计算值误差均在18%以内,模型反演的精度高,具有较好的适用性,适宜干旱半干旱区蒸散发量的计算并且能为流域内不同农作物耗水情况研究提供参考依据;而MOD16蒸散发产品与模型反演结果在空间上分布趋势相似,而MODIS蒸散发产品数据空间分辨率较小,计算得到的日均蒸散发量与反演结果误差较大,难以对单时相的蒸散发反演结果的数值进行高精度的对比验证,MODIS蒸散发产品更适用于聚集性分布的单一地物的蒸散发进行逐一验证。(3)在影响SEBAL反演蒸散发的各个因子中,地表温度、地表反照率与蒸散发呈负线性相关关系,R~2分别为99.27%、98.73%;NDVI、地表比辐射率与蒸散发呈正抛物线关系,R~2分别为86.66%、93.01%;通过地理探测器模型探究得到对流域内蒸散发影响力最大的是气象因素,地表温度与地表反照率对实际蒸散发的影响较大,NDVI和土地利用类型对流域蒸散发的影响程度次之;流域内的地势较为平坦,海拔落差较小,地形因素影响程度较小。(4)在对不同土地利用类型蒸散发研究分析中,发现湖泊、水库坑塘的地表蒸散发能力最大,流域下垫面水体的蒸散发较大,而林地、草地以及未利用地的日均蒸散发值均较小,蒸散发能力相对较小。湖泊、水域、城镇用地、沼泽地平均日蒸散发较大,灌木林、疏林地、低覆盖草地较小;流域内植被覆盖度越好,土壤湿度越大,土壤含水量越多,地表蒸散发能力越强。
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