区域蒸散发既是地表能量平衡的重要组成部分，是流域水量平衡的关键变量，也是地气界面交互作用的桥梁。因此，准确地获取区域蒸散发的时空分布信息，对于全球气候变化、干旱监测、流域水文过程模拟、农田水利以及气象预报等领域均有重要的理论意义与应用价值。但是目前获取区域蒸散发的各种手段，从站点观测到遥感区域观测，再到分布式水文模型的模拟均有其不足之处，存在各种因素产生的误差。为了减少模型及观测误差，在分布式水文模型中适时引入遥感观测蒸散发信息，调整模型运行轨迹，重新构建流域蒸散发的时空分布状态，有机地集成模型和遥感观测信息，对于理解流域水文过程内在机理，获取流域蒸散发的时空分布特征，提高模型对蒸散发模拟能力具有重要的意义。　　 区别于当前国内外单点和大尺度陆面数据同化试验，本论文在流域尺度上基于集合卡尔曼滤波同化算法和渗蓄一体化动态产流分布式水文模型(infiltrationExcess and Saturation excess Soil-water Integration model for hydrology，ESSI)平台，利用中等分辨力成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS)遥感观测数据估算区域蒸散发，发展了高时空分辨率的水文数据同化方案，构建了基于近地表气温的区域蒸散发遥感估算算法做为同化方案的观测算子，并通过分布式水文模型同化蒸散发遥感观测信息提高其模拟能力，获取泾河流域蒸散发的时空数据集，评价同化蒸散发变量对其他流域水文过程的影响。由于流域水文模型在空间尺度上相对于陆面过程模型具有更高的空间分辨率，论文采用地统计学中的半变异函数表达区域蒸散发的空间相关性，结合移动窗技术发展了第二个蒸散发同化方案，目的在于通过考虑蒸散发的空间相关性进一步提高模型的模拟能力，得到高时空分辨率的蒸散发数据集。因而，研究工作重点主要集中在同化方案观测算子的构建、基于集合卡尔曼滤波和ESSI分布式水文模型蒸散发数据同化方案以及考虑区域蒸散发空间相关性的同化方案三个方面。　　 (1)水文数据同化方案观测算子方面为了避免蒸散发遥感估算算法中空气动力学和植被冠层阻抗参数的计算，减少算法对当地气象数据的依赖性，为数据同化方案提供可靠的观测数据源，基于能量平衡方程和Priestley-Taylor模型，利用地表温度与归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)之间的梯形特征空间计算每个像元的蒸散发因子，研建了MODIS遥感估算实际蒸散发算法。算法仅仅需要日最高和最低气温气象数据计算遥感数据获取时的近地表气温，因而具有较强的可操作性。泾渭河流域估算结果表明，MODIS遥感估算日蒸散发和间接观测日蒸散发之间的均方根误差在可接受范围之内，两者之间非常吻合，说明该算法在泾渭河流域具有较强的适应性。算法中唯一的气象输入数据气温的空间内插误差对估算日蒸散发及日净辐射总量的影响较小，其中基于PRISM(Parameter-elevationRegressions on Independent Slopes Model)气温空间内插结果估算的区域蒸散发与间接观测数据最为吻合。因此，研究结果表明该算法可以为本论文构建的水文数据同化方案提供可靠的MODIS遥感估算蒸散发数据集。　　 (2)基于集合卡尔曼滤波算法和ESSI分布式水文模型的蒸散发同化方案本论文首先采用1981-1985年泾河流域降水和气象站点驱动ESSI分布式水文模型，率定模型相关参数，然后将泾河流域2000年降水和气象数据作为输入，同化有效的MODIS遥感估算区域蒸散发。研究结果表明，在站点尺度上同化遥感观测以后模型对蒸散发的模拟能力表现出显著的提高；同化实际蒸散发的空间分布状况更为合理，能够将泾河流域北部裸土及植被稀少地区的低值部分很好的模拟出来，同时南部及六盘山森林地区较高的蒸散发量值也可以表征出来，更加接近于现实情况。因此，在ESSI分布式水文模型中同化MODIS遥感蒸散发信息可以提高模型对实际蒸散发的模拟精度，影响了流域径流深、土壤平均含水量与剖面含水量的空间分布格局，改变流域内部的水资源分配方案。对随机扰动矩阵方差和样本大小的测试结果表明，当随机扰动集合服从标准正态分布时在站点尺度上同化蒸散发与观测蒸散发之间的吻合程度最为理想。另外，在站点尺度上不同样本大小的扰动集合同化结果与观测数据之间的相关系数在总体上相差并不大，但是在集合样本数大于40的时候，相关系数渐渐趋于平稳，不再产生大幅波动。因此服从标准正态分布的随机扰动集合样本成员数目在40-80之间时，水文同化方案能够取得最为理想的同化效果。　　 (3)考虑蒸散发空间相关性的蒸散发同化方案由于本论文水文数据同化方案是在流域尺度上进行试验的，具有较高空间分辨率，因此首先分析了泾河流域MODIS估算蒸散发的空间相关性，利用半变异函数表达遥感估算及逐栅格同化蒸散发的空间变异特征，然后根据理论半变异函数曲线参数为周围栅格分配权重，评价区域蒸散发空间相关性对同化效果的影响。研究结果表明，在站点尺度上考虑空间相关性后同化蒸散发与间接观测蒸散发的均方根误差有了明显的提高；在空间尺度上，由随机扰动误差协方差矩阵带来的区域蒸散发模型模拟与观测噪声被平滑滤去，量值也有了较为显著的改善。综上所述，通过半变异函数在同化观测数据中考虑区域蒸散发的空间相关性对于提高模型对蒸散发的模拟能力，改善流域水资源的分配具有重要的理论意义和实用价值。