黃土丘陵溝壑區(qū)植物蒸騰和植被蒸散估算尺度轉(zhuǎn)換模型研究.pdf_第1頁
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1、內(nèi)蒙古大學(xué)博士學(xué)位論文黃土丘陵溝壑區(qū)植物蒸騰和植被蒸散估算尺度轉(zhuǎn)換模型研究姓名:于紅博申請學(xué)位級別:博士專業(yè):生態(tài)學(xué)指導(dǎo)教師:楊劼20090330建立了與太陽總輻射、空氣溫度、空氣相對濕度等氣象因子和葉氣孔導(dǎo)度、群落蓋度、群落葉面積指數(shù)等生物因子相關(guān)的群落蒸散模型,草本群落和灌木群落的模型擬和度分別為09145和09449。用土壤含水量對廣泛使用的PenmanMonteith蒸散公式中的土壤蒸發(fā)項進(jìn)行了修正,草本群落和灌木群落的模型擬和

2、度分別為09254和08563。敏感性分析表明,當(dāng)參數(shù)值變動20%時,模擬結(jié)果的變化范圍均在13%以內(nèi),因此該模型模擬結(jié)果比較穩(wěn)定,對任一參數(shù)變化的反應(yīng)比較平穩(wěn)?;趥€體蒸騰模型的群落蒸散模型在有葉氣孔導(dǎo)度值,或有個體蒸騰量而沒有葉氣孔導(dǎo)度值的情況下均可使用;與葉氣孔導(dǎo)度相關(guān)的群落蒸散模型必須在有葉氣孔導(dǎo)度的情況下使用,精度較高;與PenmanMonteith蒸散公式相比,本研究所建兩個群落蒸散模型所含參量較少,實(shí)現(xiàn)了模型的簡單化,應(yīng)用

3、性較高。3景觀尺度:基于群落蒸散模型,在考慮生物因子的前提下,提出估算景觀尺度蒸散的方法。同時基于目前的研究現(xiàn)狀,運(yùn)用遙感方法對景觀尺度的蒸散量進(jìn)行估算,以與尺度轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行對比。1)以群落蒸散模型為基礎(chǔ),考慮其中參量的空間變化,通過坡度坡向圖、植被蓋度圖和植被分布圖來體現(xiàn)景觀異質(zhì)性,以GIS為平臺,在每個柵格上運(yùn)行群落蒸散模型,即可估算景觀尺度蒸散量。用該方法對2003年研究區(qū)蒸散量進(jìn)行估算,經(jīng)過驗(yàn)證,平均相對誤差為1495%,在誤差

4、允許范圍之內(nèi),該方法可用于估算景觀尺度蒸散量,由此實(shí)現(xiàn)了從群落到景觀的尺度轉(zhuǎn)換。2)運(yùn)用遙感方法,通過1996年、2003年和2007年Landsat5TM影像數(shù)據(jù),結(jié)合同期氣象資料,對研究區(qū)地表特征參數(shù)和地表能量平衡各分量進(jìn)行了估算,反演出該流域瞬時蒸散量,經(jīng)過時間尺度轉(zhuǎn)換,得到流域日蒸散量,結(jié)果表明反演的日蒸散量與實(shí)際地表狀況吻合,能很好地反映研究區(qū)地表實(shí)際情況。利用廣泛使用的FAO推薦的方法對1996年和2007年反演的結(jié)果進(jìn)行檢

5、驗(yàn),平均相對誤差為1287%;用實(shí)測數(shù)據(jù)對2003年反演的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),平均相對誤差為1747%,均在誤差允許范圍之內(nèi),具有較好的實(shí)用性。特別是在估算日蒸散時,將水體單獨(dú)提取出,應(yīng)用Penman模型求取水體蒸發(fā)量,再整合到流域日蒸散量中,提高了精度。對以上估算研究區(qū)蒸散的3景影像進(jìn)行了對比分析,從1996年到2007年11年以來,減小的植被蓋度與增加的植被蓋度區(qū)域面積之比為1011,基本不變;整個流域平均植被蓋度呈下降趨勢,由1996年

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