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

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(qǐng)學(xué)位級(jí)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(yáng)總輻射、空氣溫度、空氣相對(duì)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(duì)廣泛使用的PenmanMonteith蒸散公式中的土壤蒸發(fā)項(xiàng)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(dòng)20％時(shí)，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(duì)任一參數(shù)變化的反應(yīng)比較平穩(wěn)?；趥€(gè)體蒸騰模型的群落蒸散模型在有葉氣孔導(dǎo)度值，或有個(gè)體蒸騰量而沒(méi)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(gè)群落蒸散模型所含參量較少，實(shí)現(xiàn)了模型的簡(jiǎn)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(shí)基于目前的研究現(xiàn)狀，運(yùn)用遙感方法對(duì)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(duì)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(guò)坡度坡向圖、植被蓋度圖和植被分布圖來(lái)體現(xiàn)景觀異質(zhì)性，以GIS為平臺(tái)，在每個(gè)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(duì)2003年研究區(qū)蒸散量進(jìn)行估算，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，平均相對(duì)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(guò)1996年、2003年和2007年Landsat5TM影像數(shù)據(jù)，結(jié)合同期氣象資料，對(duì)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(shí)蒸散量，經(jīng)過(guò)時(shí)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(duì)1996年和2007年反演的結(jié)果進(jìn)行檢

5、驗(yàn)，平均相對(duì)誤差為1287％；用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)2003年反演的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，平均相對(duì)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(shí)，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(duì)以上估算研究區(qū)蒸散的3景影像進(jìn)行了對(duì)比分析，從1996年到2007年11年以來(lái)，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(gè)流域平均植被蓋度呈下降趨勢(shì)，由1996年