艾比湖流域蒸散时空变化及遥感估算

发布时间：2020-07-15 09:28

【摘要】：蒸散发的研究涉及到水文学、气象学、农学、地理学、植物学等范围相当广泛的科学知识。蒸散发是在生态系统之内物质、能量循环的重要环节之一,又是影响气候变化的重要因素之一。由于干旱、半干旱地区相对缺乏水资源,定量精确的估算蒸散发对于干旱、半干旱地区农业用水和生态需水量的估算、水资源的合理配置与规划以及防止水资源的无谓耗散具有重要的参考依据和支持。艾比湖流域位于欧亚大陆腹地、离海洋远、干旱少雨、风多风大、蒸发量大、日照时间充足、气候的变化十分剧烈、气候非常干旱、属于典型的温带大陆性气候特征。最近以来,随着流域人口的持续增长和社会经济迅速发展、耕地面积的不断扩大,增强了人类对于水资源需求量,以及导致了流入艾比湖的主要河流水量的迅速减少和断流、湖周围地下水位的下降、湖泊生态和湖滨生态系统的退化、干旱区天然植被的衰退、荒漠化面积的迅速扩大。艾比湖流域生态环境的综合治理和规划,实现流域可持续发展都需要流域蒸散发量的估算。由于艾比湖流域面积较大,传统的以“点”为主的观测和计算方法不具有代表性,遥感技术为大面积区域蒸散发的估算带来了希望。本研究通过国内外使用范围较广泛,也较成熟的SEBAL模型对艾比湖流域日、月蒸散发量的时空分布格局特征进行研究,以期为艾比湖流域生态环境的综合治理与规划提供科学依据。本研究利用DEM(数字高程图)、MODIS遥感影像数据结合流域内气象站的气象数据,基于MRT、ENVI、ERDAS IMAGE等软件下,考虑坡度、坡向、海拔高度、植被高度等因素,获取了研究区的SEBAL模型的地表参数,避免了传统方法的缺陷。通过Penman-Monteith(彭曼-蒙特斯)公式计算得出的参考作物蒸散发量来对艾比湖流域近56年以来的蒸散发量的变化趋势和周期变化进行统计分析。结论如下:(1)日蒸散发量的时空分布:从空间分布上,整个艾比湖流域内山区的日实际蒸散量比平原区高,阿拉山口、温泉等西部地区的蒸散量比其他地区高;山区的日实际蒸散量大致在4~6.90mm/d之间,荒漠、沙漠蒸散发量介于0.5~2.0mm/d之间。在时间分布上,从整体上,流域的日实际蒸散量在7、8月达到最高值,整个流域内的平均日实际蒸散量在4~6.50mm/d之间,5、6、9月,整个流域内的日实际蒸散量平均值小于4.5mm/d,5月至9月的日实际蒸散量存在差异说明蒸散量的增减与温度、湿度、日照时数、辐射强度等气象因素有关。(2)月蒸散发量的时空分布:在空间分布上,山区的实际蒸散量比平原高,草地的实际蒸散量比农田高,农田的实际蒸散量比裸地高,荒漠、沙漠地区的实际蒸散量处于最低值。在时间分布上,艾比湖流域内的7、8月实际蒸散量比其他月高,此时,整个流域的月实际蒸散量平均值在120~150mm/mon之间,5、6、9月的月实际蒸散量平均值在110~120mm/mon之间。(3)参考作物蒸散量的时间变化:1960~2015年以来,艾比湖流域的参考作物蒸散量呈现下降趋势;从1982年开始流域蒸散发量发生突变;近56年内,在32a时间尺度上出现28a的强显著周期性和15a、8a的弱显著周期性,从28a强显著周期来看,年蒸散量呈现减少—增多—减少—增多—减少的周期性规律,从上述结果可以推出下期是年蒸散量的增多期。(4)遥感反演结果与参考作物蒸散量和涡度观测之间的误差小于10%,误差在允许的范围之内,说明SEBAL模型在艾比湖流域内实际蒸散量的遥感估算上具有较高的准确性和可靠性。由于大孔径闪烁仪的观测值偏低,没有办法以LAS的观测数据来验证遥感反演结果。大孔径闪烁仪观测值偏低可能由仪器内部参数调试不当所引起,也有可能架设仪器的周围环境所造成,如:地形、下垫面的不均匀性、土壤表面温度、土壤表层水分等。这些问题待于在之后的研究中继续探索。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P407;P426.2

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