利用改进的MOD16模型估算区域蒸散发.pdfVIP

第 38 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.38 No.12 2022 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2022 145 利用改进的 MOD16 模型估算区域蒸散发 1,2 1,2※ 3 刘素华 ，韩宇平 ，张仁华 （1. 华北水利水电大学水资源学院，郑州 450046 ；2. 河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室，郑州 450046 ；3. 中国科 学院地理科学与资源研究所，北京 100101 ） 摘 要：蒸散发（Evapotranspiration ，ET ）是地表水循环和能量循环的关键纽带，准确、定量地估算区域ET 对于理解 陆-气相互作用、全球气候变化等至关重要。MOD16 模型基于 Penman-Monteith （P-M ）方程，是一种获取区域 ET 的重 要遥感模型。然而，MOD16 模型没有直接利用土壤水分信息，而是通过相对湿度（Relative Humidity ，RH ）、饱和水汽 压差（Vapor Pressure Deficit ，VPD ）、叶面积指数（Leaf Area Index，LAI ）等间接表达土壤水分信息的作用，这可能会给 区域ET 的估算带来一些不确定性。该研究将归一化水指数（Normalized Difference Water Index ，NDWI ）作为土壤水分 信息的补充项，对 MOD16 模型的地表阻抗进行修正，以改进 MOD16 模型（改进后的模型为 MOD16-sm ），并将改进后 的模型在中国西北干旱区绿洲进行验证和应用。模型验证包括模拟值与观测值的对比及误差分析。模拟值与观测值的对 比分析结果表明，MOD16-sm 模型获取的 ET 精度较高，决定系数（Coefficient of Determination，R2 ）为0.77，均方根误 差（Root Mean Square Error ，RMSE ）为0.8 mm/d，平均绝对误差（Mean Absolute Deviation ，MAE ）为0.46 mm/d ；误 差分析结果显示，MOD16-sm 模型估算结果的误差控制优于 MOD16 模型，结合模拟值与观测值的对比分析可知， MOD16-sm 模型改善了 MOD16 模型的部分高估现象，MOD16-sm 模型能更好地反映土壤水分对 ET 的影响。模型应用包 括 ET 估算值的空间分布分析及 ET 估算值的频率分布统计。对 MOD16-sm 模型的估算结果进行空间分析发现，高植被 覆盖区的 ET 值较高，低植被覆盖区的 ET 值较低，说明 MOD16-sm 模型的 ET 估算结果与土地利用类型密切相关；研究 区ET 估算值的频率分布结果表明，MOD16-sm 模型能较好地反映和表达出不同植被覆盖区的 ET 通量异质性。因此，利 用 NDWI 对 MOD16 模型进行改进是可行的和合理的，该研究可为提高区域 ET 的估算精度提供参考和思路。 关键词：蒸散发；模型；遥感；归一化水指数；土壤水分 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.12.017 中图分类号：P426.2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2022)-12-0145-09 刘素华，韩宇平，张仁华. 利用改进的 MOD16 模型估算区域蒸散发[J]. 农业工程学报，2022，38(12)：145-153. doi ：10.11975/j.is