[发明专利]一种遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展的新方法

说明书

技术领域

本发明属于蒸散发遥感反演的技术领域，特别是涉及一种遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展的新方法。

背景技术

蒸散发(ET)是陆表和大气水热传输中的重要组成部分，对水文学、气象学、农学、地学等学科的研究都有重要意义。基于遥感技术发展全遥感的蒸散发反演已成为定量遥感领域一个重要的研究方向。近几十年来，许多基于遥感技术不同复杂度和精确度的模型已被用于估算区域蒸散发。然而，这些遥感模型通常仅能在有限的卫星过境时刻提供瞬时卫星数据来估算瞬时ET，不能满足各种相关领域对日尺度或者更长时间尺度ET的需求。

目前，已经发展了多种方法用来进行遥感瞬时蒸散发的时间尺度扩展方法。恒定蒸发比法是目前应用最广泛的蒸散发时间尺度扩展方法，通过假定蒸发比(蒸散发与可利用能量的比值)在白天是恒定的来进行瞬时蒸散发的时间尺度扩展。然而，许多研究表明利用恒定蒸发比法扩展得到的日蒸散发存在明显的低估，低估甚至高达34％。因此，需要对恒定蒸发比方法进行进一步分析改进，发展精度更高的蒸散发时间尺度扩展方法，满足相关领域对高精度日尺度或更长时间尺度蒸散发的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题中的不足之处，本发明提供了一种遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展的新方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展的新方法，其中，包括以下步骤：

步骤1：收集气象数据和遥感数据，初步构建遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展新方法所需的输入数据集；

步骤2：利用Penman-Monteith方程变换形式，得到瞬时蒸散发估算模型和日尺度蒸散发估算模型；

步骤3：在步骤2得到瞬时尺度和日尺度蒸散发估算模型的基础上，得到遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展的新方法；

步骤4：基于步骤3提出的时间尺度扩展的新方法，利用步骤1收集的气象数据和遥感数据，可得到日尺度的蒸散发值。

所述的遥感反演瞬时蒸散发时间尺度扩展的新方法，其中，所述步骤1中，所述收集的气象数据包括空气温度、大气压强、相对湿度、风速、地表净辐射通量数据等，遥感数据包括瞬时即卫星过境时刻的潜热通量LE(蒸散发的能量表述形式)数据。

所述的遥感反演瞬时蒸散发时间尺度扩展的新方法，其中，所述步骤2中，所述Penman-Monteith方程的变换形式为，公式一：

α＝Ω/Ω^*，

其中，Δ为饱和水汽压曲线斜率(kPa/℃)；LE为潜热通量(蒸散发的能量表述形式)(W/m²)；R_n为地表净辐射(W/m²)，G为土壤热通量(W/m²)；γ为干湿球常数(kPa/℃)；r_c为表面阻抗(s/m)；r_a为空气动力学阻抗(s/m)；r^*为LE等于平衡蒸散发时的临界地表阻抗(s/m)；ρ为空气密度(kg/m³)；C_p为空气比热(J/(kg·℃)；VPD为空气水汽压逆差(kPa)。

所述的遥感反演瞬时蒸散发时间尺度扩展的新方法，其中，所述步骤2中，将公式一应用到瞬时尺度和日尺度蒸散发的计算，可分别得到瞬时尺度和日尺度蒸散发的计算公式，公式二：

其中下标i和d分别表示瞬时和日尺度。

所述的遥感反演瞬时蒸散发时间尺度扩展的新方法，其中，所述步骤3中，在步骤2得到的瞬时尺度和日尺度蒸散发估算模型(公式二)的基础上，得到日尺度蒸散发的表达形式，公式三：

所述的遥感反演瞬时蒸散发时间尺度扩展的新方法，其中，为了减小模型方法的复杂性，假定Ω_d＝Ω_i，得到遥感反演瞬时蒸散发日尺度扩展的新方法，公式四：

其中，(LE_d)_improve为通过提出的新方法得到的日尺度LE，(LE_d)_conv为传统恒定蒸发比扩展模型得到的日尺度LE。传统恒定蒸发比方法中，蒸发比EF定义为蒸散发(LE)与可利用能量(R_n-G)的比值，通过假定瞬时蒸发比和日尺度蒸发比相等，在得到瞬时蒸发比、日尺度可利用能量的基础上，得到日尺度蒸散发值，即