1991年至2000年中国陆地生态系统蒸散时空分布特征

生态系统蒸散（ET）的时空动态是研究气候变化和陆地生态系统碳水循环的重要因子,与生态系统的净初级生产力（NPP）密切关联。基于1991年～2000年NOAA-AVHRR遥感数据、气象数据以及土壤数据和其他辅助数据,利用改进的生态系统过程模型（Boreal Ecosystem Productivity Simulator, BEPS）,模拟了中国陆地生态系统不同时间尺度ET的空间分布格局,分析了10年来中国陆地生态系统ET的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：20世纪90年代中国陆地生态系统ET呈上升趋势,10年ET平均值为442.55mm/a;最高值为475.91mm/a,出现在温度和降水都达到峰值的1998年;最低值为425.59mm/a,出现在年降水量最少的1992年。中国陆地生态系统年ET与年均温和年总降水量显著正相关,而年ET与年总降水量的相关性（R² = 0.950, P<0.05,n= 10）优于与年均温的相关性（R2 = 0.399, P<0.05,n=10）,说明降水可能是中国陆地生态系统年ET变化的主要决定因子。中国陆地生态系统年ET表现出明显的空间分布格局：从西北地区到东南地区呈三级阶梯逐渐增加,与相应的降水分布格局类似;而基于不同植被类型和气候带的年ET表现出一定的地带性规律。从时间格局上看,ET的年内变化主要表现为单峰形式,而年际变化和相应植被类型及气候条件有关。全国年ET变化趋势在空间上有很大的异质性。     

汉江上游流域蒸散量计算方法的比较及改进

利用汉江上游流域13个气象站的气象观测数据,对SWAT2000模型内嵌的3种潜在蒸散量计算方法:①Penman-Monteith(PM)法、②Pristley-Tayler(PT)法和③Hargreaves法以及FAO Penman-Monteith(FAO PM)法、DeBruin法进行了蒸散量(ET0)计算方法的分析和评价.以气象站实测小型蒸发数据经过折算得到的陆面潜在蒸散量为标准,对模拟蒸散量结果进行检验,根据相关系数、解释方差、确定性系数以及相关曲线斜率等4个指标的比较,详细讨论了各方法的适用性及模拟精度,认为5种方法中PM法和FAO PM法模拟精度最高.但是进一步分析发现FAO PM法存在部分中间气象参量计算错误以及存在与实测数据偏差较大的情况,会影响到水文过程中其它子过程的模拟.因此选择PM法作为汉江上游流域蒸散量计算的首选方法,并通过数据分析提出利用高程对模拟结果进行修正,提高了蒸散量模拟的精度.     

近20年来中国内陆地表蒸散的时空变化

本研究利用NOAH陆面过程模型模拟了1986年-1996年,2000年-2008年两个时间段内的中国大陆地区地表水热过程参数的变化。按中国大陆的六大分区（东北、华北、华东、中南、西北和西南）,分析了1986年以来这六大区域的地表蒸散的时空变化特征,并利用1980年,1995年,2000年和2005年四期土地利用/覆盖变化数据、地表反照率数据、降雨数据及地表温度和土壤水分的模拟结果,分析了近20年来中国地表蒸散的时空变化特征及其原因。结果表明：华北地区年蒸散有下降趋势外,其余5个地区的年蒸散量都有所增加。增加幅度最大的地区依次为中南,西南,华东,东北和西北。地表温度与地表蒸散间有较好的响应关系,华北地区中部和山东半岛蒸散量下降趋势较明显,地表温度呈明显增加趋势;西南地区南部蒸散量增加趋势十分明显,地表温度呈现的下降趋势也十分明显。降雨的变化趋势与表层土壤水分的变化趋势有较好的一致性,说明降雨还是影响表层土壤水分的关键因子。除东北地区外,年降雨量与年蒸散的趋势也很一致,说明这些地区降雨量仍是决定蒸散的最主要因素。     

洮儿河流域土地利用变化对地表蒸散量的影响

在全球变化以及人类活动的双重影响下,流域水文循环具有明显的二元结构特征。地表蒸散作为流域水文循环的重要环节,体现了流域内物质、能量和信息体系的变化,与土地利用/覆被变化息息相关。本文研究中从洮儿河流域土地利用/覆被变化的时空动态入手,借助于Penman-Monteith模型计算获取了洮儿河流域的生长季蒸散量,在分析流域内蒸散量变化时空动态规律及其特点的基础之上,以生态干扰度指数将土地利用方式的变迁对地表蒸散量影响程度展现出来。结果表明从3个时段的蒸散量来看均较前期均呈增加趋势,空间上流域蒸散发呈分散增加趋势,中下游地区尤为明显;生态干扰度指数反映出土地利用方式的变迁引起土地覆被格局变化对参考作物蒸散量的调节能力降低,甚至起到了一定的放大作用,局地蒸发旺盛,造成次生盐渍化等生态环境问题在洮儿河流域凸现。     

基于SEBAL模型的别拉洪河流域典型生态系统蒸散量估算

蒸散发是水量平衡和能量平衡的重要环节,传统的计算方法只能以点为基础进行计算.为排除蒸散发空间变异特性的影响,在遥感技术的基础上,引入了基于地表能量平衡原理的SEBAL模型,对别拉洪河流域典型生态系统的日蒸散情况进行了计算模拟,获取了相关地面特征参数及日蒸散量,并根据地表实测温度和涡度相关系统测量的蒸散量对遥感估算结果进行了验证,验证结果表明2008年三期估算结果的地表温度误差分别为1.57K、0.72 K、1.73 K左右,2006年一期估算蒸散量的误差为12.86%,说明SEBAL模型的精度能够满足蒸散量遥感估算的要求.在此基础上,结合土地利用数据分析了研究区不同土地利用方式下的蒸散量分布情况.结果表明不同土地利用下的日蒸散量并不相同,其中水体和植被覆盖较好的地区的蒸散量较高,而没有灌溉措施的旱田的蒸散量较低.不同生态系统日蒸散量的空间分布不仅和灌溉条件有一定关系,而且也受气候条件的制约.     

2000年至2008年松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素分析

蒸散是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,研究松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素对该区农作物生长环境评价、水资源高效利用具有重要意义。本研究以MODIS产品为主要数据源,通过陆面能量平衡算法SEBAL及Penman-Monteith方程估算了松嫩平原2000年-2008年生长季(5月-9月)的陆面实际蒸散量,分析了蒸散量的空间分布特征及时间变化趋势,并在月时间尺度上通过基于像元的相关分析法探讨了蒸散量与主要气候因子(降水量、平均气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数)相关性。结果表明:①除水体、沼泽湿地等高蒸散特性地物外,松嫩平原生长季蒸散量具有从西南部向东部、东北部逐渐增加的变化趋势,呈明显阶梯状变化,松嫩平原2000年-2008年生长季蒸散量的区域平均值呈明显下降趋势(P0.05),多年平均值为612.63mm,最大值(669.31mm)出现在2000年,最小值(570.79mm)出现在2005年;②受气候条件、土壤供水状态及植被覆盖度等因素影响,松嫩平原生长季各月蒸散量差异明显,7月蒸散最强烈,高达141.60mm,9月由于降水减少、气温降低,月蒸散量仅81.35mm;③对蒸散量与主要气候因子进行基于像元的相关分析得知蒸散量与降水量、平均气温的正相关性极其明显,而蒸散量与平均相对湿度的相关性在林地、水体分布区以负相关为主,在其他区域则以正相关为主,蒸散量与平均风速、日照时数的相关性相对较弱。     

河北平原34年来气候变化趋势分析

基于河北平原49个气象台站的逐月气象资料，利用Hargreaves模型模拟分析了1966年～1999年共34年时间序列上河北平原的蒸散、降水和气温等气候变化。结果表明，在时间序列上的四季和年蒸散变化中，春季表现为上升趋势，其他季节和年蒸散则均呈下降趋势，其中夏季蒸散呈幂函数下降并达显著水平（P<0.05），年蒸散也表现为幂函数下降趋势，34年间蒸散的平均下降速率为7.4mm/10年。降水的变化则表现为春冬季节上升，夏秋季节下降，年变化呈线性下降趋势，下降速率为16.67mm/10年。河北平原四季和年平均气温均呈现线性增加趋势，除夏季之外，其他季节均温和年均温的增高均达极显著水平（P<0.01），年均温的增温速率为0.38℃/10年。降水的平均下降速率大于蒸散的平均下降速率，加上近年来平均气温的逐渐升高，表明34年来河北平原的气候趋向干旱化。     

不同冠层类型的陆地植被蒸发散模型研究进展

科学的水资源管理必须准确地估算陆地生态系统的植被蒸发散量及其水分平衡。因此，植被蒸发散量的估算模型开发一直是陆地生态系统的生态学过程和水资源管理研究的重要领域。该文在依据植被冠层结构特征对自然陆地生态系统的植被类型进行分类的基础上，综合地评述了不同植被冠层类型、不同区域尺度的植被蒸发散模型的研究进展。依据自然陆地生态系统植被冠层的垂直结构和群落的覆被程度，我们将其划分为单层封闭冠层（OLCC)、单层疏松冠层（OLS/CC)、多层封闭型冠层（MLCC)及多层疏松冠层（MLS/CC)4种类型。进而，我们给出了适用于估算这4种类型植被冠层蒸发散的单涌源模型（SSMs)、双涌源模型（DSMs)和多涌源模型（MSMs),并进一步阐述了这些模型中所使用的各种表面阻力的概念及其相互关系，还详细地讨论了植被蒸发散模型中各种阻力的测量和估算方法。     

老哈河流域土地覆被变化水文响应模拟研究

利用1980年和1996年土地覆被情景分别表征1964年-1979年和1990年-1999年土地利用情况,运用双源蒸散与混合产流的分布式水文模型探讨老哈河流域太平庄集水区土地覆被变化的水文效应,定量分析土地覆被变化对"绿水"和"蓝水"的影响,结果表明1980年到1996年研究区域土地覆被变化总体趋势为草地向林地和耕地转化,上述土地覆被变化导致老哈河流域截留蒸发量和冠层蒸腾能力增加,土壤蒸发能力减小,进而使得蒸散发能力和实际蒸散发量增加,地表径流、地下径流和径流系数减少。1964年-1979年平均地表径流、地下径流、总径流和径流系数分别减少了4.4%、9.5%、8.7%和8.7%。此外,径流模拟除了受土地覆被变化影响外,同时还受到人类生产活动的影响。     

基于MODIS数据的甘南草原区域蒸散发量时空格局分析

针对甘南草原生态系统水资源压力日益增大及草原退化的形势,本研究采用理论基础坚实、区域应用限制小、反演陆面蒸散发量较为合理准确的SEBS(Surface Energy Balance System)模型。在此基础上,将新一代对地观测数据MODIS应用于反演甘南草原区域地表蒸散发(Evapotranspiration,ET),并对甘南草原区域7月份的日均ET进行了反演,分析了2000年和2009年间该区域ET的时空分布格局和发展变化。同时,采用图像剖面线分形的方法描述研究区遥感ET的局部以及微观的结构特征,了解遥感ET分布的空间差异和变化趋势。研究表明:该区域日均ET总体上是减少的,其中一些区域变化幅度较大,减少了50%左右;其中,在地表水含量丰富的吉木都塘草原风景区和桑科草原风景区以及西库乎鹿场附近的黄河支流、尕海自然保护区、科才苦河、白龙江、拱坝河及洮河的水体周围,ET量才有7.00mm左右,主要与该区域水资源的减少有关。