中国陆表辐射收支遥感参数化及其年内时空分异特征

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地表净辐射是影响地表与近地表大气之间能量交换和热量平衡的关键因素,主要受到地表反照率,地表温度,地表发射率等因素的影响,其分布差异常常导致地表自然现象随时空变化。通常情况下,地表净辐射量可表示为短波净辐射和长波净辐射能量之和,也可表示为上行辐射与下行辐射之差。地表净辐射的计算通常需要大量的实地观测数据,对于小尺度范围的观测可以通过设立观测台站获取。然而对于大尺度的地表辐射平衡研究,常规的布设站点采集实测数据的方法难以实施,且费时费力。采用遥感技术进行地表净辐射通量的反演,可以充分利用其大范围宏观的数据获取能力以及短时间对同一地区重复观测的能力,大大缩减了数据获取和更新所需的时间。本文的目标是利用遥感产品和地面观测数据反演2010年年内地表净辐射,并对反演结果进行精度评价,在此基础上探讨地表参数对地表净辐射的影响以及不同地表覆被类型地表参数的变化特征。首先,利用2010年1-12月的GLASS地表反照率8天合成产品、下行短波辐射日产品、地表发射率8天合成产品、MODIS地表温度8天合成产品以及土地覆被产品,综合地面气象站日值数据集空气温度、相对湿度等数据产品,根据地表净辐射参数化方案估算地表净辐射,并结合地面观测日最大净辐射数据对反演结果进行精度评价;然后简单探讨了地表反照率和地表发射率变化对地表辐射平衡的影响;最后依据地表覆被类型对土地覆被数据进行重分类,结合反演得到的地表参数数据对不同地表覆被类型的地表参数年内变化进行统计和分析。结果表明:(1)利用GLASS数据、MODIS数据及其产品,基于辐射平衡方程可以较好地估算昼间最大地表净辐射通量。反演得到的净辐射值与实测净辐射值有很好的一致性,其显著性在p<0.05水平显著,相关系数均为0.8以上,模拟效率为70%以上,RMSE最大值为40W.m-2左右。(2)2010年年内中国陆表净辐射整体表现为西南高并向东北逐渐降低的趋势,与短波净辐射变化相似。地表长波净辐射表现为负值,对地表辐射平衡起到重要的调节作用。(3)昼间地表净辐射主要受到地表反照率及地表发射率变化的影响,且前者的影响大于后者。(4)利用IGBP分类体系重分类后的地表覆被类型可以有效检验由地表类型变化引起的地表参数变化,且每种地表覆被类型表现出明显的特征。通过对比分析不同地表覆被类型地表参数的年内变化,结果表明8种地表覆被类型均有不同的季节性变化特征,与温度、植被生长以及凋零有密切关系。不同地表类型间地表净辐射转换矩阵表明地表有覆盖物的区域较裸地地表有较高的净辐射通量,而破坏地表植被覆盖类型的转化过程,则会造成地表净辐射通量的显著减小,从而影响地表辐射平衡及气候变化。
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