蒸散发遥感估算方法的研究进展

传统的估算蒸散发的方法虽然能够获取相对准确的均匀下垫面的蒸散发,但大多局限于点或田间尺度,难以反映蒸散发的空间异质性.遥感作为一种高效的空间信息获取和处理手段,被认为是估算陆面蒸散发的有效途径.近30多年来,随着技术的进步,发展了从简单的经验公式到结合陆面过程模型的陆面数据同化系统等基于遥感数据估算蒸散发的方法.本文总结了遥感估算地表蒸散发各种方法的输入数据、假设、原理、优缺点,并概括了遥感估算陆面蒸散发存在的主要问题和发展趋势.     

基于Landsat 5 TM的祁连山区蒸散发遥感估算——以青海祁连县为例

蒸散发的估算在区域能量平衡和水分循环研究中具有重要意义.本研究利用Landsat 5TM数据和能量平衡模型相结合,通过遥感数据获取各参量,对祁连山区的日蒸散发进行估算,研究表明估算值与实测值基本一致,相对误差为4.23%,基本上满足了该区域蒸散发研究的精度要求.通过对蒸散结果的分析发现,该区域的日蒸散发空间分布受气候特征、地形因素、土壤供水条件及土地利用类型的影响比较严重,其分布趋势主要在空间上表现出随海拔的降低而降低,阳坡蒸散量大于阴坡,在土地利用类型上呈现按照"林地沼泽地水域草地耕地城乡工矿居民用地"的类型而降低的规律,而永久性冰川雪地以及裸土裸岩石砾地的蒸散发则随冰川面积的缩小而减小.     

基于BEPS-Terrainlab v2.0模型鄂西犟河流域1999年—2016年蒸散发模拟分析

蒸散发在水循环中占据着重要地位,采用模型模拟法研究小流域尺度的蒸散发具有高时间、空间分辨率的优势.该文选取湖北省十堰市犟河流域为研究区,基于BEPS-Terrainlab v2.0模型,利用Landsat5-8遥感影像和气象资料等数据,以日为时间步长模拟了研究区内1999年—2016年的蒸散发.模拟结果与MODIS蒸散发产品MOD16A2进行对比,二者年内变化相关系数R2＝0.92,MODIS数据时空分辨率均低于模拟数据,但也在一定程度上验证了模拟的可靠性.模拟结果显示：时间变化上,流域内蒸散发在年内呈单峰状分布(春季156.9 mm、夏季302.5 mm、秋季133.5 mm、冬季18.5 mm);年际上呈现波动变化,有一定周期性,总体有上升趋势.空间分布上,流域内蒸散发分布植被区高于非植被区,不同植被类型蒸散发不同(阔叶>混交>针叶>农田),不同高程蒸散发也不同(500～700 m区间内最大).经过相关性分析,气温、太阳辐射对蒸散发年内变化影响较大,通过了0.01的显著性检验;叶面积指数、降水对年际变化影响较大,通过了0.05的显著性检验.     

长江流域实际蒸散发的遥感估算及时空分布研究

蒸散发是地表水热过程的关键环节.准确估计蒸散发对气候变化研究、水资源管理、作物估产以及环境保护等具有重要意义.本文结合中国区域气候和土地利用特征,改进地表能量平衡系统(surface energy balance system,SEBS)模型,估算了长江流域多年蒸散发量.结合基于模型树集成算法获得的全球蒸散发观测产品以及基于流域多年水量平衡的年蒸散发数据,验证估算精度.结果表明:SEBS模型获得的长江流域蒸散发与基于全球通量观测站的蒸散发集成数据产品的平均相对百分比误差约为10.15%,确定系数为0.98,均方根误差为7.11 mm·月^-1,具有较好的相关性和一致性,且可以达到更高的空间分辨率;SEBS估算的年均蒸散发与区域多年水量平衡结果的误差为6.29%,模型精度较为可靠;长江流域年均蒸散发总量变化不明显,在二级水资源区内蒸散发的变化量有较大的空间变异性,鄱阳湖流域年均蒸散发值最大,金沙江流域最小,汉江流域季节变异最明显;受气候和人类活动影响,高原地区、江汉平原、太湖流域蒸散发有较为明显的下降趋势.     

黄河三角洲日蒸散发遥感估算及其空间格局特征分析

 蒸散发是水循环中的一个重要过程,研究蒸散发对农业灌溉、水资源合理利用和地区生态环境的可持续发展均有重要意义。本文基于Landsat TM数据和SEBAL模型,详细介绍了日蒸散发遥感估算的方法,分析了黄河三角洲蒸散发的数值特征和空间格局特征,并在此基础上研究了土地利用类型与蒸散发的关系。结果表明,2009年6月4日黄河三角洲日蒸散发量在0-9.11mm,平均值为5.31mm。蒸散量的空间分异特征较为显著,受下垫面条件的影响突出,高值区主要分布在东部以林地为主的国家级自然保护区和河口区大范围的盐田和养殖池、中部东营市区周边的平原水库区以及南部广饶县的优质农田区域。水体、林草地、建设用地和未利用地的日蒸散发空间分布频率图均呈单峰分布,耕地受作物类型空间分布差异等因素的影响而呈现为较明显的双峰分布。土地利用类型决定了日蒸散发的水平,不同下垫面蒸散发量的日均值从大到小依次为：水体、滩涂、苇地、林草地、耕地、建设用地和未利用地。     

计算网格下的高性能MODIS蒸散发反演研究

针对MODIS蒸散发反演运算效率不高的问题,提出一种基于计算网格技术的并行处理方法,以提高水文预报的精度和时效.通过给出原子的形式化定义,将蒸散发反演算法拆分为可在网格上调度执行的原子;建立标准化的参数引用关系和编排机制,形成基于地球表面能量平衡原理的反演作业图;根据作业拓扑结构和节点状况,以细粒度方式加以调度.实验表明,该方法具有良好的高性能特征,反演速度快、稳定,并可合理地利用计算力资源.     

基于遥感双层模型的宝鸡峡灌区日蒸散发估算

本文选取了陕西宝鸡峡灌区为研究区,基于遥感双层模型,选择2000-2011年不同季节典型日的TM 数据,辅以气象观测资料,估算了宝鸡峡灌区典型日蒸散发,分析灌区内日蒸散发的时空分布以及不同土地利用类型日蒸散发季节变化.结果表明,基于遥感双层模型估算半干旱区的日蒸散发是可行的.模拟典型日中,春季晴日灌区日蒸散发约为5.06mm、夏季约为5.36mm、秋季约为4.24mm、冬季约1.03mm,呈单峰型分布,有较好的季节变化特征;不同季节日蒸散发的空间分布差异较大,不同土地利用类型的日蒸散发季节变化特征相似,但略有不同.利用Penman-Monteith公式计算值结合作物系数验证日蒸散发估算精度,其中耕地和林地相对误差约为20%,相关系数R2>0.7,表明遥感反演的日蒸散发精度较高.      

黑河流域蒸散发分布的遥感研究

利用NOAA AVHRR资料，选取Priestley-Taylor公式作为计算蒸散发的模型，对黑河流域的蒸散发进行了研究，并利用有关资料对多种地表参数和蒸散发进行了验证，分析了蒸散发的时空分布特征．结果表明，对黑河流域蒸散发的遥感估算和一些地表生物物理参数的反演结果，与实测值基本吻合，说明文中所采用的方法估算蒸散发是可行的．寒漠、冰川、沙漠和戈壁等植被条件较差的地区的蒸散量极低．弱水三角洲和古日乃湖盆作为下游植被较好的地方其蒸散量有别于周围地区．中游绿洲的蒸散量与绿洲发展程度具有密切关系．河流两岸天然绿洲，明显与周围沙漠和戈壁区分开来．高覆盖度草地和沼泽蒸散量最高，其次为中覆盖度草地和林地．     

近20年来黄土高原蒸散发变化规律及其驱动因素

由于气候变化与人类活动的影响,黄土高原蒸散发(evapotranspiration)及其组分发生了显著变化,进而影响了流域水文过程及其水资源可持续利用。该文基于多元数据融合,采用变化趋势分析和多元回归残差分析等方法,分析了2001—2020年黄土高原蒸散发及其组分的变化特征,以及其对气候变化和人类活动的响应机理。结果表明,2001—2020年黄土高原蒸散发年均增长2.869 4 mm(R²=0.384 6),影响其变化的因子主要有非植被下垫面、饱和水汽压差和降雨,贡献率分别为23.47%、21.31%和12.22%;植被蒸腾呈增长趋势,且占比增加,年均增长3.716 5 mm(R²=0.527 1),影响其变化的因子主要有非植被下垫面、饱和水汽压差和植被,贡献率分别为22.13%、19.43%和15.86%;截留蒸发也呈增长趋势,年均增长0.354 mm(R²=0.694 6),且占比增加,影响其变化的因子主要有非植被下垫面、植被和饱和水汽压差,贡献率分别为22.24%、13.85%和12.47%;土壤蒸发呈下降趋势,年...     

基于SEBS-METRIC方法的黑河流域中游地区农田蒸散

使用涡度相关蒸散数据验证表明SEBS-METRIC方法可以用来估算黑河流域中游地区作物农田蒸散.结果显示:黑河流域中游地区作物生长季内ET总量空间差异大(398~709 mm,平均567 mm).在作物不同生长阶段,ET在时间和空间上变化剧烈.在区域平均水平上,生长初期、生长中期1、生长中期2和生长后期的ET占全生长季ET总量的比例分别为10.24%,29.44%,47.11%,13.21%,各生长阶段区域平均日ET依次为1.45,3.28,3.52,2.08 mm/d.ET月份变化明显,3月最小,4,5月迅速增大,6月达到生长季的蒸散高峰,7,8月有所降低,维持在一定水平,9月作物进入生长末期,迅速降低.     

外界胁迫作用下塔里木河流域径流变化响应的敏感性

采用Pettitt检验法及累积距平等方法相互验证,合理地将历史长序列划分确定为基准期(1960—1971年)、改变期Ⅰ(1972—1985年)及改变期Ⅱ(1986—2015年)。采用基于Budyko假设的Choudhury公式和水量平衡方法,计算分析塔里木河流域径流变化对外界气候变化和人类活动的响应敏感性及其敏感性系数的空间分布。研究表明:(a)径流变化对人类活动的敏感性较高。(b)降水增加对径流增加起促进作用,而潜在蒸发和下垫面参数增加使径流减少;自基准期到改变期Ⅱ,径流变化对降水、潜在蒸散发和下垫面参数的敏感性系数显著增加,在改变期Ⅱ敏感性系数分别为1.26、-0.26、-1.88。(c)敏感性系数空间分布存在差异性,流域中下游敏感性系数较上游敏感性系数高。(d)根据径流变化的敏感性及时采取应对措施对流域水资源开发利用与调配管理具有积极作用。     

联合TM和NOAA数据研究黄河三角洲地表蒸发(散)量

不同类型下垫面水热传输机制不同,利用专题地图(TM)数据将黄河三角洲分为植被覆盖区域、裸地和水面3类计算区域,结合NOAA数据,根据SEBS(surface energyba lance system)模型并适当修改,分别建立植被、裸地和水面蒸发(散)模型,依据模型计算了黄河三角洲区域蒸发(散)量。黄河三角洲蒸发(散)量较高,2002年农田平均蒸发(散)量814mm,湿地平均蒸散量为843mm,裸地蒸发量变化较大,平均为637mm,与地表湿润程度有关。计算的冬小麦、棉花蒸散量基本接近其需水量;遥感方法计算结果与点上观测结果比较接近,说明计算结果符合实际。     

Silurian to Devonian foreland basin in the south edge of Tarim Basin

Based on the theory of plate tectonics, combin-ing with the isotopic dating of ophiolite, igneous and volcan-ics, geochemical test, rare earth element analyze and seismicinterpretation, this paper studies the pre-Carboniferous tec-tonics and sedimentary formation of the south edge of theTarim Basin and proves that there exists the Kunlun Oceanunder tensional tectonics during the Sinian and Cambrian inthe south edge of the Tarim Plate. After that, due to the colli-sion orogenesis, there formed the peripheral foreland basinin the south edge of Tarim. The Upper Silurian and Devo-nian molasses sedimentary system superposed on the Sinianand Middle Silurian passive margin flysch sedimentary sys-tem and formed the bivariate structure of the foreland basin.And at the same time, based on the field geology and seismicinterpretation, we have identified that the formation of theSilurian and Devonian have the character of half depositwhich shows thick in the south area and thin in the north,and the pre-Carboniferous thrust compression tectonics re-mained in the foreland thrust belt, which further demon-strates that there existed the Silurian and Devonian periph-eral foreland basin on the south edge of the Tarim Basin.     

塔里木盆地志留系沉积体系及分布特征

根据现代沉积学和层序地层学理论 ,对塔里木盆地志留系大量的岩心、测井和地震资料进行了综合研究。结果表明 ,研究区志留系可以划分成 2个沉积层序 ,又可分为 3个沉积体系 :(1)发育较高成分和结构成熟度的冲洗层理和前积序列的滨岸沉积体系 ;(2 )生物扰动构造发育的砂泥岩不等厚间互的滨外陆棚和斜坡沉积体系 ;(3)具平缓地势缺乏障壁岛的碎屑潮坪沉积体系。详细分析了这些沉积体系的岩性序列、沉积构造及粒度概率等沉积特征 ,建立了研究区碎屑海岸和碎屑潮坪沉积模式 ,确定了不同沉积相的平面分布规律。结果显示满加尔坳陷草 1井区为盆地的沉积中心。根据该区沉积相与生储盖层之间的关系 ,探明了塔北南斜坡滨岸砂岩和塔中北斜坡砂坪砂岩是今后勘探的有利地区。     

塔里木河流域遥感影像数据库系统的设计和建立

目的 采用当前非常流行的数据仓库技术管理塔里木河流域海量遥感影像、背景数据，实现塔河流域管理的数字化、信息化。方法 采用当前流行的数据仓库管理技术，按照空间数据-属性数据一体化、多源数据无缝集成及基于C／S结构和关系数据库3层体系结构的设计思想，将塔里木河流域遥感信息、空间地理信息、多专题信息、社会经济信息，以及多媒体和元数据等各类信息进行集成建库。结果 实现了多类型、多尺度的海量遥感影像、空间地理等基础数据的无缝集成和统一管理。结论 综合使用遥感、地理信息系统、数据库等技术，建立基于动态监测与管理的生态环境信息系统，具有明显的工程优势和技术优势。     

1961—2013年塔里木河干流流域潜在蒸散发动态变化及其定量气候驱动

为研究气候变化对塔里木河干流流域潜在蒸散发的影响。选取塔里木河干流流域内10个气象站1961—2013年逐日地面气象数据,运用气候倾向率、Mann-Kendall非参数检验和优势分析方法分析塔里木河干流流域不同时段潜在蒸散发动态变化及其定量气候驱动。结果表明：1961—2013年,塔里木河干流流域年、季潜在蒸散发均呈减少趋势,以1976年前冬季减幅最大,1976年后春季增幅最大,1976年为年潜在蒸散发的突变点。塔里木河干流流域年平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度和降水量均极显著增加,日照时数极显著减少,且1976年前平均气温、最高气温、最低气温和日照时数的减幅均小于1976年后的增幅,1976年前相对湿度和降水量的增幅均小于1976年后的增幅。塔里木河干流流域潜在蒸散发的变化是由多种气象因子综合作用的结果,日照时数是年、季潜在蒸散发减少的主要气候驱动因子。1976年前,春、夏、冬、年潜在蒸散发的减少主要受日照时数的减少控制为主,贡献率分别为100.00%、67.56%、51.41%和52.20%,秋季潜在蒸散发的增加主要受日照时数的增加控制为主,贡献率为45.62%;1976年后...     

Tectonic types and evolution of Ordovician proto-type basins in the Tarim region

The Ordovician system is an important target for exploration in the Tarim Basin. Restoration of the Ordovician tectono-depositional environment is a key basis for the study of the structural development history in Tarim block and the prediction of the favorable Ordovician reservoir belts （zones）. Based on the surrounding tectonic settings, the litho-facies and sedimentary fill, the palaeo-geography, palaeoclimate and palaeo-ecology, and the structural deformation and magmatic eruptions, in this paper we combine the sedimentary fill in the basin with the development of the surrounding orogenic belts and re-build the proto-type basins of the different Ordovician periods. During the Ordovician period, the Tarim region was characterized by the composite of the interior cratonic depression with the peripheral cratonic depression. The interior cratonic depression in the central and western parts is mainly the deposiUonal area of the platform facies while the peripheral cratonic depression in the eastern part is mainly the zone of deepwater basin facies, with the slope acting as the transition belt between them. During the Late Ordovician period, the closure of the Northern Kunlun Ocean and destruction of the trench-arc-basin system in the Altyn Tagh region put the southern part of the Tarim block under com- pression and uplifting and turned the central and western parts of the carbonate platform into the mixed deposiUonal continental shelf. The eastern region of the basin had the over-compensated flysch sedimentation with huge thickness, marking the drastic turn of the basin nature. The basin tectonic framework turned to the south-north differentiation of the Silurian period from the east-west differentiation of the Ordovician period.     

Abnormal high pressure in Kuqa foreland thrust belt of Tarim basin: Origin and impacts on hydrocarbon accumulation

Following analyses of the abnormal high pressure distribution characteristics, based on the geological characteristics, tectonic stress field and physical simulation, we investigated the formation mechanisms of abnormal high pressure and its impacts on hydrocarbon accumulation in the Kuqa foreland thrust belt. The abnormal high pressure appears at the bottom of the Paleogene and obviously exists in the Triassic and Jurassic. However, the pressure coefficient in the Triassic and Jurassic is lower than that in the Cretaceous and at the bottom of the Paleogene. Horizontally, the abnormal high pressure distribution is characterized by E-W orientation zoning. The maximum pressure coefficient lies in the Kelasu-Dongqiu-Dina tectonic zones in the center of the Kuqa foreland thrust belt and decreases away from the tectonic zones. The formation of abnormal high pressure was mainly related with the intense tectonic compression in the Early Pleistocene time, and tectonic uplifting, undercompaction and hydrocarbon generation were secondary factors contributing to abnormal high pressure. Under the rapid and intense tectonic compression in the Early Pleistocene, the rock framework firstly undertook 1/4 of the compression stress and the other was borne by the pore fluids. Due to the presence of great seal of gypsum-salt or gypsum-mudstone beds in the Paleogene, the pressure of pore fluids increased rapidly and led to the abnormal high pressure in the Kuqa foreland thrust belt. The abnormal high pressure has important impacts on hydrocarbon accumulation. It is one of the necessary conditions for formation of large oil and gas fields in the Kuqa foreland thrust belt.     

塔里木盆地煤显微组分显微傅里叶红外光谱特征及意义

应用显微红外光谱技术,对塔里木盆地侏罗纪煤中有代表性的3种组分角质体,镜质体、丝质体在不同热模拟温度下的结构组成变化特征进行了研究,结果表明：角质体结构组成中含有较丰富的长链脂族结构,而芳香结构和含氧官能团的含量则相对减少;与此相反,丝质体结构组成中芳香烃占绝对优势,而脂族结构含量则很少,镜质体结构组成介入体和丝质体之间,含有较多的短链脂族结构和芳香结构。据此推断,角质体具有高的生烃潜力,是一种倾油组分;镜质体生烃潜力中等,是一种倾气组分,但也可以生成一定数量的液态烃;丝质体生烃潜力很小,对煤成烃的贡献微不足道,另外,随热模拟温度的升高,3种组分中的脂族结构和含氧官能团都呈现明显的由强到弱的变化,而芳香结构比较稳定,在整个生烃热演化过程中则呈现芳环缩合度增加芳烃相对富集的趋势。由此说明,煤生烃过程主要是一种脂族结构和含氧基团不断脱落,芳香结构不断缩聚的过程。