利用改进的MOD16模型估算区域蒸散发

作     者：刘素华 韩宇平 张仁华 Liu Suhua;Han Yuping;Zhang Renhua

作者机构：华北水利水电大学水资源学院郑州450046 河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室郑州450046 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第12期

页      面：145-153页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0706[理学-大气科学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0701[理学-数学] 

基　　金：河南省高等学校重点科研项目(20A170011)。 

主　　题：蒸散发 模型 遥感 归一化水指数 土壤水分 

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。