耦合ENVI-met与RAPID模型模拟3维异质植被场景亮温分布

作     者：王冰 黄华国 王景旭 连君 解潍嘉 WANG Bing;HUANG Huaguo;WANG Jingxu;LIAN Jun;XIE Weijia

作者机构：北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 

出 版 物：《遥感学报》 (NATIONAL REMOTE SENSING BULLETIN)

年 卷 期：2020年第24卷第2期

页      面：126-141页

核心收录：

学科分类：0303[法学-社会学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0705[理学-地理学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0706[理学-大气科学] 0813[工学-建筑学] 0703[理学-化学] 0704[理学-天文学] 0833[工学-城乡规划学] 

基　　金：国家自然科学基金(编号:41571332). 

主　　题：遥感 ENVI-met模型 RAPID模型 LST 热辐射方向性 异构植被场景 

摘      要：遥感地表温度产品(LST)对陆面过程和全球与区域气候变化研究具有重要价值。但是当前卫星遥感观测到的地表温度分辨率较粗,多为混合像元,有明显的角度效应和时空变化特征,严重影响陆面过程等研究的应用精度。为定量评估3维异质性场景对亮度温度分布的影响,本文基于再分析资料,耦合3维小气候模型ENVI-met和3维热辐射传输模型RAPID,开展了地表3维温度场的模拟。研究以全球数值预报产品NCEP来提供ENVI-met所需的边界条件,分别进行了异质性植被场景的亮温水平分布和热辐射方向性模拟试验。在水平分布模拟研究中,基于机载G-LiHT数据(光学影像、激光雷达数据、LST产品)提供3维场景构建输入参数和温度场验证数据,并以美国某湿地区域的6个不同异质性场景为例进行了模拟与验证;在热辐射方向性的模拟研究中,基于机载WiDAS多角度多光谱数据构建了3维场景,并以黑河地区的2个异质性场景为例进行了模拟与验证。结果显示:(1)星下点亮温模拟值在水平分布上与G-LiHT的LST亮温值较为接近(标准误差RMSE为1.1 K),说明耦合模型能有效模拟不同空间异质性下的亮温分布。其中,裸土模拟误差最大(2.31 K),两种行播作物方向的模拟误差均小于1.2 K,道路宽度对模拟结果有影响(约为1 K);(2)耦合模型的多角度模拟结果与方向性亮温随视角的变化规律相一致,但变化速率和大小存在着差异。本文的模拟方法可以用于预测卫星过境时刻地表的热辐射方向性。