基于SEBS模型的蒸散发估算及生态需水研究——以香日德—柴达木河流域为例

作     者：程梦园 

作者单位：青海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹广超

授予年度：2022年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：SEBS模型 蒸散发 生态需水 香日德-柴达木河流域 

摘      要：蒸散发是地球水循环的关键过程,在水量平衡及能量平衡中起着举足轻重的作用,准确估算蒸散发在研究气候变化、水资源评估、农业用水效率等方面具有重要的应用价值。香日德-柴达木河流域地处柴达木盆地东南部,是青海省重要的农牧业生产基地,该流域主要的生态环境问题是香日德绿洲农业引水量过多,导致下游生态用水不足,生态环境脆弱。而流域蒸散发的估算可为当地水资源优化配置、改善生态环境及农牧业生产等提供重要参考。基于此,本研究使用MODIS数据、气象数据,基于SEBS模型,利用ILWIS、Arc GIS、SPSS、ENVI等软件计算出2011～2020年共120期研究区地表日蒸散量,并分析了其时空变化特征和影响因素。利用Penman-Monteith模型计算值、涡度相关仪观测数据对遥感蒸散量估算结果进行验证。最后将遥感估算结果与研究区植被类型数据相结合,利用蒸散发法计算研究区各植被类型的生态需水量,并分析了其时间变化特征。研究结果表明:(1)本研究通过Penman-Monteith模型计算值、涡度相关仪观测值与SEBS模型遥感估算值进行对比,遥感估算值与Penman-Monteith模型计算值的平均绝对误差为0.67 mm,遥感估算值与涡度相关仪观测值的平均绝对误差为0.88 mm,认为利用SEBS模型估算香日德-柴达木河流域的地表蒸散量具有一定的可行性。(2)2020年香日德-柴达木河流域月均蒸散量在年内变化中表现为先增加后减小的趋势,呈“单峰分布,在7月份出现最大值(5.34 mm),12月份出现最小值(0.95 mm),极差为4.39 mm;月均蒸散量变化具有明显的季节性,夏季(5.16 mm)春季(3.87 mm)秋季(2.58 mm)冬季(1.23 mm);从年际变化来看,在2011～2020年期间年蒸散量波动变化,整体呈上升趋势,2018年出现最大值(119.41 mm),2012年出现最小值(92.5 mm),多年年均蒸散量为100.28 mm。(3)2020年香日德-柴达木河流域月均蒸散量空间分布差异明显,月均蒸散量较高的区域位于研究区中部和西北部,较低的区域位于研究区东南部。月均蒸散量空间格局变化也具有季节性,春季月均蒸散量值较高的区域位于研究区中部及东南部的山脊处;夏季研究区东南部的山谷和中部的荒漠地区的月均蒸散量较低,其余区域均较高;秋季、冬季月均蒸散量空间分布格局与春季相似。(4)香日德-柴达木河流域地表蒸散量与降水、气温、日照时数、NDVI呈显著正相关,其中,各要素对地表蒸散量的影响显著性依次为:日照(R=0.98)气温(R=0.95)NDVI(R=0.71)降水(R=0.69)。(5)2020年香日德-柴达木河流域灌丛、草原、栽培植被、草甸、针叶林和高山植被的生态需水量年内变化相似,均为先增加后减小,呈现出“单峰分布的特征;六种植被类型的月均生态需水量大小依次为:草原(11.2亿m)草甸(8.27亿m)灌丛(1.93亿m)高山植被(1.38亿m)针叶林(0.29亿m)栽培植被(0.25亿m);从年际变化来看,2011～2020年各植被类型的生态需水量波动变化,呈现出先增加后减少,至2020年再次增加的趋势。