双源蒸散发模型的改进及优化

作     者：刘红娟 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏国孝

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 0706[理学-大气科学] 

主      题：能量变化特征 P-TSEB模型、SW模型的性能评价 模型优化 

摘      要：本文对双源蒸散发模型进行改进及优化,有助于从理论上理解植被-大气相互作用,也有助于模拟对天气、气候和水资源利用和管理的影响。蒸散发模型对不准确的近似算法很敏感,这可能导致模型模拟的结果出现较大偏差,并且模型对能量不平衡、冠层和地表之间能量相互作用也非常敏感,这也会对模型模拟结果有较大的的影响。因此,本文基于Vallis等人在2019年提出的Clausius-Clapeyron关系的近似,对Shuttleworth-Wallace(简称SW)模型进行改进,提出并联的双源能量平衡模型,简称P-TSEB模型,本文还考虑了玉米农田能量不平衡和土壤-冠层能量相互作用来提高模型的性能,在能量平衡方程中引入了能量不平衡修正项(αR)和能量相互作用修正项(βR),并且利用DREAM算法约束了模型中的大部分参数、能量修正项。主要结论如下:(1)玉米农田能量通量各平衡分量的日变化基本呈现“单峰变化的趋势,日变化特征明显,并且净辐射(R)、气温(T)、RH是影响潜热通量(LE)的重要因素之一。(2)大满站玉米农田生态系统的地表能量闭合度为0.73,能量不闭合率为0.27,能量不闭合可能对模型的模拟精度产生了一定的影响。(3)在校准期和验证期,P-TSEB模型对潜热通量的模拟性能优于SW模型,模拟值与实测值的逐日变化规律基本一致。(4)在P-TSEB模型、SW模型中加入能量不平衡修正项(αR)和能量相互作用修正项(βR),并利用DREAM算法进行参数优化,模型中的多数参数和能量修正项受到更好的约束,出现某一值的频次提高,参数的不确定性降低,并且能量修正项α和β的加入使得模型的一些关键参数受到更好的约束。(5)在P-TSEB模型、SW模型中引入能量不平衡修正项(αR)和能量相互作用修正项(βR),提高了模型性能。