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基于互补相关理论的青藏高原蒸散发时空变化及其影响因素

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生态学报 2024年第12期44卷 5024-5039页

作者：余文君赵林李艳忠南卓铜赵拥华南京信息工程大学水文与水资源工程学院南京210044 南京信息工程大学地理科学学院南京210044 南京师范大学地理科学学院南京210023 中国科学院大学西北生态环境资源研究院兰州730000

蒸散发在陆地水热循环过程中起着重要的纽带作用,青藏高原(QTP)因独特的地理环境,其蒸散发研究受到极大的关注。基于0.05°分辨率的气象格网数据集和MODIS遥感数据,利用互补相关理论估算了2002—2019年青藏高原逐日蒸散发,探讨了蒸散发... 详细信息

蒸散发在陆地水热循环过程中起着重要的纽带作用,青藏高原(QTP)因独特的地理环境,其蒸散发研究受到极大的关注。基于0.05°分辨率的气象格网数据集和MODIS遥感数据,利用互补相关理论估算了2002—2019年青藏高原逐日蒸散发,探讨了蒸散发的时空变化特征,及其与冻土类型、气象要素的关系。结果表明:(1)互补相关理论在青藏高原地区估算的蒸散发结果是可靠的。(2)青藏高原2002—2019年平均蒸散发量约371.54 mm/a,具有明显的季节性差异,主要集中在夏季;蒸散发在青藏高原呈现出东南向西北递减的空间分布特征,趋势变化上在东部呈增加趋势,而西部呈减少趋势;蒸散发稳定性的空间差异显著,波动强度表现出从东南向西北递减的趋势。(3)蒸散发量与冻土类型空间分布密切相关,冻土水热状态越稳定,蒸散发量越小。(4)气象要素对蒸散发时空变化的影响具有明显的差异性,蒸散发对净辐射敏感性最高,风速的相对变化对蒸散发变化的贡献最大。本文结果加强了气候变化背景下青藏高原水循环的响应机制的研究,为区域生态环境保护措施的制定提供了依据。

关键词：青藏高原蒸散发互补相关时空变化冻土

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互补相关理论在卫星遥感领域的应用研究

遥感学报 1999年第1期3卷 54-59页

作者：徐兴奎隋洪智田国良中国科学院遥感应用研究所

由于地球各种运动和纬度的不同，使能量的分布在时间和空间上明显不均一，导致大气、海洋、冰雪层、陆地和生物发生重大变化。在某些时间尺度上，此种影响的重要性甚至超过太阳活动本身变化对于地球系统的影响。地表温度、地表反照率、... 详细信息

由于地球各种运动和纬度的不同，使能量的分布在时间和空间上明显不均一，导致大气、海洋、冰雪层、陆地和生物发生重大变化。在某些时间尺度上，此种影响的重要性甚至超过太阳活动本身变化对于地球系统的影响。地表温度、地表反照率、潜热交换是刻划地气系统能量交换的３个重要参数，以中国华北地区为例，将互补相关理论应用于遥感领域，应用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ气象卫星资料，对互补相关模式中所需的反照率、表面温度，完全应用遥感数据反演；对互补相关理论中涉及到的大尺度平流参数、Ｐｅｎｍａｎ分式、辐射项等因子进行了订正，并将互补相关理论应用于流域、湖泊、区域农田蒸发的计算中。

关键词：互补相关大尺度平流参数平衡温度卫星遥感

基于互补相关原理的三江平原蒸散发时空变化规律分析

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中国农村水利水电 2024年第4期 58-66页

作者：李宇琪黄鹏宋长虹徐阳章策崔远来罗玉峰武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 黑龙江省水利投资集团有限责任公司黑龙江哈尔滨150080 内蒙古自治区水利科学研究院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区兴安盟水利局内蒙古乌兰浩特137599

研究蒸散发的变化对灌溉水分管理和水资源利用有重要作用。三江平原是中国重要的农业区,灌溉用水量巨大。研究的目的是探讨三江平原蒸散发的变化趋势,为水资源可持续发展提供科学依据。研究选用了3种基于互补相关原理的蒸散发模型,比较... 详细信息

研究蒸散发的变化对灌溉水分管理和水资源利用有重要作用。三江平原是中国重要的农业区,灌溉用水量巨大。研究的目的是探讨三江平原蒸散发的变化趋势,为水资源可持续发展提供科学依据。研究选用了3种基于互补相关原理的蒸散发模型,比较了其在估算三江平原蒸散发(ET_A)时的精度,并根据水量平衡方程对蒸散发模型进行参数调整,最终选择精度最高的模型用于估算1960-2020年三江平原ET_A。研究采用了多种分析方法,Mann-Kendall检验和反距离权重法用于讨论ET_A时空变化规律,相关系数和单因素敏感性分析法用于讨论气象因素对ET_A的影响。结果表明,使用原始参数值的3种蒸散发模型在估算ET_A时误差较大,在对3种模型的参数进行调整后,互补相关陆面蒸散模型表现出更高的准确性,成为估算三江平原ET_A的最优模型;三江平原年ET_A在61年间处于显著上升趋势,线性增长速率为0.4mm/a,夏季ET_A的变化趋势与年ET_A一致,其余季节的ET_A变化趋势不同,夏季ET_A的上升是影响年ET_A上升的最主要因素;ET_A的空间分布不同,多年平均值和季节平均值集中出现在三江平原的中部区域,三江平原东部ET_A的上升速率快于中部和西部区域;最低气温与ET_A的相关性最强,风速与ET_A的相关性最弱,ET_A对气温变化敏感,最高气温的变化对ET_A的影响程度最大。

关键词：蒸散发互补相关时空变化三江平原

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

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长江科学院院报 2018年第7期35卷 25-29页

作者：化环环邱新法曾燕南京信息工程大学地理与遥感学院南京210044 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 江苏省气候中心南京210009

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在... 详细信息

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961—2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。

关键词：实际蒸散分布式模拟互补相关时空变化乌江流域

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互补相关陆面蒸散发模型及其应用

水文 1988年第2期 8-13页

作者：石玉波刘克岩河北省水文总站河北省水文总站

陆面蒸散发的估算在流域水资源规划管理、水循环以及区域水量平衡当中十分重要。但是,由于其影响因素众多,机理复杂,使得陆面蒸散发量的定量计算迄今尚无公认的解决办法。最近,加拿大的F.I.莫顿在多年从事蒸散发研究的基础上,提出了一... 详细信息

陆面蒸散发的估算在流域水资源规划管理、水循环以及区域水量平衡当中十分重要。但是,由于其影响因素众多,机理复杂,使得陆面蒸散发量的定量计算迄今尚无公认的解决办法。最近,加拿大的F.I.莫顿在多年从事蒸散发研究的基础上,提出了一种独立估算陆面蒸散发量的方法——互补相关法。这种方法成功地避开了复杂的“土壤—植物”系统,只以常规气象资料作为输入,可输出不同时段的陆

关键词：互补相关互补相关模型陆面蒸散河北平原陆面蒸散发量

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灌溉对景泰灌区年潜在蒸散量的影响

水科学进展 2010年第3期21卷 364-369页

作者：韩松俊刘群昌胡和平杨大文中国水利水电科学研究院水利研究所北京100048 清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

基于蒸散发互补相关原理,定量分析和预测了引黄灌溉发展对甘肃景泰灌区年潜在蒸散量的影响。景泰灌区从1972年开始引黄灌溉,年蒸发皿蒸发量和潜在蒸散量随着灌溉引水消耗的增大而减小,其中空气动力学项下降的趋势非常明显,潜在蒸散量的... 详细信息

基于蒸散发互补相关原理,定量分析和预测了引黄灌溉发展对甘肃景泰灌区年潜在蒸散量的影响。景泰灌区从1972年开始引黄灌溉,年蒸发皿蒸发量和潜在蒸散量随着灌溉引水消耗的增大而减小,其中空气动力学项下降的趋势非常明显,潜在蒸散量的变化主要受到风速下降和相对湿度增大的影响,与引黄灌溉有密切关系。根据互补相关平流-干旱模型分析了年潜在蒸散量随灌区耗水量的变化规律,并在假定年降水量和年潜在蒸散量中辐射项保持多年平均值的情况下,预测了不同耗水量情景下的年潜在蒸散量。

关键词：灌溉潜在蒸散量互补相关气候变化

西北干旱和半干旱地区地表蒸发计算方法评估应用

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气候与环境研究 2011年第3期16卷 329-336页

作者：徐兴奎中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029

针对我国西北地区干旱和半干旱的气候特征,以及相对简单的地表覆盖特点,论证了互补相关模型计算西北地区蒸发量的可行性。通过中国科学院山东禹城试验站农田观测资料,分析了植被多样性分布对互补相关模型的影响。得出植被的多样性以及... 详细信息

针对我国西北地区干旱和半干旱的气候特征,以及相对简单的地表覆盖特点,论证了互补相关模型计算西北地区蒸发量的可行性。通过中国科学院山东禹城试验站农田观测资料,分析了植被多样性分布对互补相关模型的影响。得出植被的多样性以及植被物候变化的非同步变化是造成互补相关模型中关键参数——大尺度平流参数季节变化的重要原因。并利用遥感反演参数和气象台站观测数据计算了覆盖类型相对单一的西北地区蒸发。结果表明,蒸发与地表覆盖类型的空间分布一致,与气象台站20cm蒸发皿观测数据呈现空间互补特征,其季节变化与区域降水、温度和植被物候变化相吻合。

关键词：互补相关大尺度平流蒸发

珠江流域实际蒸散发的时空变化及影响要素分析

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热带气象学报 2014年第3期30卷 483-494页

作者：李修仓姜彤温姗姗王艳君邱新法南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/遥感学院江苏南京210044 国家气候中心北京100081

采用基于互补相关理论的平流-干旱模型,根据60个气象站1961—2010年气象资料,计算并分析了珠江流域实际蒸散发(ETa)的时空变化特征,通过对实际蒸散发的辐射能量项、空气动力学项与主要气象要素的相关分析,对珠江流域实际蒸散发的时空变... 详细信息

采用基于互补相关理论的平流-干旱模型,根据60个气象站1961—2010年气象资料,计算并分析了珠江流域实际蒸散发(ETa)的时空变化特征,通过对实际蒸散发的辐射能量项、空气动力学项与主要气象要素的相关分析,对珠江流域实际蒸散发的时空变化进行了归因研究。结果表明:(1)珠江流域多年平均实际蒸散发量为665.6 mm/a。1961—2010年,珠江流域实际蒸散发量呈明显的下降趋势,下降幅度为-24.3 mm/(10a)。夏秋季节实际蒸散发的下降对年际尺度实际蒸散发的下降具有明显的贡献。(2)珠江流域东南沿海地区年实际蒸散发量较高(大于690 mm),该区年实际蒸散发量呈现显著的下降趋势。流域中部有一条呈东北-西南走向的条带状实际蒸散发低值区,年均实际蒸散发量在630 mm以下,但该区域的时间变化趋势不明显。(3)气温日较差和日照时数的下降以及大气压的增加使得辐射能量项的下降,是造成实际蒸散发下降的主要原因;平均气温、最高、最低气温的上升使空气动力学项呈现增加趋势,从而在一定程度上贡献于实际蒸散发的下降。春秋冬三季平均风速的下降引起空气动力学项的下降趋势或减缓其增加趋势,反过来在一定程度上减缓了实际蒸散发的下降趋势。

关键词：互补相关 AA模型实际蒸散发时空变化珠江流域

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珠江流域实际蒸散发与潜在蒸散发的关系研究

大气科学学报 2016年第5期39卷 692-701页

作者：李修仓姜彤吴萍王艳君苏布达南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 国家气候中心北京100081 中国气象科学研究院北京100081

采用水量平衡模型和Penman公式分别计算了珠江流域七个子流域1961—2000年实际蒸散发(I_(ETa))和潜在蒸散发(I_(ETp)),并对供水条件变化下I_(ETa)与I_(ETp)的关系进行了定量化分析,对各子流域I_(ETa)和I_(ETp)关系的理论从属性进行判定... 详细信息

采用水量平衡模型和Penman公式分别计算了珠江流域七个子流域1961—2000年实际蒸散发(I_(ETa))和潜在蒸散发(I_(ETp)),并对供水条件变化下I_(ETa)与I_(ETp)的关系进行了定量化分析,对各子流域I_(ETa)和I_(ETp)关系的理论从属性进行判定,主要结论如下:1)珠江流域年实际蒸散发量远低于潜在蒸散发量,多数子流域I_(ETa)值不到I_(ETp)值的1/2。7个流域面积加权平均I_(ETa)为681.4 mm/a,I_(ETp)为1 560.8 mm/a。从蒸散发的变异性来看,则实际蒸散发I_(ETa)的变异性明显要高于潜在蒸散发I_(ETp)。2)东江、西江、北江、柳江和盘江等5个流域实际蒸散发I_(ETa)都与降水量呈现正相关关系,韩江、郁江两个流域I_(ETa)随降水变化的变化趋势不明显。各子流域的潜在蒸散发I_(ETp)与降水量呈现显著负相关关系。7个子流域平均情况下,随着降水量的增加,I_(ETa)呈现明显的增加趋势,而I_(ETp)呈现明显的下降趋势。3)通过对降水量P与实际蒸散发I_(ETa)及潜在蒸散发I_(ETp)的联合回归方程P-IET回归系数的T检验,判定韩江、柳江和盘江等三个子流域以及七流域面积加权平均I_(ETa)与P和I_(ETp)与P的关系满足理论意义上的严格互补相关;东江、西江、北江等三个流域I_(ETa)与P和I_(ETp)与P的关系满足"非对称"互补相关。4)基于极端干旱和极端湿润的边界条件,推导出非对称条件下的实际蒸散发互补相关理论模型。

关键词：实际蒸散发潜在蒸散发正比假设互补相关珠江流域