卫星遥感估算与数值模拟黄河源区土壤湿度的比较研究

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中文摘要：本文利用欧洲环境卫星（ENVISAT）上搭载的高级合成孔径雷达（ASAR）在交叉极化模式(APP)下2009年8月9日和10月6日的数据，估算了青藏高原东北部玛曲地区土壤湿度。其中，裸土或植被覆盖较少的地区采用的几何光学模型（Geometry Optics Model，GOM）估算土壤湿度，植被覆盖度较大的区域利用“水-云”模型处理植被对后向散射系数的影响，取得了较好的结果。遥感估算的土壤湿度值与地面观测值之间的均方根误差RMSE＜0.5，决定系数R2＞0.82，并与荷兰自由大学提供的AMSR-E土壤湿度产品进行了对比。利用美国普林斯顿大学的1961-2010年3小时一次、1°×1°的大气强迫场资料驱动陆面过程模式CLM4.0(Common Land Model)对黄河源区的土壤湿度进行了模拟试验，并利用地面观测资料进行了验证，同时还与荷兰自由大学提供的AMSR-E降轨土壤湿度产品进行了对比分析。结果表明，CLM4.0能较好的模拟黄河源区土壤湿度，但是仍需要进一步改进。主要结论如下: (1) ASAR数据估算的黄河源区玛曲地区土壤湿度值与地面观测的土壤湿度值一致，比AMSR-E产品的土壤湿度值高，ASAR数据估算的黄河源区土壤的体积含水量在0.20-0.55 m3/m3之间。 (2) ASAR估算土壤湿度受地形的影响较大，在陡峭的山坡估算的土壤湿度值偏大，在阴影地区土壤湿度值较小，平坦地区遥感估算值与地面观测值比较一致。遥感估算的曼日玛湿地土壤湿度较高，与实际情况一致，但是四川若尔盖湿地却为低值区，与实际情况差异较大。 (3) CLM4.0模拟结果能够再现黄河源区土壤湿度从东南向西北逐渐递减的趋势。CLM4.0模拟的土壤湿度较地面观测值和AMSR-E土壤湿度产品偏低。 (4) CLM4.0模拟的土壤湿度的准确度依赖于大气强迫场数据和模式中物理过程的描述，并且陆面数据中的土壤有机质(ORGANIC)以及土壤质地等数据的空间分辨率及分布状况对模拟的土壤湿度结果影响比较大。改进陆面参数后提高了模拟土壤湿度的准确度。 (5)与CLM4.0模拟的土壤湿度和AMSR-E的土壤湿度产品相比，利用ASAR数据估算的土壤湿度更能显示出细微的空间分布及变化，但是受地形和后向散射系数的影响较大，导致估算的土壤湿度存在很多奇异值，估算方法仍然需要进一步改进。CLM4.0能够获得长时间的区域土壤湿度的分布状况以及变化趋势，但是CLM4.0模拟的黄河源区的土壤湿度的与观测值之间存在一定的偏差，需要进一步改进。

作者：

何媛

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关键词：

土壤湿度黄河源区地面观测卫星遥感估算数值模拟

授予学位：

硕士

学科专业：

气象学

导师：

文军

学位年度：

2013

学位授予单位：

中国科学院大学

语种：

中文

中图分类号：