基于大孔径闪烁仪LAS测定农田显热通量的不确定性分析.PDF

第２５卷　第１１期 地球科学进展 Ｖｏｌ．２５　Ｎｏ．１１ ２０１０年１１月 ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥ Ｎｏｖ．，２０１０ 文章编号：１００１８１６６（２０１０）１１１１９９０９ 基于大孔径闪烁仪（ＬＡＳ）测定农田 显热通量的不确定性分析 １ １ ２ １ １ １ １ 朱治林 ，孙晓敏 ，贾媛媛 ，温学发 ，张仁华 ，袁国富 ，唐新斋 （１．中国科学院地理科学与资源研究所，生态系统网络观测与模拟重点实验室，北京　１００１０１； ２．中国科学院光电研究院对地观测技术与应用研究部，北京　１０００８０） 摘　要：显热通量是反映地—气间能量交换强度的重要指标。随着涡度相关（ＥＣ）技术的快速发 展，点尺度的显热通量测量已经变得比较容易和准确可靠，像元尺度（公里尺度）的显热通量的地 面测量成为连接遥感反演和地面验证尺度扩展的一个重要环节。大孔径闪烁仪（ＬＡＳ）是目前唯一 一种可直接用于像元尺度上显热通量测量的仪器。为了研究该仪器在使用过程的问题，比较了用 ２种方法同时在禹城农田上观测的显热通量，重点分析了两者之间产生误差或不确定性的原因。 初步研究表明： 无论白天还是夜间，用大孔径闪烁仪（ＬＡＳ）测量像元尺度上的显热通量是可行 ① 的，与涡度相关方法得到的结果总体相关性比较好，日变化趋势非常一致。 ＬＡＳ与ＥＣ对比观测 ② 表明：白天显热通量较小时，Ｈ 比Ｈ 偏大，白天显热通量较大时，Ｈ 比Ｈ 小；当显热通量由小 ＬＡＳ ＥＣ ＬＡＳ ＥＣ 变大时，其平均绝对误差越来越大，相对误差越来越小。 由于下垫面的非均匀性，风速风向变化 ③ 将会改变通量贡献区（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ），从而造成２种结果出现偏差。另外，波文比、零平面位移和地表粗 糙度等的不确定性都可能影响ＬＡＳ的观测结果。 关　键　词：大孔径闪烁仪（ＬＡＳ）；涡度相关；显热通量；像元尺度（公里尺度）；农田 中图分类号：Ｐ４０４　　　文献标志码：Ａ 近十几米到几百米，最多可以到几公里内（与仪器 １　引　言 高度、风速风向等有关），并且还要求下垫面相对均 ［２，３］ 地表显热通量是地表水热平衡的重要组成部 匀一致 。 分，是反映地—气间能量交换强度的一个重要指标。 随着全球气候变化等环境问题越来越受到关 显热通量不仅影响区域的热量收支，而且对地区的 注，科学家和决策部门需要了解更大范围内（如区 水分循环也产生深刻影响。常规用于测量局地地表 域，全球）的水热平衡。由于实际下垫面的复杂性 显热通量的方法有许多，例如波文比—能量平衡法、 和非均匀性，仅仅靠有限的一些点尺度的观测来简 空气动力学法和涡度相关仪法和表面温度—阻抗法 单推算更大范围的通量显然有很大误差，也不能满 ［１］ 等 。特别是由于涡度相关技术的快速发展，在局 足目前科学研究的需要。就目前而言，利用遥感模 地进行显热通量的观测已经变得比较容易和相对准 型结合遥感观测数据是实现由点到面进行尺度扩展 确可靠。但这类方法所能代表的范围一般是测点附 的最有效方法。但遥感本身并不能直接测量下垫面  　收稿日期：２０１００３１６；