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松原地表通量遥感反演及与下垫面关系分析
摘要
地表通量是地球水循环、能量平衡以及气候变化等重要研究领域的核心之一。随着遥感技术的不断发展和应用，遥感反演成为了地表通量研究中的一种重要手段。本文采用MODIS遥感数据，基于两种不同的反演方法，分别计算了松原地区的地表通量，并对其进行了详细的分析，并尝试将地表通量与下垫面关系联系起来，为地表通量研究提供了一定的参考。
关键词：松原地区；地表通量；遥感反演；下垫面
摘要译文
SurfacefluxisoneofthecoreissuesinresearchfieldslikeEarth’shydrologiccycle,energybalanceandclimatechange,etc.Withthecontinuousdevelopmentandapplicationofremotesensingtechniques,remotesensinginversionhasbecomeoneoftheimportantmethodstostudysurfaceflux.Inthispaper,basedontwodifferentinversionmethodsandMODISremotesensingdata,thesurfacefluxofSongyuanareawascalculatedandanalyzedindetail.Meanwhile,weattemptedtolinksurfacefluxwithunderlyingsurface,whichcouldofferacertainamountofreferencetosurfacefluxresearch.
Keywords:Songyuanarea;surfaceflux;remotesensinginversion;underlyingsurface
引言
地表通量是地球上水循环、能量平衡等一系列复杂物理、气候、水文等过程的重要指标之一，在气候变化、天气预报等方面具有广泛的应用价值。传统的地表通量测量方法大多依赖于地面站和有人员操作的设备，存在人力、时间、空间等各种限制因素，同时也受下垫面特性、地形地貌等因素的影响，因此难以全面覆盖复杂的地表应用环境。近年来，随着遥感技术的不断发展和应用，利用遥感技术实现地表通量的反演成为了一种新的手段，具有非常大的潜力和应用前景。
地表通量的反演方法主要可以分为基于能量平衡法和基于质量平衡法两种。其中，基于能量平衡法的方法又分为基于积分法和基于分离法两种，相对而言，基于积分法的方法计算精度较低，且只能在较简单的场景下运用，这里着重介绍基于分离法的方法。基于分离法的方法主要利用周期性较强的太阳辐射和地球辐射特性，分别对热通量和水汽通量进行反演。该方法具有计算精度高、适用场景广等特点，因此在地表通量反演中受到了广泛的重视。
松原地区位于吉林省中北部，是东北地区最大的农业区之一。本研究利用MODIS遥感数据，运用地表能量平衡方程，基于两种不同的反演方法，计算了松原地区的地表通量，分析了其时空变化特征和下垫面因素的影响，以期对地表通量研究提供一定的参考。
方法
1.数据来源及处理
本研究所采用的遥感数据为MODIS数据，时间范围为2007年5月至8月，数据内容包括地表温度LST、大气温度、总辐射、水汽含量等。
在反演计算之前需要先进行数据处理，包括亮温及辐射的反演、临界地表温度的估算、地表状况的准确定义等。其中亮温和辐射的反演采用了SST（Split-windowAlgorithm）算法进行，临界温度的估算采用的是SRTM（ShuttleRadarTopographyMission）数据和温度谱方法。
2.地表通量的反演
本文采用两种不同的方法进行地表通量的反演，即SEBS（SurfaceEnergyBalanceSystem）方法和CASA（Carnegie-Ames-StanfordApproach）方法。
SEBS方法主要基于能量平衡方程，通过计算表面能量收支计算得到水汽通量、热通量等地表通量指标。该方法具有计算精度高、适用范围广等特点，适用于不同下垫面条件下地表通量的反演，且该方法已在多个地区得到了广泛的应用。
CASA方法则是一种基于Budyko水热平衡假设的方法，其原理是以地表水热平衡为基础，利用侧向归一化植被指数（LNCVI）来计算植被覆盖范围，进而反演地表通量。CASA方法除了能够反演地表热量和水汽通量，还可以反演植被生长情况、土壤含水量等信息，因此被广泛应用于地表通量和生态环境等方面的研究。
3.下垫面类型及使用
松原地区的下垫面类型主要包括耕地、草地、森林等。根据不同的下垫面特性，可以对地表通量的反演方法、参数以及结果进行不同的选择和应用。
在本研究中，选择耕地、草地、森