地表蒸散发(Evapotranspiration,ET)是连接着陆地能量平衡、水循环以及碳循环等的重要变量,地表蒸散发的准确获取有助于全球气候变化、作物估产、干旱监测等研究,并且对区域与全球的水资源规划管理具有重要的意义。遥感技术是监测蒸散发的有效手段,目前已经生产和发布了多种蒸散发遥感产品,然而,在真实性检验过程中,存在地表蒸散发遥感估算值与站点观测值的空间尺度不匹配问题,在异质性地表尤为严重。因此,在异质性地表,通过尺度扩展方法获取卫星像元尺度地表蒸散发相对真值十分关键。本研究利用站点观测数据,结合多源遥感信息,将地面单站点观测的蒸散发扩展至卫星像元尺度,获得了黑河流域卫星像元尺度地表蒸散发相对真值数据集。 以黑河流域地表过程综合观测网中15个站点(3个超级站和12个普通站)的涡动相关仪观测的地表蒸散发数据为基础,结合融合的高分辨率遥感数据(地表温度、植被指数、净辐射等)、大气再分析数据开展尺度扩展,获取卫星像元尺度地表蒸散发相对真值。分布图见图1。具体来说,首先进行地表水热状况空间异质性评价;其次通过直接检验和交叉检验对九种尺度扩展方法(基于Priestley-Taylor公式的方法、Penman-Monteith公式结合EnKF的方法、Penman-Monteith结合SCE_UA的方法、人工神经网络、贝叶斯线性回归、深度信念网络、高斯过程回归、随机森林以及直接把涡动相关仪观测值作为像元尺度相对真值)进行比较和分析,最终优选一种综合的方法(在均匀下垫面,直接采用涡动相关仪观测值;在中度和高度非均匀下垫面,采用高斯过程回归方法进行尺度扩展),获取了黑河流域15个主要下垫面的逐日卫星像元尺度地表蒸散发相对真值(2010-2016,空间分辨率为1km)。结果表明,卫星像元尺度地表蒸散发相对真值较为可靠。与像元尺度参考值(LAS观测值)相比,三个超级站的MAPE分别为1.57%、3.23%和4.59%,能够满足地表蒸散发遥感产品真实性检验的需求。所有站点信息和数据处理请参考Liu et al. (2018),尺度扩展方法请参考Li et al. (2021)。
刘绍民, 李相, 徐自为
采用黑河计划数据管理中心提供的每日四次常规气象观测数据集,包括13个站点。对逐日蒸发进行统计整理,计算逐个站点的2000-2009年多年逐月蒸发数据。对其进行空间平稳性分析,计算变异系数,若变异系数大于100%,则采用地理加权回归计算站点与地理地形因素关系,得逐月蒸发分布趋势;若变异系数小于等于100%,则采用普通最小二乘回归计算站点蒸发值与地理地形因素(经纬度、高程、坡度、坡向等)的关系,得逐月蒸发分布趋势;对去掉趋势后的残差采用HASM(High Accuracy Surface Modeling Method)进行拟合修正。最后将趋势面结果与残差修正结果相加即得1961-2010年黑河流域多年月平均蒸发分布。时间分辨率:2000-2009年多年月平均蒸发。空间分辨率:500m。
岳天祥, 赵娜
该数据集包含了通量观测矩阵中15测点(大满超级站)2012年5月27日至9月21日的大气水汽氢氧稳定同位素比值和通量数据集、玉米土壤和茎秆氢氧稳定同位素比值数据集;13测点航空遥感飞行时大气水汽氢氧稳定同位素比值数据集、13和15测点航空遥感飞行时玉米土壤和茎秆氢氧稳定同位素比值数据集。站点位于甘肃省张掖市盈科灌区农田内,下垫面均是玉米。15测点的经纬度是100.3722E,38.8555N, 13测点的经纬度是 100.3785E,38.8607N,海拔1552.75m。15测点采用大气水汽δ18O和δD比值和通量的原位连续观测系统进行连续观测,该系统两个进气口高度为玉米冠层上方0.5m和1.5m,采样频率为0.2Hz,进气口切换时间为2min,数据时间间隔为1hr;玉米土壤和茎秆水样品的采样频率为1~3d。13测点采用大气水汽δ18O和δD比值和通量的移动观测系统进行短期观测;大气水汽、玉米土壤和茎秆水样品的采样频率与航空遥感飞行相匹配。 15测点大气水汽氢氧稳定同位素比值和通量数据集的项目包括:Timestamp(时间,timestamp without time zone),Number(有效数据数量),δD of r1(下进气口δD,‰),δD of r2(上进气口δD,‰),δ18O of r1(下进气口δ18O,‰),δ18O of r2上进气口δ18O(‰),vapor mixing ratio of r1(下进气口水汽混合比,mmol/mol),vapor mixing ratio of r2(上进气口水汽混合比,mmol/mol),δET_D(蒸散δD,‰),δET_18O(蒸散δ18O,‰);15测点玉米土壤和茎秆氢氧稳定同位素比值数据集的项目包括Timestamp(时间,timestamp without time zone),Remark(处理:裸地土壤Ld=1;覆膜土壤Fm=2;父本土壤F=3;茎秆Xylem=4),δD(‰),δ18O(‰)。15测点土壤蒸发和植物蒸腾占蒸散比例的数据集的项目包括Timestamp(时间,timestamp without time zone),E/ET(土壤蒸发占蒸散比例,%),T/ET(植物蒸腾占蒸散比例,%)。植物蒸腾占蒸散的比例变异范围为53.6~99.8%,平均值(±标准偏差)86.7±5.2% 。土壤蒸发占蒸散的比例变异范围为0.2~46.4%,平均值(±标准偏差) 13.3 ±5.2%。 13测点航空遥感飞行时大气水汽氢氧稳定同位素比值数据集的项目包括Timestamp1(开始时间,timestamp without time zone),Timetamp2(结束时间,timestamp without time zone),Height(观测高度,cm),δD(‰),δ18O(‰)。13和15测点航空遥感飞行时玉米土壤和茎秆氢氧稳定同位素比值数据集的项目包括Timestamp(时间,timestamp without time zone),Remark(处理:裸地土壤Ld=1;覆膜土壤Fm=2;茎秆Xylem=4),δD(‰),δ18O(‰),Location(测点:13或15测点);缺失数据标记为-6999。 多尺度观测试验或站点信息请参考Liu et al. (2016),观测数据处理请参考Wen et al.(2016)。
温学发, 刘绍民, 李新
本数据来自天老池流域样地,该样地植被类型为草地、灌丛、祁连圆柏和青海云杉。 主要用自制的Lysimeter来观测青海云杉林林内的土壤蒸散发特征。 为流域蒸散发模型的发展提供基础数据。 每天的19:00左右利用精度为1g的电子称对内桶进行称量,如遇到降雨情况,观察渗漏桶内是否有渗漏水,如果有渗漏水应同时测量渗漏桶内渗漏水量。2011年观测时期为5月30日至9月10日;2012年观测时期为6月11日至9月10日。 观测仪器:1)标准20cm直径雨量筒量雨器。2)自制Lysimeter(直径30.5cm,桶高28.5)。3)电子天平(精度0.1g),用于观测自制Lysimeter的重量变化。
赵传燕, 马文瑛
本数据集包含了甘肃和青海省气象局提供的黑河流域常规气象观测数据。数据内容包含: 1)马鬃山、玉门镇、鼎新、金塔、酒泉、高台、临泽、肃南、张掖、民乐、山丹和永昌(甘肃省境内)的逐日降雨、日照、蒸发和风温湿观测(2、8、14和20时); 2)酒泉、 张掖、 民勤(甘肃省)和 格尔木 、都兰、 西宁(青海省)的高空风向 风速、温度、 高度和 温度露点差数据(时间:8时、20时;气压:850、 700、 600、 500、 400、 300、 250、 200、 150、 100和 50百帕)。 3)酒泉、肃南 、金塔、丁新、民乐、张掖、高台、山丹、临泽、永昌、民勤(甘肃省)和托勒、野牛沟、祁连、门源、西宁、刚察、湟源的地面温度、露点、气压、变压(3小时和24小时)、天气现象(现在和过去)、变温、 能见度、云量、风向、 风速、 6小时降水及特殊天气。
甘肃省气象局, 青海省气象局
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