基于溫度植被干旱指數的黃河源區土壤表層含水量反演

陳立文,張友靜,2,鄧世贊,曹 明,錢志奇

(1.河海大學地球科學與工程學院,江蘇 南京 210098;2.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇 南京 210098;3.江蘇省地質勘查技術院信息中心,江蘇 南京 210008)

土壤含水量是地表和大氣界面的重要狀態參數,并直接影響地表的熱量和水量平衡,因而受到水文、氣象等多個學科的關注[1-5]。

在眾多土壤水分遙感模型中,利用地表溫度/歸一化植被指數(land surface temperature/normalized difference vegetation index,LST/NDVI)特征空間以及LST/NDVI斜率反演土壤含水量,是土壤含水量領域研究的熱點[6-9]。Moran等[10]認為,在一個區域若地表覆蓋類型從裸土到密閉植被冠層,土壤含水量存在從凋萎含水量到田間持水量之間的變化,則每個像元的歸一化植被指數(normalized difference vegetation index,NDVI)和地表溫度組成的散點圖呈梯形。Nemani等[11]分析了在同一幅圖像上提取不同地點的LST/NDVI斜率,可以反映各點的土壤濕度狀況。Goetz[12]提出 LST/NDVI斜率的變化還可以反映地區土壤濕度的時間變化和年際變化。柳欽火等[13]利用8km分辨率的NOAA/AVHRR合成數據集,采用9×9像元窗口提取的LST/NDVI干邊斜率,反演了1981—1994年全國土壤含水量。姚春生[14]利用1km分辨率的MODIS數據,提取49×49像元窗口LST/NDVI干邊斜率,反演了全國2003年8—10月土壤含水量。上述研究表明:以全國為整體區域進行干濕邊參數提取相對容易,分區則存在很多不確定性。此外,不同區域的像元窗口的選擇和擬合精度也是制約利用LST/NDVI斜率反演土壤含水量的重要因素。

本文針對黃河源區水資源日益缺少問題,在國家自然科學基金重點項目“氣候變化……