中国农大霍再林课题组在灌区遥感蒸散发模型方面取得新进展

中国农大新闻网讯 中国农业大水利与土木工程学院霍再林课题组经过多年的努力，在灌区遥感蒸散发模型方面取得新进展。近日，相关成果在国际遥感领域顶尖期刊《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）发表研究论文《基于独立框架的双源蒸散发模型：从农田到区域尺度》（An independent framework-based evapotranspiration model (IFEM) for dual-source: From field to regional scale）。这是课题组继2022年在该期刊发表的遥感蒸散发方法后的又一重要成果。

遥感技术是目前估算区域尺度蒸散发时空动态的主要手段，但现有的遥感蒸散发反演模型大多仅适用于均质下垫面。而我国北方农业灌区灌排条件与种植结构复杂，具有显著的非均质下垫面特征，严重限制遥感蒸散发模型的应用。针对于此，本研究工作提出了一种独立梯形框架的双源蒸散发遥感反演模型（IFEM）。该模型采用了基于植被覆盖分数（FVC）-陆地表面温度（LST）的梯形特征空间建模技术，并通过固定5个关键变量，为每个像元构建了一个均匀的特征空间域。该方法有效避免了传统特征空间类算法存在的潜在系统性偏差，提高了模型在异质性区域的蒸散发模拟精度。

新模型构建的特征空间域示意图

所提出的模型采用课题组在中国农业大学河套试验站所建立的农田水碳通量站观测数据（2016年至2020年）以及灌区农田水平衡数据进行了验证。与传统的梯形框架模型模拟结果进行对比，研究所建立的新模型对于农田潜热通量的模拟精度提高了50%以上。此外，模型可以通过输入瞬时的空气温度和饱和水汽压差(VPD)映射间接考虑异质性区域的平流效应，显著增强了模型在区域尺度的适用性。模型相关代码已经在Github的个人主页(https://github.com/wangshuaiszo/IFEM-ET-model-for-dual-source)进行开源。

模型算法流程图

该研究与2022年课题组提出的基于分类的遥感蒸散发时空数据融合方法共同构成了完整的灌区遥感蒸散发计算方法，大大提升了复杂灌排及种植条件下灌区遥感蒸散发计算精度，实现了灌区尺度高精度逐日遥感ET的计算，为灌区高分辨率缺水诊断及灌溉配水、灌区用水效率及水平衡分析等提供的重要的手段。目前课题组正在基于该方法开展灌区高时空分辨率土壤墒情及灌溉需水量计算方法，将对灌区时空动态配水提供科学的依据。

水利与土木工程学院博士研究生王帅为论文第一作者，霍再林教授为通迅作者。农业水文与水土环境团队带头人黄冠华教授以及优秀引进人才汪超子副教授和张成龙副教授，博士后王惟舒，在读博士生王璞、张鑫、荣耀、王迪，已毕业博士生王兴旺参与了部分研究工作。该项研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家重点研究计划课题以及中国农业大学2115人才计划的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113792

https://doi.org/10.1016/j.rse.2022.112962