Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. В.6. Т.2. С. 400-410
Использование оценок температур подстилающей поверхности и
характеристик растительности по спутниковой информации
высокого разрешения при моделировании вертикального тепло-
и влагообмена на речном водосборе
Е.Л. Музылев
1, А.Б. Успенский
2, З.П. Старцева
1, Е.В. Волкова
2, А.В. Кухарский
21 Институт водных проблем РАН, 220108, Республика Беларусь, Минск, ул. Казинца, 86/3
2 ГУ Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии "Планета"
Разработаны и усовершенствованы методы и алгоритмы тематической обработки информации
радиометра AVHRR/NOAA для оценки температуры Тg и излучательной способности E почвы,
температуры воздуха у поверхности растительного покрова Ta, эффективной радиационной
температуры Ts.eff, нормализованного индекса вегетации NDVI, листового индекса LAI и
проективного покрытия растительностью В. С их помощью по данным AVHRR/3 (ИСЗ NOAA-18)
получены оценки названных величин за разные сроки вегетационных периодов 2003-2006 гг. для
части территории ЦЧО России, включающей водосбор р.Сейм (Курская обл.) площадью 7460 км2.
Проанализирована статистика ошибок определения Ts.eff, Та и Тg для различных выборок, построенная
по результатам сравнения с данными наземных наблюдений.
С использованием специальной технологии и средств Интернета по данным радиометра
MODIS (ИСЗ EOS/Terra и Aqua) получены оценки Ts.eff, Е, NDVI, LAI для Курского региона за
сезоны вегетации 2003-2005 гг.
Разработана версия модели вертикального тепло- и влагопереноса в системе "почва-
растительность-атмосфера" (SVAT), учитывающей неоднородность почвенного и растительного
покровов и рассчитанной на введение в модель спутниковой информации о состоянии подстилающей
поверхности. Подтверждена возможность использования в качестве параметров модели оценок LAI и B
по спутниковым данным AVHRR и MODIS вместо их оценок по данным наземных наблюдений.
Показано, что условием эффективного использования в модели SVAT оценок температуры
подстилающей поверхности по данным AVHRR и MODIS является синхронность наземных и
спутниковых измерений. С помощью модели SVAT для сезонов вегетации 2003-2006 гг. проведены
расчеты суммарного испарения, потоков скрытого и явного тепла, влаго- и теплосодержания почвы и
других составляющих водного и теплового балансов для различных вариантов оценки LAI и B по
данным AVHRR и MODIS, а также по наземным данным. Для всех вариантов достигнута приемлемая
точность оценки составляющих водного и теплового балансов.
Ключевые слова: тематическая обработка спутниковой информации, моделирование влаго- и теплопереноса, температуры почвы и растительности, влажность почвы, листовой индекс, проективное покрытие растительностью
Полный текстСписок литературы:
- Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Старцева З.П, Волкова Е.В. Моделирование гидрологического цикла речных водосборов с использованием синхронной спутниковой информации высокого разрешения // Метеорология и гидрология, 2002. № 5. С.68-82.
- Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Волкова Е.В., Старцева З.П. Использование спутниковой информации при моделировании вертикального тепло- и влагопереноса для речных водосборов // Исследование Земли из космоса. 2005. № 4. С.1-10.
- Волкова Е.В., Успенский А.Б. Детектирование облачности и определение ее параметров по спутниковым данным в светлое время суток // Метеорология и гидрология, 2007. № 12. С.5-20.
- Волкова Е.В. Оценки параметров облачного покрова по данным радиометра AVHRR ИСЗ NOAA регионального покрытия в светлое время суток в автоматическом режиме // Сборник тезисов Шестой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 10-14 ноября 2008 г. М, Издательство ИКИ РАН, 2008. С.121.
- Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Старцева З.П., Волкова Е.В., Кухарский А.В. Определение характеристик подстилающей поверхности по данным радиометров AVHRR и MODIS и их использование в модели вертикального тепло- и влагопереноса для речного водосбора // Сборник научных статей - материалов Юбилейной открытой Всероссийской конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г. М., Изд-во ООО "Азбука-2000", 2008. Т.1. С.142-154.
- Wan Z., Li Z.-L. A physics-based algorithm for retrieving land surface emissivity and temperature from EOS/MODIS data // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1997 V.35. №.4. P.980-996.
- Wan Z. MODIS Land Surface Temperature Products User's Guide.// ICESS, Univ. of California, Santa Barbara. March 2006. 35 p.
- Kniazikhin Y., Martonchic J.V., Myneni R.B. et al. Synergistic algorithm for estimating vegetation canopy leaf area index and fraction of absorbed photosynthetically active radiation from MODIS and MISR data // J. Geoph. Res. 1998. V.103: P.32227-32275.
- Kuchment L.S., Startseva Z.P. Sensitivity of evapotranspiration and soil moisture in wheat fields to changes in climate and direct effects of carbon dioxide // Hydrol. Sci. J. 1991. V.36. № 6. P.631-643.
- Kuchment L.S., Muzylev E.L., Startseva Z.P. The effect of land surface heterogeneities on the hydrological cycle // Theor. and Appl. Climatol. 1996. V.55. № 1-4. P.185-192.
- Бусарова О.Е., Шумова Н.А. Биометрические характеристики посевов некоторых сельскохозяйственных культур и их использование для расчетов испарения // Водные ресурсы, 1987. № 2. С.130-135.
- Biospheric Aspects of the Hydrological Cycle (BAHS). Report № 27. // Ed. by BAHC Core Project Office. Institut fűr Meteorologie, Freie Universitat Berlin, Germany, 1993. 103 p.
- Biftu G.F., Gan T.Y. Semi-distributed, physically based, hydrologic modeling of the Paddle River basin, Alberta, using remotely sensed data // Journal of Hydrology, 2001. V.244. P.137-156.
- Valor E., Caselles V. Mapping land surface emissivity from NDVI: application to European, African, and South American areas // Remote Sensing of Environment, 1996. V.57. P.167-184.