ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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 2
1 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 текст

Список литературы:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Wan Z. MODIS Land Surface Temperature Products User's Guide.// ICESS, Univ. of California, Santa Barbara. March 2006. 35 p.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.