基于温度植被干旱指数的黄河源区土壤表层含水量反演

陈立文,张友静,2,邓世赞,曹 明,钱志奇

(1.河海大学地球科学与工程学院,江苏 南京 210098;2.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210098;3.江苏省地质勘查技术院信息中心,江苏 南京 210008)

土壤含水量是地表和大气界面的重要状态参数,并直接影响地表的热量和水量平衡,因而受到水文、气象等多个学科的关注[1-5]。

在众多土壤水分遥感模型中,利用地表温度/归一化植被指数(land surface temperature/normalized difference vegetation index,LST/NDVI)特征空间以及LST/NDVI斜率反演土壤含水量,是土壤含水量领域研究的热点[6-9]。Moran等[10]认为,在一个区域若地表覆盖类型从裸土到密闭植被冠层,土壤含水量存在从凋萎含水量到田间持水量之间的变化,则每个像元的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和地表温度组成的散点图呈梯形。Nemani等[11]分析了在同一幅图像上提取不同地点的LST/NDVI斜率,可以反映各点的土壤湿度状况。Goetz[12]提出 LST/NDVI斜率的变化还可以反映地区土壤湿度的时间变化和年际变化。柳钦火等[13]利用8km分辨率的NOAA/AVHRR合成数据集,采用9×9像元窗口提取的LST/NDVI干边斜率,反演了1981—1994年全国土壤含水量。姚春生[14]利用1km分辨率的MODIS数据,提取49×49像元窗口LST/NDVI干边斜率,反演了全国2003年8—10月土壤含水量。上述研究表明:以全国为整体区域进行干湿边参数提取相对容易,分区则存在很多不确定性。此外,不同区域的像元窗口的选择和拟合精度也是制约利用LST/NDVI斜率反演土壤含水量的重要因素。

本文针对黄河源区水资源日益缺少问题,在国家自然科学基金重点项目“气候变化……