基于AMSR-2 蒙古高原土壤水分反演及对气象因子响应分析

分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-07 合作期刊: 《中国生态农业学报》

魏宝成 玉 山 贾 旭 包玉海 那日苏 银 山

摘要： 土壤水分是地表水文过程研究的一个重要参数, 是众多环境因子综合作用的结果, 科学判定土壤水分对环境因子的响应特性, 对在蒙古高原地区开展干旱监测预警, 调整农业生产结构, 改善区域生态环境具有重要意义。本研究基于AMSR-2 观测亮温、SPOT-NDVI 数据, 利用微波辐射传输模型及粗糙地表发射率 Qp 模型, 构建适合蒙古高原的土壤水分反演方程, 同时将模型应用于2013 年蒙古高原植被生长期土壤水分反演。在此基础上, 结合TRMM 3B43 降雨量及气象站点气温数据, 探讨了蒙古高原土壤水分对气象因子及植被的响应特性。结果表明: 1)构建的蒙古高原表层土壤水分反演模型精度较高, 土壤水分反演值与实测值的判定系数为0.680 6, 均方根误差(RMSE)达0.031 6 cm3·cm3, 反演结果明显优于JAXA 提供的AMSR-2 土壤水分产品数据(RMSE=0.044 1 cm3·cm3)。2)TRMM 3B43 降雨数据与实测降雨量线性拟合, 其判定系数为0.859 8, 直线拟合斜率K=0.941 5, 在数值上较站点实测值略微偏低, 表明TRMM 3B43 数据精度较高, 在蒙古高原具有很好的适用性。3)蒙古高原植被生长期土壤水分、植被指数及降水量在空间格局上均表现出由北向南、由东北向西南逐渐减少的趋势。干旱区, 土壤水分对气温变化最敏感, 二者表现出显著正相关关系, 其次为降水和植被; 半干旱区, 植被是影响土壤水分的关键因子, 而气温与降水对土壤水分影响呈现出季节性变化; 半湿润区3 个因子对土壤水分的影响程度表现为植被>降水>气温。总之, 利用土壤水分对气象因子和植被的响应特性, 可以采取适当措施降低蒙古高原灾害发生风险, 为区域生态环境建设提供科学依据。

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