奈曼旗蒸散量时空变化及其对区域水分平衡的影响

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科尔沁沙地是我国京津冀地区主要沙源地,是北方严重的沙漠化区域,且奈曼旗处于科尔沁沙地,因此水资源在该地区尤为重要,该区域水分平衡影响的分析离不开水文循环过程中重要一环——蒸散量,急需弄清蒸散量对该地区水文循环过程和水分平衡的影响,对了解区域能量平衡、提高水资源的充分利用以及加强水资源管理等具有重要意义。本研究基于MODIS遥感数据,利用SEBAL模型反演奈曼旗2000~2019年每年生长季(5~9月)的日蒸散量,并利用Penman—Monteith公式以及前人实测数据加以精度验证。分析研究区蒸散量的时空变化特征,探讨其主要的驱动因素以及各不同土地利用类型蒸散量的变化特征。结合2000、2005、2010、2015、2019年蒸散量和降水量得到研究区各不同土地利用类型的水分盈亏量。具体得到以下结论:(1)研究区利用SEBAL模型反演蒸散量的结果与Penman—Monteith公式计算得到潜在蒸散量、潜在蒸散量乘以作物系数结果和前人实测数据的结果进行对比验证,其相对误差均小于21%,误差在合理范围内,表明本研究蒸散量反演结果在该地区具有一定的可靠性。(2)研究区2000~2019年生长季年内蒸散量呈先上升后下降的单峰型分布趋势,7月蒸散量达到最高值,5月和9月的蒸散量较低。2000~2019年平均蒸散量呈现上升趋势,涨幅为0.72mm/a。蒸散量达到350mm/a以上的大都在近10年间,2011年植被生长季蒸散量最高,达到522mm/a;2000年植被生长季蒸散量最低,为249.71mm/a。其空间分布为南部和北部蒸散量偏高,中部蒸散量偏低,在整个生长季南、北部与中部的蒸散量差异明显。(3)研究区不同土地利用类型蒸散量从大到小依次为水域、建设用地、林地、耕地、草地、沙地。(4)分析研究区蒸散量与影响因子间相关性得到蒸散量与地表温度、地面反射率、风速和大气温度之间呈显著负相关关系;蒸散量与归一化植被指数、地表净辐射通量和高程呈显著正相关关系。从影响程度上来看,地表温度、归一化植被指数以及地面反射率的获取是模拟蒸散量的关键。(5)研究区2000、2005、2010、2015、2019年生长季平均水分亏缺量分别为50、130、104、98、155mm,南部水分亏缺严重,北部水分亏缺程度较轻。各土地利用类型的平均水分亏缺量从大到小的顺序为:水域、耕地、林地、建设用地、草地、沙地。且沙地每年均有水分盈余,林地水分亏缺量均较大,因此,该地区除特殊情况下不宜大面积的造林,维持一定比例面积的沙地是有益的。
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