遥感蒸散发模型参数敏感性分析与优化方法研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文论文题目（中文）遥感蒸散发模型参数敏感性分析与优化方法研究Parametersensitivityanalysisandoptimizationfor论文题目（外文）remotesensingbasedevapotranspirationmodel研究生姓名张琨学科、专业地理学·自然地理学研究方向生态水文学学位级别博士导师姓名、职称马金珠教授、朱高峰教授论文工作起止年月2017年10月至2018年3月论文提交日期2018年5月论文答辩日期2018年5月学位授予日期校址：甘肃省兰州市学

2、院：资源环境学院学号１２０１４０９０４１：６２学生姓名：张琨导师姓名：马金珠原创性声明，本人郑重声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下独立进行研宂所取得的成果，。学位论文中凡引用他人己经发表或未发表的成果、数据、观点等。均己明确注明出处除文中己经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果，。对本文的研宄成果做出重要贡献的个人和集体均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。＾？论文作者签名：日ｍ：关于学位论文使用授权的声明

3、本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大。学本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或一与该论文直接相关的学术论文或成果时，第署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研究内容：可以公开□不宜公开，己在学位办公室办理保密申请，解密后适

4、用本授权书。一“（请在以上选项内选择其中项打论文作者签名：导师签＾日期：（）Ｓ日期：％遥感蒸散发模型参数敏感性分析与优化方法研究中文摘要全球变暖深刻地影响着地球水文循环过程，而陆地蒸散发作为水从地表返回大气的唯一途径，将地圈与大气圈之间的水碳和能量交换紧密地联系起来，是地球水文循环和能量平衡中的重要纽带。大量研究表明：超过一半的陆地表层所接收的太阳辐射被蒸散发过程所消耗。因此，准确地估算陆地蒸散发量对于认识区域能水平衡、干旱和洪涝监测预警、农业灌溉及水资源管理等方面具有重要的科学意义和实

5、践价值。遥感蒸散发模型作为估算全球陆地蒸散发的重要工具在近些年来得到了巨大的发展，然而其模型参数、模型结构与驱动数据的不确定性对于模型的模拟效果具有重大的影响。所以，如何降低模型的不确定性和提高模拟精度是目前的研究热点。本文首先基于分布在全球不同气候和植被类型的多个通量站观测数据，对两种具有代表性的遥感蒸散发模型（PT-JPL模型和MOD16模型）在全球范围的适用性进行验证和评价。结果表明：两种模型在大部分植被类型下并不能取得理想结果（纳什系数NSE=-5.81~0.37），对潜热通量存在明显的高估或低估。为此，

6、论文采用基于方差分析的全局敏感性分析方法（Sobol’）对模型参数的敏感程度进行定量化分析，识别出在不同植被类型下影响模拟结果的关键参数。并在此基础上，通过差分进化蒙特卡罗算法（DifferentialEvolutionMonteCarlo;DE-MC）对模型中的关键参数进行优化，得到了一套适合不同植被类型的优化参数集，并在此基础上对优化参数方案的可靠性进行多空间尺度（站点、流域和全球）验证。结果表明采用新优化参数方案的两种遥感蒸散发模型在不同尺度上的模拟效果均有明显的改善，其中在站点尺度：PT-JPL和MOD1

7、6模型在优化前后的均方根误差RMSE分别从0.94和1.2mm/day降低为0.84和0.79mm/day；在流域尺度：PT-JPL和MOD16模型在优化前后的RMSE分别从19.27和17.85mm/month降至16.6和16.8mm/month；在全球尺度：通过与其他全球陆地蒸散发数据集的对比，参数优化前后PT-JPL的年均（2001年~2006年）蒸散发量分别为623.1和569.8mm/year，MOD16模型则分别为512.2和521.3mm/year，而其它全球陆地蒸散发产品的平均结果为544.5m

8、m/year。最后，通过基于两套优化参数方案的遥感蒸散发模型计算了2001年至2010年全球陆地蒸散发数据集，时间分辨率为日尺度，空间分辨率为0.05度。在此I基础上系统地分析了全球陆地蒸散发及其不同组分（土壤蒸发、植被蒸腾、冠层截留）的时空变化规律。结果表明：这10年全球陆地蒸散发总量呈现出缓慢上升的趋势，年均蒸散发量平均增长了10mm/m2。同时，土壤蒸发、植被蒸腾以