地空学院李锐教授团队在中国陆面蒸散发定量反演研究方面取得重要进展

近日，中国科大地球和空间科学学院和火灾科学国家重点实验室李锐教授团队在中国陆面蒸散发定量反演方面取得重要进展，相关研究成果以“Evaluationof evapotranspiration estimation under cloud impacts over China using ground observationsand multiple satellite optical and microwave measurements”为题发表在国际一流SCI学术期刊《Agricultural and Forest Meteorology》（简称AFM）。AFM是农学和林学领域（AGRONOMY & FORESTRY）的顶级期刊，在该领域全球同类期刊中长期排名前3，其最新影响因子IF=5.734，CiteScore=8.9。本文第一作者为大气专业王怿璞特任副研究员，李锐教授为通讯作者。该研究受到国家重点研发计划课题、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金贝尔蒙特论坛国际合作项目等重大项目，以及国家自然科学基金青年基金的资助。

陆面蒸散发（ET）是地气系统水能循环最重要的环节。云作为地气系统重要的中间物质，通过直接改变地表入射太阳辐射，从而显著影响陆面植被的ET。近年来，卫星遥感已被广泛用于定量估算区域和全球 ET。但由于目前卫星植被遥感依赖于可见光和近红外观测，这些光学信号无法直接探测到有云条件下的地表植被状态，因此定量估算有云天气下的ET仍然存在巨大挑战。相比之下，卫星微波观测能够穿透云层，直接探测到冠层尺度上的植被含水量信息，为研究有云天气下的ET动态提供了有力工具。

本研究基于多源卫星反演的被动微波比辐射率植被含水量指数（EDVI），同时联合欧洲中心气象再分析资料，定量估算了2003-2010 年中国境内 18°-50°N 区域的全天空陆面植被ET (EDVI-ET)，并利用中国八大一级流域的降水和径流实测数据以及ChinaFLUX通量站点观测对反演结果进行了综合评估，结果表明：1）基于流域水量平衡方法的验证发现，中国八大流域的EDVI-ET总体偏差较小 (6.18%)，在南方湿润流域表现更好，尤其是在长江流域（图1）； 2）和全球 MOD16 ET产品相比，EDVI-ET具有总体一致的时空格局，两者在生长季中具有较高空间相关性（R>0.71）和月时间相关性（R>0.82），在森林、稀树草原、灌木和农田的差异总体小于0.56mmday^-1（图2）。更重要的是，研究利用MODIS云观测数据对云引起的陆面ET变化进行了量化，发现云对区域 ET 的影响十分显著，并且在时空尺度上具有异质性。 陆面ET在夏季受云影响最大，夏季阴天和晴空的ET差异可达2 mm/day (>30%)。云对南方和东北浓密森林区域ET的影响超过其他植被类型（图3）。地表通量站点实测数据进一步证实了上述云对ET的变化：当云量增加至60%时，云引起的日总量 ET 减少可超过 30%（图4）。归因分析指出，浓密植被区的ET变化对云改变的地表辐射最为敏感，而裸土荒漠地区的ET变化对云改变的湿度更为敏感。 该研究强调了云对于卫星反演陆面ET的重要性。

图1：基于流域水量平衡方法的区域EDVI-ET精度表现。

图3：多年季节平均的EDVI-ET在不同云况条件下的空间变化格局。

图4： 利用ChinaFLUX通量站点验证云对卫星反演的EDVI-ET影响。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192321004925?dgcid=coauthor#sec0006a

Wang, YP., Li, R.*, Hu, J., Fu, Y., Duan, J.,Cheng, Y., and Song, B.(2021). Evaluation of evapotranspiration under cloudimpact over continental China using ground observations and multiple satelliteoptic and microwave measurements. Agricultural and ForestMeteorology,314,108806