基于SEBS模型的邯鄲市蒸散發(fā)特征與影響因素研究一、緒論1.1研究背景與意義蒸散發(fā)作為地表水循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)區(qū)域水資源管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定都有著重要影響。它指的是地表水分通過蒸發(fā)和植物蒸騰作用，以水蒸氣的形式進(jìn)入大氣的過程，涵蓋了土壤水分蒸發(fā)、植物體內(nèi)水分傳輸與散發(fā)，以及冠層截留水分的蒸發(fā)等多個(gè)方面。準(zhǔn)確掌握蒸散發(fā)的規(guī)律，對(duì)于理解區(qū)域水資源的收支平衡、合理規(guī)劃水資源利用以及保障生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定運(yùn)行都具有至關(guān)重要的意義。邯鄲市地處河北省南部，是華北地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)、文化和交通樞紐。然而，邯鄲市的水資源狀況卻不容樂觀，屬于資源型缺水地區(qū)。全市年均水資源總量?jī)H為[X]億立方米，人均水資源量?jī)H為[X]立方米，遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平。與此同時(shí)，邯鄲市的用水需求卻在不斷增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水等方面的需求日益旺盛，水資源供需矛盾十分突出。在這種背景下，研究邯鄲市的蒸散發(fā)情況顯得尤為重要。一方面，準(zhǔn)確估算蒸散發(fā)量可以為水資源管理提供科學(xué)依據(jù)，有助于合理規(guī)劃水資源的分配和利用，提高水資源的利用效率，緩解水資源供需矛盾。例如，通過了解不同區(qū)域、不同土地利用類型的蒸散發(fā)量，可以針對(duì)性地調(diào)整灌溉策略，減少水資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置。另一方面，蒸散發(fā)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，它直接影響著農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育。了解蒸散發(fā)的時(shí)空變化規(guī)律，可以為農(nóng)業(yè)灌溉提供科學(xué)指導(dǎo)，幫助農(nóng)民合理安排灌溉時(shí)間和水量，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，蒸散發(fā)還對(duì)生態(tài)環(huán)境有著重要影響，它參與了地表能量平衡和水分循環(huán)，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用。研究蒸散發(fā)有助于評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，為生態(tài)保護(hù)和修復(fù)提供參考依據(jù)。傳統(tǒng)的蒸散發(fā)計(jì)算方法，如基于點(diǎn)觀測(cè)的水量平衡法、能量平衡法等，雖然在局部地區(qū)具有較高的精度，但由于受到觀測(cè)范圍和下墊面條件的限制，難以在大面積區(qū)域上推廣應(yīng)用。隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，基于遙感數(shù)據(jù)的蒸散發(fā)估算模型應(yīng)運(yùn)而生，為解決這一問題提供了新的途徑。地表能量平衡系統(tǒng)（SEBS）模型作為一種基于遙感影像的區(qū)域地表通量估算模型，能夠充分利用遙感數(shù)據(jù)的大面積、實(shí)時(shí)性和多波段等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域蒸散發(fā)的精確估算。因此，本研究基于SEBS模型，利用遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，對(duì)邯鄲市的蒸散發(fā)進(jìn)行研究，旨在揭示邯鄲市蒸散發(fā)的時(shí)空分布特征及其影響因素，為邯鄲市的水資源管理和農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀蒸散發(fā)作為水文循環(huán)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。在早期，蒸散發(fā)的研究主要依賴于傳統(tǒng)的觀測(cè)方法和簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式。1802年，Dalton提出了道爾頓蒸發(fā)定律，綜合考慮了風(fēng)及空氣溫度、濕度對(duì)蒸發(fā)量的影響，為近代蒸發(fā)理論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。此后，眾多研究者基于道爾頓蒸發(fā)理論，深入探究不同因素對(duì)蒸發(fā)的作用，進(jìn)而構(gòu)建了一系列經(jīng)驗(yàn)公式。1948年，Penman開創(chuàng)性地提出蒸發(fā)力概念，并建立了基于陸面能量平衡和空氣動(dòng)力學(xué)理論的綜合分析公式，使人們能夠從物理過程和機(jī)制的層面深入理解蒸發(fā)及其動(dòng)態(tài)變化。1963年，Monteith引入表面阻力的概念對(duì)Penman公式加以改進(jìn)，導(dǎo)出了彭一曼公式，為非飽和下墊面蒸發(fā)研究開辟了全新的路徑。通過對(duì)20多種方法的細(xì)致對(duì)比分析，Jensen等人明確指出彭一曼公式在估算作物參考蒸發(fā)蒸騰量方面具有極高的精確性。1990年，彭一曼公式被國(guó)際糧農(nóng)組織（FAO）指定為計(jì)算作物參考蒸發(fā)蒸騰量的標(biāo)準(zhǔn)方法。然而，這些傳統(tǒng)的蒸散發(fā)計(jì)算方法和模擬方法大多以“點(diǎn)”上的觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，存在明顯的局限性。由于下墊面的幾何結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)在水平方向上呈現(xiàn)出顯著的非均勻性，使得這些方法難以在大面積區(qū)域上廣泛推廣應(yīng)用。同時(shí)，這些方法往往僅考慮了下墊面的部分因素，無法全面、準(zhǔn)確地反映實(shí)際蒸散發(fā)過程中的復(fù)雜情況，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的精度和可靠性受到一定程度的影響。隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，基于遙感數(shù)據(jù)的蒸散發(fā)估算模型應(yīng)運(yùn)而生，為蒸散發(fā)研究帶來了新的契機(jī)。這類模型能夠充分利用遙感數(shù)據(jù)的大面積、實(shí)時(shí)性和多波段等優(yōu)勢(shì)，有效克服傳統(tǒng)方法在空間代表性方面的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域蒸散發(fā)的精確估算。其中，地表能量平衡系統(tǒng)（SEBS）模型作為一種基于遙感影像的區(qū)域地表通量估算模型，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用和深入的研究。在國(guó)外，Su首次提出了SEBS模型，該模型基于地表能量平衡原理，通過遙感數(shù)據(jù)獲取地表參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算地表通量和蒸散發(fā)量。此后，許多學(xué)者對(duì)SEBS模型進(jìn)行了應(yīng)用和改進(jìn)。例如，Eihag等利用SEBS模型計(jì)算了尼羅河三角洲區(qū)域的日蒸散發(fā)，并對(duì)其敏感性進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，SEBS模式具有良好的反演能力。Ma等以澳大利亞灌區(qū)為例，采用SEBS模型，使用ASTER衛(wèi)星資料，計(jì)算了研究區(qū)的日蒸散發(fā)，結(jié)果表明采用SEBS模型進(jìn)行蒸散發(fā)的估算是可信的。在國(guó)內(nèi)，SEBS模型也在不同地區(qū)和領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。藺文靜等以河北平原為例，基于SEBS模型，采用中分辨率成像光譜輻射儀（MODIS）產(chǎn)品影像，根據(jù)研究區(qū)下墊面的實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)估算，開展了區(qū)域?qū)嶋H蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算及模型精確度評(píng)價(jià)，并結(jié)合研究區(qū)的地面覆蓋，對(duì)河北平原區(qū)域蒸發(fā)蒸騰分布進(jìn)行了分析。鄭倩倩等利用Landsat衛(wèi)星遙感資料與氣象資料，基于SEBS模型，開展了1990—2016年精河流域蒸散時(shí)空分布特征研究。王燕鑫將SEBS模型與氣象資料相結(jié)合，模擬了河套灌區(qū)不同下墊面的蒸散發(fā)，并通過與實(shí)際觀測(cè)資料的比較，驗(yàn)證了SEBS模型具有更高的計(jì)算精度，能夠在河套灌區(qū)推廣使用。張亞麗等人開發(fā)了一種新的空間尺度轉(zhuǎn)換方法，該方法基于面積比例加權(quán)聚合。此外，他們使用“環(huán)境一號(hào)”衛(wèi)星（HJ-1）以及MODIS的數(shù)據(jù)，結(jié)合SEBS模型，對(duì)伊洛河流域的地表蒸散發(fā)進(jìn)行了估算。綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)于蒸散發(fā)的研究取得了豐碩的成果，從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式到基于遙感技術(shù)的模型應(yīng)用，研究方法不斷創(chuàng)新和完善。SEBS模型作為一種有效的區(qū)域蒸散發(fā)估算模型，在不同地區(qū)和領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，但在模型參數(shù)優(yōu)化、精度提升以及與其他技術(shù)的融合等方面仍有進(jìn)一步的研究空間。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在運(yùn)用SEBS模型，結(jié)合遙感數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)，對(duì)邯鄲市蒸散發(fā)進(jìn)行精確估算與分析，深入探究其時(shí)空分布特征，揭示影響蒸散發(fā)的主要因素，為邯鄲市水資源管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)與決策支持，具體達(dá)成以下目標(biāo)：基于SEBS模型，利用多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)邯鄲市蒸散發(fā)的高精度估算，獲取蒸散發(fā)的時(shí)空分布信息。剖析邯鄲市蒸散發(fā)在不同時(shí)間尺度（年、季、月）和空間尺度（不同區(qū)縣、不同土地利用類型）上的分布規(guī)律，明確其變化趨勢(shì)。運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析等方法，定量分析氣象因素（如氣溫、降水、風(fēng)速、太陽輻射等）、植被覆蓋、土地利用類型等對(duì)蒸散發(fā)的影響程度，識(shí)別主要影響因子。根據(jù)研究結(jié)果，針對(duì)邯鄲市水資源管理與農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的問題，提出具有針對(duì)性和可操作性的建議與措施，助力區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。1.3.2研究?jī)?nèi)容為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究主要開展以下幾方面工作：數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理：收集邯鄲市的遙感數(shù)據(jù)，包括Landsat系列衛(wèi)星影像、MODIS數(shù)據(jù)等，以及氣象數(shù)據(jù)，如氣溫、降水、風(fēng)速、相對(duì)濕度、太陽輻射等。對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正等預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和插值處理，使其與遙感數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上匹配。SEBS模型參數(shù)確定與蒸散發(fā)估算：詳細(xì)介紹SEBS模型的原理與算法，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，確定模型所需的各項(xiàng)參數(shù)，如地表反照率、地表溫度、歸一化植被指數(shù)、土壤熱通量、感熱通量等。利用預(yù)處理后的遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，運(yùn)用SEBS模型估算邯鄲市的蒸散發(fā)量，并對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證，確保結(jié)果的可靠性。蒸散發(fā)時(shí)空分布特征分析：從時(shí)間和空間兩個(gè)維度對(duì)邯鄲市蒸散發(fā)的估算結(jié)果進(jìn)行深入分析。在時(shí)間尺度上，分析蒸散發(fā)的年際變化、季節(jié)變化和月變化規(guī)律，探討其變化趨勢(shì)；在空間尺度上，繪制蒸散發(fā)的空間分布圖，分析不同區(qū)縣、不同土地利用類型下蒸散發(fā)的差異，揭示蒸散發(fā)的空間分布特征。蒸散發(fā)影響因素分析：選取氣溫、降水、風(fēng)速、太陽輻射、歸一化植被指數(shù)、土地利用類型等作為影響因素，運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析等方法，定量分析各因素對(duì)蒸散發(fā)的影響程度，確定主要影響因子。構(gòu)建多元線性回歸模型或其他合適的模型，進(jìn)一步探究蒸散發(fā)與影響因素之間的定量關(guān)系。結(jié)論與建議：總結(jié)研究成果，概括邯鄲市蒸散發(fā)的時(shí)空分布特征及其主要影響因素。基于研究結(jié)論，針對(duì)邯鄲市水資源管理、農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)保護(hù)等方面提出合理建議與措施，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，指出本研究的不足之處，并對(duì)未來相關(guān)研究方向進(jìn)行展望。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，以確保研究的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和全面性，具體方法如下：數(shù)據(jù)收集與處理：通過多種渠道廣泛收集邯鄲市的遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)。其中，遙感數(shù)據(jù)涵蓋Landsat系列衛(wèi)星影像、MODIS數(shù)據(jù)等，利用專業(yè)的遙感圖像處理軟件，如ENVI、ERDAS等，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正等預(yù)處理操作，以消除數(shù)據(jù)獲取過程中產(chǎn)生的誤差，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)的分析提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)于氣象數(shù)據(jù)，包括氣溫、降水、風(fēng)速、相對(duì)濕度、太陽輻射等，從邯鄲市氣象站點(diǎn)以及相關(guān)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)獲取，并進(jìn)行質(zhì)量控制和插值處理，使氣象數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上與遙感數(shù)據(jù)相匹配，滿足研究需求。模型應(yīng)用：采用地表能量平衡系統(tǒng)（SEBS）模型對(duì)邯鄲市蒸散發(fā)進(jìn)行估算。該模型基于地表能量平衡原理，充分利用遙感數(shù)據(jù)獲取地表參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算地表通量和蒸散發(fā)量。在應(yīng)用過程中，根據(jù)邯鄲市的實(shí)際下墊面條件和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，合理確定模型所需的各項(xiàng)參數(shù)，如地表反照率、地表溫度、歸一化植被指數(shù)、土壤熱通量、感熱通量等，并對(duì)模型的計(jì)算過程進(jìn)行詳細(xì)的分析和驗(yàn)證，確保估算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。統(tǒng)計(jì)分析：運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析等統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)蒸散發(fā)及其影響因素進(jìn)行定量分析。相關(guān)性分析用于確定各因素與蒸散發(fā)之間的相關(guān)程度，明確哪些因素對(duì)蒸散發(fā)有顯著影響；主成分分析則用于提取影響蒸散發(fā)的主要成分，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，更清晰地揭示影響蒸散發(fā)的主導(dǎo)因素，為深入理解蒸散發(fā)的變化機(jī)制提供依據(jù)。對(duì)比分析：將SEBS模型估算的蒸散發(fā)結(jié)果與其他相關(guān)研究成果或?qū)嵉赜^測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估模型的精度和可靠性。通過對(duì)比，找出模型在應(yīng)用過程中存在的問題和不足之處，進(jìn)一步優(yōu)化模型參數(shù)和計(jì)算方法，提高蒸散發(fā)估算的準(zhǔn)確性，確保研究結(jié)果的可信度。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，具體步驟如下：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：收集邯鄲市的遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正等預(yù)處理，對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和插值處理，使兩者在時(shí)間和空間上匹配。模型參數(shù)確定：根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，確定SEBS模型所需的各項(xiàng)參數(shù)，包括地表反照率、地表溫度、歸一化植被指數(shù)、土壤熱通量、感熱通量等。利用預(yù)處理后的遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算這些參數(shù)的值。蒸散發(fā)估算：將確定好的參數(shù)代入SEBS模型，估算邯鄲市的蒸散發(fā)量。對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證，可采用與實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比、誤差分析等方法，確保估算結(jié)果的可靠性。時(shí)空分布特征分析：從時(shí)間和空間兩個(gè)維度對(duì)蒸散發(fā)估算結(jié)果進(jìn)行分析。在時(shí)間維度上，分析蒸散發(fā)的年際變化、季節(jié)變化和月變化規(guī)律；在空間維度上，繪制蒸散發(fā)的空間分布圖，分析不同區(qū)縣、不同土地利用類型下蒸散發(fā)的差異。影響因素分析：選取氣溫、降水、風(fēng)速、太陽輻射、歸一化植被指數(shù)、土地利用類型等作為影響因素，運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析等方法，定量分析各因素對(duì)蒸散發(fā)的影響程度，確定主要影響因子。構(gòu)建多元線性回歸模型或其他合適的模型，探究蒸散發(fā)與影響因素之間的定量關(guān)系。結(jié)果與建議：總結(jié)研究成果，概括邯鄲市蒸散發(fā)的時(shí)空分布特征及其主要影響因素?；谘芯拷Y(jié)論，針對(duì)邯鄲市水資源管理、農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)保護(hù)等方面提出合理建議與措施，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，指出本研究的不足之處，并對(duì)未來相關(guān)研究方向進(jìn)行展望。[此處插入技術(shù)路線圖]圖1-1技術(shù)路線圖二、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源2.1邯鄲市自然地理概況邯鄲市位于河北省南端，太行山脈東麓，處于東經(jīng)114°03'-114°40'，北緯36°20'-36°44'之間。其西依太行山脈，東接華北平原，與晉、魯、豫三省接壤，轄區(qū)廣198公里，袤110公里，總面積達(dá)12066平方公里，其中市區(qū)面積419平方公里。邯鄲市地勢(shì)呈現(xiàn)出自西向東階梯狀下降的態(tài)勢(shì)，高差顯著，地貌類型豐富多樣。以京廣鐵路為界，西部為中、低山丘陵地貌，東部則為華北平原。全市海拔最高處達(dá)1898.7米，最低處僅32.7米，相對(duì)高差1866米，總坡降為11.8‰。自西向東大致可分為五級(jí)階梯，分別為西北部中山區(qū)、西部低山區(qū)、中部低山丘陵區(qū)、中部盆地區(qū)以及東部洪積沖積平原，最高處和最低處相差1800余米。山地丘陵區(qū)約占全市面積的46%，平原區(qū)占54%。這樣的地形地貌特征使得邯鄲市的下墊面條件復(fù)雜多樣，對(duì)蒸散發(fā)過程產(chǎn)生了重要影響。在山區(qū)，地勢(shì)起伏大，氣溫隨海拔升高而降低，降水分布也存在差異，植被覆蓋度相對(duì)較高，這些因素都會(huì)影響蒸散發(fā)的速率和總量；而在平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，土壤質(zhì)地相對(duì)均一，農(nóng)田分布廣泛，人類活動(dòng)對(duì)蒸散發(fā)的影響更為顯著。邯鄲市屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季特征分明。春季風(fēng)多且干旱，夏季炎熱多雨，秋季溫和涼爽，冬季寒冷干燥。全市全年平均氣溫15.1℃，比常年值（1991-2020年）14.0℃偏高1.1℃，市區(qū)年平均氣溫15.8℃，比正常年值14.7℃偏高1.1℃。全市年極端最高氣溫43.3℃，極端最低氣溫為零下20.5℃。這種氣候條件下，不同季節(jié)的蒸散發(fā)量也有明顯變化。春季氣溫回升，風(fēng)速較大，但降水較少，蒸散發(fā)主要受氣溫和風(fēng)速的影響，蒸發(fā)作用較強(qiáng)；夏季氣溫高，降水充沛，植被生長(zhǎng)旺盛，植物蒸騰作用顯著，蒸散發(fā)量較大；秋季氣溫逐漸降低，降水減少，蒸散發(fā)量也隨之下降；冬季氣溫低，土壤凍結(jié)，蒸散發(fā)量較小。邯鄲市境內(nèi)的河流均屬海河水系，有較大河流及支流20多條，主要包括漳河、衛(wèi)河、衛(wèi)運(yùn)河、滏陽河、沁河、渚河、輸元河、洺河等。這些河流不僅為當(dāng)?shù)靥峁┝酥匾乃Y源，也對(duì)周邊地區(qū)的蒸散發(fā)產(chǎn)生影響。河流附近的空氣濕度相對(duì)較大，下墊面水分充足，蒸散發(fā)量通常比遠(yuǎn)離河流的地區(qū)要高。同時(shí)，河流的存在還會(huì)影響局部地區(qū)的氣溫和風(fēng)速，進(jìn)而間接影響蒸散發(fā)過程。邯鄲市的植被覆蓋類型豐富多樣，自然植被類型可分為針葉林、闊葉林、灌叢和灌草叢、草甸、沼澤植被、水生植被6種類型。森林植被主要分布在西部山區(qū)，草叢植被多分布在山地丘陵區(qū)的溝谷和荒坡，草甸植被遍布全境，沼澤植被和水生殖被主要分布在東部滯水洼地。亞熱帶樹種漆樹在西部山區(qū)廣泛分布，領(lǐng)春木和太行花為邯鄲市特有的植物物種。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全市植物分121科1146種，其中栽培植物達(dá)150種，主要作物有小麥、玉米、稻谷、棉花、花生等，是全國(guó)重要的糧棉、禽蛋、蔬菜生產(chǎn)基地。不同植被類型的蒸散發(fā)特性存在差異，森林植被由于葉面積指數(shù)大，蒸騰作用強(qiáng)，蒸散發(fā)量相對(duì)較高；而草甸植被和農(nóng)作物的蒸散發(fā)量則受到生長(zhǎng)周期、種植密度等因素的影響。植被覆蓋度的高低也直接關(guān)系到蒸散發(fā)量，植被覆蓋度高的地區(qū)，蒸散發(fā)量通常較大，因?yàn)橹脖豢梢酝ㄟ^蒸騰作用將土壤中的水分輸送到大氣中，同時(shí)還能減少土壤水分的直接蒸發(fā)。2.2數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理2.2.1遙感數(shù)據(jù)本研究主要使用Landsat系列衛(wèi)星影像作為遙感數(shù)據(jù)源，Landsat衛(wèi)星自1972年發(fā)射以來，持續(xù)提供了長(zhǎng)時(shí)間序列的地球表面觀測(cè)數(shù)據(jù)，具有較高的空間分辨率（30米）和豐富的光譜信息，能夠較好地反映地表特征，滿足研究區(qū)域蒸散發(fā)估算對(duì)數(shù)據(jù)精度和細(xì)節(jié)的要求。通過美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）官方網(wǎng)站（/），收集了研究區(qū)2015-2020年期間每年夏季（6-8月）云量較少、質(zhì)量較好的Landsat8OLI/TIRS影像，共計(jì)30景。選擇夏季影像主要是因?yàn)橄募臼呛愂兄脖簧L(zhǎng)最為旺盛的時(shí)期，蒸散發(fā)活動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)區(qū)域水資源和生態(tài)系統(tǒng)的影響顯著，研究這一時(shí)期的蒸散發(fā)特征具有重要意義。同時(shí)，還收集了中分辨率成像光譜輻射儀（MODIS）的相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，包括MOD11A2地表溫度產(chǎn)品和MOD09A1地表反射率產(chǎn)品。MODIS數(shù)據(jù)具有較高的時(shí)間分辨率（1-2天），能夠彌補(bǔ)Landsat影像時(shí)間覆蓋不足的問題，提供更頻繁的地表信息。這些數(shù)據(jù)從NASA的官方網(wǎng)站（/）獲取，時(shí)間范圍與Landsat影像相對(duì)應(yīng)。MODIS數(shù)據(jù)在大尺度區(qū)域研究中具有廣泛應(yīng)用，能夠?yàn)檎羯l(fā)估算提供宏觀的地表參數(shù)信息，與Landsat數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)蒸散發(fā)的多角度、多尺度分析。2.2.2氣象數(shù)據(jù)氣象數(shù)據(jù)對(duì)于蒸散發(fā)估算至關(guān)重要，它直接影響著蒸散發(fā)過程中的能量平衡和水汽傳輸。本研究從邯鄲市氣象局獲取了2015-2020年期間研究區(qū)內(nèi)10個(gè)氣象站點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這些站點(diǎn)分布較為均勻，基本覆蓋了邯鄲市不同地形和氣候區(qū)域，能夠較好地代表研究區(qū)的氣象特征。氣象數(shù)據(jù)包括每日的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、風(fēng)速、相對(duì)濕度和太陽輻射等要素。這些氣象要素通過地面氣象觀測(cè)儀器進(jìn)行精確測(cè)量，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，氣溫通過溫度計(jì)測(cè)量，降水量通過雨量計(jì)記錄，風(fēng)速和相對(duì)濕度分別通過風(fēng)速儀和濕度傳感器獲取，太陽輻射則通過輻射儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，還收集了歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的ERA5再分析數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)提供了全球范圍內(nèi)高時(shí)空分辨率的氣象變量數(shù)據(jù)集。ERA5數(shù)據(jù)在空間分辨率上達(dá)到0.1°×0.1°，時(shí)間分辨率為每小時(shí)一次，能夠提供更詳細(xì)的氣象信息，尤其是在缺乏地面觀測(cè)站點(diǎn)的區(qū)域，具有重要的補(bǔ)充作用。在本研究中，使用ERA5數(shù)據(jù)補(bǔ)充了研究區(qū)周邊部分區(qū)域的氣象信息，確保氣象數(shù)據(jù)在空間上的完整性和連續(xù)性，為蒸散發(fā)估算提供更全面的氣象背景資料。2.2.3土地利用數(shù)據(jù)土地利用類型是影響蒸散發(fā)的重要因素之一，不同土地利用類型具有不同的植被覆蓋、土壤特性和水分條件，從而導(dǎo)致蒸散發(fā)量存在顯著差異。本研究采用中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的30米分辨率土地利用數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)基于多源遙感影像和地面調(diào)查數(shù)據(jù)，經(jīng)過嚴(yán)格的分類和驗(yàn)證，具有較高的精度和可靠性。數(shù)據(jù)的時(shí)間為2020年，通過該數(shù)據(jù)可以將研究區(qū)劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6種主要土地利用類型。利用這些土地利用信息，可以分析不同土地利用類型下蒸散發(fā)的分布特征和變化規(guī)律，探討土地利用變化對(duì)蒸散發(fā)的影響機(jī)制，為區(qū)域水資源管理和土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。2.2.4數(shù)據(jù)預(yù)處理遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理：為了提高遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性，對(duì)收集到的Landsat8OLI/TIRS影像進(jìn)行了一系列預(yù)處理操作。首先進(jìn)行輻射定標(biāo)，將影像的數(shù)字量化值（DN值）轉(zhuǎn)換為輻射亮度值，這一步驟通過USGS提供的定標(biāo)參數(shù)實(shí)現(xiàn)，確保影像能夠準(zhǔn)確反映地表的輻射能量。接著進(jìn)行大氣校正，采用FLAASH（FastLine-of-sightAtmosphericAnalysisofSpectralHypercubes）模型去除大氣對(duì)遙感影像的影響，包括大氣散射、吸收等，使影像能夠真實(shí)反映地表的反射率和發(fā)射率。大氣校正過程中，需要輸入大氣參數(shù)、氣溶膠類型和能見度等信息，以提高校正的準(zhǔn)確性。最后進(jìn)行幾何校正，以研究區(qū)的地形圖為參考，利用地面控制點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行配準(zhǔn)，使影像的地理坐標(biāo)與實(shí)際地理位置精確匹配，消除影像中的幾何畸變，確保后續(xù)分析的準(zhǔn)確性。對(duì)于MODIS數(shù)據(jù)，利用MRT（MODISReprojectionTool）工具進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和鑲嵌處理，將MODIS數(shù)據(jù)的投影方式轉(zhuǎn)換為與Landsat影像一致的投影坐標(biāo)系，便于數(shù)據(jù)的融合和分析。同時(shí)，對(duì)MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌，將多景MODIS影像拼接成一幅完整的覆蓋研究區(qū)的影像，消除數(shù)據(jù)之間的縫隙和重疊區(qū)域，形成連續(xù)的地表參數(shù)數(shù)據(jù)集。在鑲嵌過程中，需要注意數(shù)據(jù)的時(shí)間一致性和空間連續(xù)性，確保鑲嵌后的影像質(zhì)量良好。氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，檢查數(shù)據(jù)的完整性和異常值。對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)，采用線性插值法進(jìn)行補(bǔ)充，根據(jù)相鄰時(shí)間點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)，通過線性擬合的方式估算缺失值，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性。對(duì)于異常值，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)閾值進(jìn)行判斷和修正，例如，氣溫的異常值可能是由于儀器故障或觀測(cè)誤差導(dǎo)致的，通過與周邊站點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比和統(tǒng)計(jì)分析，確定合理的修正值，保證氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，利用ANUSPLIN軟件對(duì)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，將離散的站點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的柵格數(shù)據(jù)，使其在空間上與遙感數(shù)據(jù)相匹配。ANUSPLIN軟件采用薄盤樣條函數(shù)進(jìn)行插值，能夠充分考慮地形、氣候等因素對(duì)氣象要素空間分布的影響，提高插值的精度。在插值過程中，需要輸入氣象站點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)、觀測(cè)值以及地形數(shù)據(jù)等信息，生成研究區(qū)的氣象要素柵格圖，為蒸散發(fā)估算提供空間連續(xù)的氣象數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類和矢柵轉(zhuǎn)換處理。根據(jù)研究需要，將原始的土地利用分類進(jìn)行簡(jiǎn)化和合并，將一些相近的土地利用類型合并為主要的6種類型，便于后續(xù)的分析和統(tǒng)計(jì)。然后，利用ArcGIS軟件將土地利用矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，使其與遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的格式一致，分辨率也調(diào)整為與Landsat影像相同的30米，確保在空間分析過程中數(shù)據(jù)的兼容性和一致性。在矢柵轉(zhuǎn)換過程中，需要注意保持土地利用邊界的準(zhǔn)確性和完整性，避免數(shù)據(jù)丟失或變形。三、SEBS模型原理與構(gòu)建3.1SEBS模型基本原理地表能量平衡系統(tǒng)（SEBS）模型是一種基于地表能量平衡原理的區(qū)域地表通量估算模型，主要用于估算區(qū)域蒸散發(fā)。該模型的核心思想是基于地表能量平衡方程，通過遙感數(shù)據(jù)獲取地表參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算地表通量和蒸散發(fā)量。其基本原理可通過地表能量平衡方程來闡述：R_n=H+LE+G+P式中，R_n表示凈輻射通量，它是地表接收的太陽輻射能量減去地表反射和發(fā)射的能量后剩余的能量，是驅(qū)動(dòng)地表能量平衡和蒸散發(fā)過程的主要能量來源；H為感熱通量，代表地表與大氣之間以顯熱形式交換的能量，其大小反映了地表與大氣之間的熱交換強(qiáng)度；LE為潛熱通量，也就是蒸散發(fā)所消耗的能量，它與蒸散發(fā)量直接相關(guān)，是地表水分蒸發(fā)和植物蒸騰過程中所吸收的能量；G是土壤熱通量，是土壤中儲(chǔ)存和傳輸?shù)臒崃浚诘乇砟芰科胶庵幸舱加幸欢ū壤?，?duì)地表溫度和蒸散發(fā)過程產(chǎn)生影響；P為光合作用消耗量，由于在大多數(shù)情況下，光合作用消耗的能量相對(duì)較小，在實(shí)際計(jì)算中通?？梢院雎圆挥?jì)，因此能量平衡方程可簡(jiǎn)化為：R_n=H+LE+G通過該方程，可將潛熱通量LE表示為：LE=R_n-H-G由此，只要確定了凈輻射通量R_n、感熱通量H和土壤熱通量G，就能夠計(jì)算出潛熱通量LE，進(jìn)而估算出蒸散發(fā)量。在SEBS模型中，凈輻射通量R_n由太陽總輻射、地表反照率、大氣長(zhǎng)波輻射等參數(shù)計(jì)算得出；土壤熱通量G通常根據(jù)凈輻射通量和土壤熱擴(kuò)散率等參數(shù)進(jìn)行估算；而感熱通量H的計(jì)算則是SEBS模型的關(guān)鍵和難點(diǎn)，它涉及到地表粗糙度、空氣動(dòng)力學(xué)阻抗、氣溫、風(fēng)速等多個(gè)參數(shù)，需要通過復(fù)雜的計(jì)算過程來確定。SEBS模型在估算蒸散發(fā)時(shí)，充分利用了遙感數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，能夠獲取大面積、同步的地表參數(shù)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域蒸散發(fā)的有效估算。例如，通過遙感影像可以獲取地表反照率、地表溫度、歸一化植被指數(shù)等參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于準(zhǔn)確計(jì)算凈輻射通量、土壤熱通量和感熱通量至關(guān)重要。與傳統(tǒng)的蒸散發(fā)估算方法相比，SEBS模型能夠更好地考慮下墊面的非均勻性，更準(zhǔn)確地反映區(qū)域蒸散發(fā)的實(shí)際情況。3.2模型關(guān)鍵參數(shù)反演在運(yùn)用SEBS模型估算蒸散發(fā)的過程中，準(zhǔn)確獲取模型所需的關(guān)鍵參數(shù)至關(guān)重要，這些參數(shù)的精度直接影響著蒸散發(fā)估算的準(zhǔn)確性。本研究主要對(duì)地表反照率、地表溫度、歸一化植被指數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行反演，具體方法如下：地表反照率反演：地表反照率是指地表反射的太陽輻射與入射太陽輻射的比值，它反映了地表對(duì)太陽輻射的反射能力，是計(jì)算凈輻射通量的重要參數(shù)。對(duì)于Landsat8OLI影像，采用改進(jìn)的C波段模型進(jìn)行地表反照率反演。該模型考慮了不同波段的反射率貢獻(xiàn)，通過對(duì)藍(lán)光、綠光、紅光、近紅外和短波紅外等多個(gè)波段的反射率進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到地表反照率。具體計(jì)算公式為：\alpha=w_1\rho_{blue}+w_2\rho_{green}+w_3\rho_{red}+w_4\rho_{nir}+w_5\rho_{swir1}+w_6\rho_{swir2}式中，\alpha為地表反照率；\rho_{blue}???\rho_{green}???\rho_{red}???\rho_{nir}???\rho_{swir1}???\rho_{swir2}分別為L(zhǎng)andsat8OLI影像的藍(lán)光、綠光、紅光、近紅外、短波紅外1和短波紅外2波段的反射率；w_1???w_2???w_3???w_4???w_5???w_6為各波段的權(quán)重系數(shù)，這些系數(shù)根據(jù)研究區(qū)的地表特性和大氣條件進(jìn)行確定。地表溫度反演：地表溫度是地表能量平衡中的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)蒸散發(fā)過程有著重要影響。本研究采用單窗算法對(duì)Landsat8TIRS影像的第10波段進(jìn)行地表溫度反演。單窗算法考慮了大氣對(duì)熱輻射的吸收和散射作用，以及地表比輻射率的影響，能夠較為準(zhǔn)確地反演地表溫度。其反演公式為：T_s=\frac{1}{C_2}\ln(\frac{C_1}{\lambdaL_{\lambda}}+1)L_{\lambda}=\frac{1}{\tau}[(1-\varepsilon)L_{\downarrow}+\varepsilonL_b+L_{\uparrow}]式中，T_s為地表溫度；C_1和C_2為普朗克常數(shù)，分別為1.191042\times10^{-5}\text{W}\cdot\text{m}^2\cdot\text{sr}^{-1}\cdot\text{m}^4和1.4387752\times10^{-2}\text{m}\cdot\text{K}；\lambda為熱紅外波段的中心波長(zhǎng)，Landsat8TIRS第10波段的中心波長(zhǎng)為10.90\mu\text{m}；L_{\lambda}為衛(wèi)星傳感器接收到的熱輻射亮度；\tau為大氣透過率；\varepsilon為地表比輻射率；L_{\downarrow}和L_{\uparrow}分別為大氣下行和上行輻射亮度；L_b為黑體輻射亮度，可根據(jù)普朗克定律計(jì)算得出。在反演過程中，大氣透過率和大氣輻射亮度通過大氣校正獲取，地表比輻射率則根據(jù)歸一化植被指數(shù)（NDVI）進(jìn)行估算。歸一化植被指數(shù)反演：歸一化植被指數(shù)（NDVI）是反映植被生長(zhǎng)狀態(tài)和植被覆蓋度的重要指標(biāo)，它對(duì)蒸散發(fā)的估算也有著重要作用。利用Landsat8OLI影像的紅光波段（Band4）和近紅外波段（Band5）進(jìn)行NDVI計(jì)算，計(jì)算公式為：NDVI=\frac{\rho_{nir}-\rho_{red}}{\rho_{nir}+\rho_{red}}式中，\rho_{nir}和\rho_{red}分別為近紅外波段和紅光波段的地表反射率。通過該公式計(jì)算得到的NDVI值范圍在-1到1之間，值越大表示植被覆蓋度越高，植被生長(zhǎng)越茂盛。在計(jì)算過程中，首先對(duì)Landsat8OLI影像進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正，以獲取準(zhǔn)確的地表反射率，然后利用上述公式進(jìn)行NDVI計(jì)算。計(jì)算得到的NDVI圖像能夠直觀地反映研究區(qū)植被的分布和生長(zhǎng)狀況，為后續(xù)的蒸散發(fā)估算和分析提供重要依據(jù)。土壤熱通量估算：土壤熱通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積土壤表面的熱量，它在地表能量平衡中占有一定比例。在SEBS模型中，土壤熱通量通常根據(jù)凈輻射通量和土壤熱擴(kuò)散率等參數(shù)進(jìn)行估算。采用經(jīng)驗(yàn)公式G=\GammaR_n來計(jì)算土壤熱通量，其中\(zhòng)Gamma為土壤熱通量與凈輻射通量的比例系數(shù)，它與土壤類型、植被覆蓋度等因素有關(guān)。對(duì)于不同的土地利用類型，根據(jù)前人研究成果和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的\Gamma值。例如，對(duì)于耕地，\Gamma取值為0.15-0.25；對(duì)于林地，\Gamma取值為0.05-0.15；對(duì)于草地，\Gamma取值為0.10-0.20等。通過這種方式，可以較為準(zhǔn)確地估算不同下墊面條件下的土壤熱通量。感熱通量計(jì)算：感熱通量的計(jì)算是SEBS模型的關(guān)鍵和難點(diǎn)，它涉及到多個(gè)參數(shù)的復(fù)雜計(jì)算。本研究采用迭代法計(jì)算感熱通量，具體步驟如下：首先，根據(jù)地表粗糙度、空氣動(dòng)力學(xué)阻抗、氣溫、風(fēng)速等參數(shù)，利用空氣動(dòng)力學(xué)公式初步估算感熱通量；然后，通過迭代計(jì)算，不斷調(diào)整感熱通量的值，使得地表能量平衡方程滿足精度要求。在計(jì)算過程中，地表粗糙度根據(jù)土地利用類型和植被高度確定，空氣動(dòng)力學(xué)阻抗則通過經(jīng)驗(yàn)公式或查找相關(guān)文獻(xiàn)獲取。迭代計(jì)算過程中，利用迭代公式H_{i+1}=H_i+\DeltaH，其中H_{i+1}和H_i分別為第i+1次和第i次迭代計(jì)算得到的感熱通量，\DeltaH為每次迭代的增量，通過不斷調(diào)整\DeltaH的值，使得計(jì)算結(jié)果收斂到滿足能量平衡方程的精度范圍內(nèi)。通過上述迭代計(jì)算方法，可以較為準(zhǔn)確地計(jì)算出感熱通量，為蒸散發(fā)的估算提供可靠的數(shù)據(jù)支持。3.3蒸散發(fā)估算流程利用SEBS模型估算蒸散發(fā)的具體流程如下：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：收集研究區(qū)的Landsat8OLI/TIRS影像、MODIS數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)，包括氣溫、降水、風(fēng)速、相對(duì)濕度、太陽輻射等，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)Landsat8OLI/TIRS影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正和幾何校正，將MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和鑲嵌處理，使兩者在空間分辨率和投影坐標(biāo)系上保持一致；對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和插值處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，并使其在時(shí)間和空間上與遙感數(shù)據(jù)匹配。關(guān)鍵參數(shù)反演：根據(jù)預(yù)處理后的遙感數(shù)據(jù)，反演SEBS模型所需的關(guān)鍵參數(shù)，包括地表反照率、地表溫度、歸一化植被指數(shù)等。利用改進(jìn)的C波段模型反演地表反照率，通過單窗算法反演地表溫度，采用近紅外波段和紅光波段計(jì)算歸一化植被指數(shù)。同時(shí)，根據(jù)凈輻射通量和土壤熱擴(kuò)散率等參數(shù)估算土壤熱通量，采用迭代法計(jì)算感熱通量，具體步驟為根據(jù)地表粗糙度、空氣動(dòng)力學(xué)阻抗、氣溫、風(fēng)速等參數(shù)，利用空氣動(dòng)力學(xué)公式初步估算感熱通量，然后通過迭代計(jì)算，不斷調(diào)整感熱通量的值，使得地表能量平衡方程滿足精度要求。凈輻射通量計(jì)算：根據(jù)反演得到的地表反照率、太陽總輻射、大氣長(zhǎng)波輻射等參數(shù)，計(jì)算凈輻射通量R_n。凈輻射通量是地表接收的太陽輻射能量減去地表反射和發(fā)射的能量后剩余的能量，其計(jì)算公式為：R_n=(1-\alpha)Q+L_{\downarrow}-L_{\uparrow}式中，\alpha為地表反照率；Q為太陽總輻射；L_{\downarrow}為向下的長(zhǎng)波輻射；L_{\uparrow}為向上的長(zhǎng)波輻射。土壤熱通量估算：采用經(jīng)驗(yàn)公式G=\GammaR_n估算土壤熱通量，其中\(zhòng)Gamma為土壤熱通量與凈輻射通量的比例系數(shù)，根據(jù)不同的土地利用類型，結(jié)合前人研究成果和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的\Gamma值。例如，對(duì)于耕地，\Gamma取值為0.15-0.25；對(duì)于林地，\Gamma取值為0.05-0.15；對(duì)于草地，\Gamma取值為0.10-0.20等。感熱通量計(jì)算：采用迭代法計(jì)算感熱通量，根據(jù)地表粗糙度、空氣動(dòng)力學(xué)阻抗、氣溫、風(fēng)速等參數(shù)，利用空氣動(dòng)力學(xué)公式初步估算感熱通量，然后通過迭代計(jì)算，不斷調(diào)整感熱通量的值，使得地表能量平衡方程滿足精度要求。在計(jì)算過程中，地表粗糙度根據(jù)土地利用類型和植被高度確定，空氣動(dòng)力學(xué)阻抗則通過經(jīng)驗(yàn)公式或查找相關(guān)文獻(xiàn)獲取。潛熱通量計(jì)算：根據(jù)地表能量平衡方程LE=R_n-H-G，計(jì)算潛熱通量LE，其中R_n為凈輻射通量，H為感熱通量，G為土壤熱通量。通過該公式，將凈輻射通量減去感熱通量和土壤熱通量，即可得到潛熱通量，潛熱通量與蒸散發(fā)量直接相關(guān)，是地表水分蒸發(fā)和植物蒸騰過程中所吸收的能量。蒸散發(fā)量計(jì)算：將計(jì)算得到的潛熱通量LE轉(zhuǎn)換為蒸散發(fā)量。根據(jù)潛熱通量與蒸散發(fā)量的關(guān)系，利用公式ET=\frac{LE}{\lambda}計(jì)算蒸散發(fā)量，其中ET為蒸散發(fā)量，\lambda為水的汽化潛熱，其值與溫度有關(guān)，一般在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100℃時(shí)水的汽化潛熱約為2260kJ/kg。通過該公式，將潛熱通量除以水的汽化潛熱，即可得到蒸散發(fā)量，單位通常為毫米（mm）或毫米/天（mm/d）。結(jié)果驗(yàn)證與分析：對(duì)估算得到的蒸散發(fā)量進(jìn)行精度驗(yàn)證，可采用與實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比、誤差分析等方法，評(píng)估估算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，對(duì)蒸散發(fā)量的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析，探討其在不同時(shí)間尺度（年、季、月）和空間尺度（不同區(qū)縣、不同土地利用類型）上的變化規(guī)律，以及與氣象因素、植被覆蓋、土地利用類型等之間的關(guān)系。四、邯鄲市蒸散發(fā)時(shí)空特征分析4.1蒸散發(fā)空間分布特征通過SEBS模型估算得到的邯鄲市蒸散發(fā)空間分布呈現(xiàn)出明顯的地域差異，這與邯鄲市復(fù)雜的地形地貌、多樣的植被覆蓋以及不同的土地利用類型密切相關(guān)。從整體上看，邯鄲市西部山區(qū)的蒸散發(fā)量相對(duì)較低，而東部平原地區(qū)的蒸散發(fā)量相對(duì)較高。邯鄲市西部為中、低山丘陵地貌，地勢(shì)起伏較大，海拔較高，氣溫相對(duì)較低，降水分布也存在差異。同時(shí)，山區(qū)的植被覆蓋以森林為主，雖然植被覆蓋度較高，但由于氣溫較低，植物的生理活動(dòng)相對(duì)較弱，蒸騰作用相對(duì)不強(qiáng)烈，且土壤水分下滲較快，可供蒸發(fā)的水分相對(duì)較少，導(dǎo)致蒸散發(fā)量相對(duì)較低。例如，在涉縣、武安市的部分山區(qū)，蒸散發(fā)量在夏季平均每天約為[X]毫米。相比之下，東部平原地區(qū)地勢(shì)平坦，海拔較低，氣溫較高，且大部分區(qū)域?yàn)檗r(nóng)田，植被以農(nóng)作物為主。農(nóng)作物在生長(zhǎng)季節(jié)對(duì)水分的需求較大，且農(nóng)田灌溉使得土壤水分較為充足，為蒸散發(fā)提供了豐富的水源。此外，平原地區(qū)的太陽輻射相對(duì)較強(qiáng)，風(fēng)速較大，有利于水分的蒸發(fā)和擴(kuò)散，使得蒸散發(fā)量相對(duì)較高。在永年區(qū)、曲周縣等平原地區(qū)，夏季蒸散發(fā)量平均每天可達(dá)[X]毫米。不同土地利用類型的蒸散發(fā)量也存在顯著差異。耕地作為邯鄲市主要的土地利用類型之一，由于農(nóng)作物的生長(zhǎng)和灌溉活動(dòng)，蒸散發(fā)量相對(duì)較大。在農(nóng)作物生長(zhǎng)旺季，耕地的蒸散發(fā)量明顯高于其他土地利用類型。以小麥和玉米種植區(qū)為例，在夏季生長(zhǎng)旺盛期，耕地的蒸散發(fā)量平均每天可達(dá)[X]毫米左右。林地的蒸散發(fā)量則受到植被類型、林冠結(jié)構(gòu)和土壤水分等因素的影響。一般來說，森林植被的葉面積指數(shù)較大，蒸騰作用較強(qiáng)，但由于山區(qū)土壤水分條件和氣溫的限制，林地的蒸散發(fā)量在整體上低于耕地，平均每天約為[X]毫米。草地的蒸散發(fā)量相對(duì)較小，主要是因?yàn)椴莸刂脖幌鄬?duì)低矮，覆蓋度較低，對(duì)水分的截留和蒸騰作用相對(duì)較弱，夏季平均每天蒸散發(fā)量約為[X]毫米。水域的蒸散發(fā)量則主要取決于水面面積、水溫、風(fēng)速等因素。邯鄲市境內(nèi)的河流、水庫(kù)等水域，由于水面直接與大氣接觸，水分供應(yīng)充足，蒸散發(fā)量相對(duì)穩(wěn)定，夏季平均每天約為[X]毫米。建設(shè)用地由于地面硬化，植被覆蓋極少，蒸散發(fā)量最低，夏季平均每天僅為[X]毫米左右。將蒸散發(fā)量與地形進(jìn)行疊加分析，可以更直觀地看出地形對(duì)蒸散發(fā)的影響。在山區(qū)，隨著海拔的升高，蒸散發(fā)量逐漸降低。這是因?yàn)楹０紊邔?dǎo)致氣溫降低，大氣壓力減小，水汽壓降低，從而抑制了水分的蒸發(fā)和蒸騰。同時(shí)，山區(qū)的地形起伏使得地表徑流速度加快，土壤水分難以保持，也不利于蒸散發(fā)的進(jìn)行。在平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，蒸散發(fā)量相對(duì)較為均勻，但在河流、湖泊等水域附近，蒸散發(fā)量會(huì)明顯增加，形成高值區(qū)。這是由于水域提供了豐富的水分來源，且水域周邊的小氣候條件有利于蒸散發(fā)的發(fā)生。植被覆蓋度與蒸散發(fā)量之間也存在密切的關(guān)系。通過對(duì)歸一化植被指數(shù)（NDVI）與蒸散發(fā)量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，兩者呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。植被覆蓋度越高，蒸散發(fā)量越大。這是因?yàn)橹脖煌ㄟ^蒸騰作用將土壤中的水分輸送到大氣中，增加了蒸散發(fā)量。同時(shí)，植被還可以減少土壤水分的直接蒸發(fā)，提高水分利用效率。在植被覆蓋度較高的山區(qū)森林和東部平原的農(nóng)田區(qū)域，蒸散發(fā)量明顯高于植被覆蓋度較低的草地和建設(shè)用地。當(dāng)NDVI值大于[X]時(shí)，蒸散發(fā)量隨著NDVI值的增加而顯著增加；當(dāng)NDVI值小于[X]時(shí)，蒸散發(fā)量的變化相對(duì)較小。4.2蒸散發(fā)時(shí)間變化特征邯鄲市蒸散發(fā)的時(shí)間變化特征顯著，呈現(xiàn)出明顯的年際和季節(jié)變化規(guī)律，不同時(shí)段的蒸散發(fā)差異明顯。從年際變化來看，2015-2020年邯鄲市蒸散發(fā)量整體呈現(xiàn)出波動(dòng)變化的趨勢(shì)（見圖4-1）。2015年蒸散發(fā)量為[X]毫米，到2016年蒸散發(fā)量略有下降，為[X]毫米，2017年蒸散發(fā)量上升至[X]毫米，隨后在2018年又下降到[X]毫米，2019年和2020年蒸散發(fā)量分別為[X]毫米和[X]毫米。通過線性趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，這6年間邯鄲市蒸散發(fā)量的年際變化趨勢(shì)不顯著，年際波動(dòng)可能與降水、氣溫、太陽輻射等氣象因素的年際變化以及土地利用類型的局部調(diào)整有關(guān)。例如，2017年降水相對(duì)充沛，氣溫適宜，太陽輻射較強(qiáng)，這些因素共同作用使得蒸散發(fā)量相對(duì)較高；而2018年降水減少，氣溫偏低，導(dǎo)致蒸散發(fā)量有所下降。[此處插入2015-2020年邯鄲市蒸散發(fā)量年際變化圖]圖4-12015-2020年邯鄲市蒸散發(fā)量年際變化圖在季節(jié)變化方面，邯鄲市蒸散發(fā)量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性差異，夏季蒸散發(fā)量最高，冬季最低，春季和秋季介于兩者之間（見圖4-2）。夏季（6-8月）是邯鄲市氣溫最高、太陽輻射最強(qiáng)的季節(jié)，同時(shí)植被生長(zhǎng)旺盛，植物蒸騰作用強(qiáng)烈，且此時(shí)降水相對(duì)較多，土壤水分充足，為蒸散發(fā)提供了有利條件，使得夏季蒸散發(fā)量占全年蒸散發(fā)量的比例最高，平均可達(dá)[X]%。其中，7月份蒸散發(fā)量通常達(dá)到峰值，平均每月蒸散發(fā)量為[X]毫米左右。春季（3-5月）氣溫逐漸回升，風(fēng)速較大，土壤開始解凍，水分蒸發(fā)加快，但由于植被尚未完全生長(zhǎng)茂盛，植物蒸騰作用相對(duì)較弱，且降水相對(duì)較少，蒸散發(fā)量相對(duì)較低，占全年蒸散發(fā)量的比例約為[X]%，平均每月蒸散發(fā)量為[X]毫米左右。秋季（9-11月）氣溫逐漸降低，太陽輻射減弱，植被開始枯萎，植物蒸騰作用減弱，同時(shí)降水也逐漸減少，蒸散發(fā)量進(jìn)一步下降，占全年蒸散發(fā)量的比例約為[X]%，平均每月蒸散發(fā)量為[X]毫米左右。冬季（12月-次年2月）氣溫低，土壤凍結(jié)，植被休眠，植物蒸騰作用基本停止，水分蒸發(fā)也受到抑制，蒸散發(fā)量最低，占全年蒸散發(fā)量的比例僅為[X]%，平均每月蒸散發(fā)量為[X]毫米左右。[此處插入邯鄲市蒸散發(fā)量季節(jié)變化圖]圖4-2邯鄲市蒸散發(fā)量季節(jié)變化圖進(jìn)一步分析月蒸散發(fā)量的變化情況（見圖4-3），可以發(fā)現(xiàn)蒸散發(fā)量在一年中的變化趨勢(shì)與季節(jié)變化基本一致，但在具體月份上存在一些差異。3月份隨著氣溫的回升，蒸散發(fā)量開始逐漸增加；4-5月氣溫持續(xù)升高，風(fēng)速較大，蒸散發(fā)量進(jìn)一步增大；6-7月進(jìn)入夏季，氣溫和太陽輻射達(dá)到一年中的峰值，蒸散發(fā)量也隨之達(dá)到最高值；8月雖然氣溫仍然較高，但降水相對(duì)較多，空氣濕度較大，一定程度上抑制了蒸散發(fā)的進(jìn)行，蒸散發(fā)量略有下降；9-10月進(jìn)入秋季，氣溫下降，太陽輻射減弱，蒸散發(fā)量逐漸減少；11-12月氣溫繼續(xù)降低，蒸散發(fā)量迅速下降；1-2月是冬季最冷的時(shí)期，蒸散發(fā)量維持在較低水平。[此處插入邯鄲市月蒸散發(fā)量變化圖]圖4-3邯鄲市月蒸散發(fā)量變化圖不同土地利用類型的蒸散發(fā)時(shí)間變化也存在差異。耕地的蒸散發(fā)量在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)變化明顯，春季播種后，隨著農(nóng)作物的生長(zhǎng)，蒸散發(fā)量逐漸增加，夏季農(nóng)作物生長(zhǎng)旺盛，蒸散發(fā)量達(dá)到峰值，秋季農(nóng)作物收獲后，蒸散發(fā)量迅速下降。林地的蒸散發(fā)量在夏季相對(duì)較高，主要是因?yàn)橄募旧种脖簧L(zhǎng)茂盛，葉面積指數(shù)大，蒸騰作用強(qiáng)；而在冬季，由于氣溫低，樹木生長(zhǎng)緩慢，蒸騰作用減弱，蒸散發(fā)量較低。草地的蒸散發(fā)量在夏季相對(duì)較高，春季和秋季次之，冬季最低，這與草地植被的生長(zhǎng)周期和氣候條件有關(guān)。水域的蒸散發(fā)量相對(duì)較為穩(wěn)定，季節(jié)變化較小，主要取決于水面面積、水溫、風(fēng)速等因素，夏季水溫較高，蒸散發(fā)量略高于其他季節(jié)，但變化幅度不大。建設(shè)用地由于地面硬化，植被覆蓋極少，蒸散發(fā)量在全年都處于較低水平，且季節(jié)變化不明顯。五、蒸散發(fā)影響因素分析5.1氣象因素對(duì)蒸散發(fā)的影響氣象因素在蒸散發(fā)過程中起著至關(guān)重要的作用，它們直接或間接地影響著地表與大氣之間的能量交換和水汽傳輸，進(jìn)而決定了蒸散發(fā)量的大小。本研究選取了氣溫、降水、風(fēng)速、太陽輻射等主要?dú)庀笠蛩?，?duì)其與蒸散發(fā)的相關(guān)性進(jìn)行了深入分析。5.1.1氣溫與蒸散發(fā)的關(guān)系氣溫是影響蒸散發(fā)的關(guān)鍵氣象因素之一，它主要通過影響水分的蒸發(fā)速率和植物的生理活動(dòng)來作用于蒸散發(fā)過程。一般來說，氣溫升高會(huì)導(dǎo)致水分的蒸發(fā)速率加快，因?yàn)闇囟壬邥?huì)增加水分子的動(dòng)能，使其更容易從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。同時(shí)，氣溫的變化也會(huì)影響植物的生理活動(dòng)，如氣孔的開閉、光合作用和呼吸作用等，進(jìn)而影響植物的蒸騰作用。通過對(duì)邯鄲市2015-2020年期間氣溫與蒸散發(fā)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)r=[X]，p<0.01）。隨著氣溫的升高，蒸散發(fā)量也呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)（見圖5-1）。在夏季，當(dāng)氣溫較高時(shí)，蒸散發(fā)量也達(dá)到了全年的峰值。這是因?yàn)楦邷厥沟盟终舭l(fā)加劇，同時(shí)植物的生長(zhǎng)旺盛，蒸騰作用也更為強(qiáng)烈。例如，在2017年夏季，邯鄲市平均氣溫較常年偏高[X]℃，相應(yīng)的蒸散發(fā)量也比常年同期增加了[X]毫米。[此處插入氣溫與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖]圖5-1氣溫與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖然而，氣溫對(duì)蒸散發(fā)的影響并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。當(dāng)氣溫過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉，減少水分的蒸騰散失，從而對(duì)蒸散發(fā)產(chǎn)生抑制作用。此外，氣溫還會(huì)通過影響土壤水分的狀態(tài)和大氣的水汽壓，間接影響蒸散發(fā)。在高溫干旱的條件下，土壤水分容易蒸發(fā)殆盡，使得可供蒸散發(fā)的水分減少，進(jìn)而限制了蒸散發(fā)量的增加。5.1.2降水與蒸散發(fā)的關(guān)系降水是地表水分的重要來源，它對(duì)蒸散發(fā)有著直接而顯著的影響。降水的增加會(huì)補(bǔ)充土壤水分，為蒸散發(fā)提供充足的水源，從而促進(jìn)蒸散發(fā)的進(jìn)行。然而，當(dāng)降水過多時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致土壤水分飽和，地表形成積水，反而會(huì)抑制蒸散發(fā)的發(fā)生。對(duì)邯鄲市降水與蒸散發(fā)的相關(guān)性分析表明，兩者之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)r=[X]，p<0.05），但相關(guān)性相對(duì)較弱（見圖5-2）。這是因?yàn)榻邓畬?duì)蒸散發(fā)的影響受到多種因素的制約，如降水強(qiáng)度、降水持續(xù)時(shí)間、土壤質(zhì)地和植被覆蓋等。在降水強(qiáng)度較小、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，降水能夠有效地補(bǔ)充土壤水分，促進(jìn)蒸散發(fā)；而在降水強(qiáng)度過大、持續(xù)時(shí)間較短時(shí)，大量的降水可能會(huì)形成地表徑流流失，無法被土壤充分吸收利用，對(duì)蒸散發(fā)的促進(jìn)作用有限。[此處插入降水與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖]圖5-2降水與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖從季節(jié)變化來看，夏季降水較多，蒸散發(fā)量也相對(duì)較高，但兩者之間的變化并非完全同步。在夏季，有時(shí)雖然降水較多，但由于氣溫高、太陽輻射強(qiáng)，蒸散發(fā)量仍然較大；而在降水較少的時(shí)段，蒸散發(fā)量則主要受土壤水分和其他氣象因素的影響。在冬季，降水較少，且多以降雪的形式出現(xiàn)，土壤凍結(jié)，蒸散發(fā)量極低，此時(shí)降水對(duì)蒸散發(fā)的影響相對(duì)較小。5.1.3風(fēng)速與蒸散發(fā)的關(guān)系風(fēng)速通過影響水汽的擴(kuò)散和輸送，對(duì)蒸散發(fā)產(chǎn)生重要影響。風(fēng)速越大，越有利于水汽從地表向大氣中擴(kuò)散，從而加速蒸散發(fā)過程。此外，風(fēng)速還可以影響地表的熱量交換，增強(qiáng)對(duì)流作用，進(jìn)一步促進(jìn)蒸散發(fā)。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，邯鄲市風(fēng)速與蒸散發(fā)之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)r=[X]，p<0.01）（見圖5-3）。在春季，風(fēng)速較大，蒸散發(fā)量也相對(duì)較高。例如，2016年春季，邯鄲市平均風(fēng)速為[X]米/秒，較常年同期偏大[X]米/秒，相應(yīng)的蒸散發(fā)量比常年同期增加了[X]毫米。這是因?yàn)檩^大的風(fēng)速能夠及時(shí)帶走地表附近的水汽，降低空氣濕度，使得水汽的擴(kuò)散梯度增大，從而加快了蒸散發(fā)的速率。[此處插入風(fēng)速與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖]圖5-3風(fēng)速與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖然而，風(fēng)速對(duì)蒸散發(fā)的影響也存在一定的閾值。當(dāng)風(fēng)速超過一定限度時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致植物葉片失水過快，氣孔關(guān)閉，從而抑制蒸騰作用，對(duì)蒸散發(fā)產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，風(fēng)速還會(huì)受到地形、植被等因素的影響，在山區(qū)和植被茂密的地區(qū)，風(fēng)速相對(duì)較小，對(duì)蒸散發(fā)的促進(jìn)作用也會(huì)減弱。5.1.4太陽輻射與蒸散發(fā)的關(guān)系太陽輻射是驅(qū)動(dòng)蒸散發(fā)的主要能量來源，它為水分的蒸發(fā)和植物的蒸騰提供了所需的能量。太陽輻射越強(qiáng)，地表吸收的能量越多，水分蒸發(fā)和植物蒸騰的速率也就越快，蒸散發(fā)量相應(yīng)增加。通過分析邯鄲市太陽輻射與蒸散發(fā)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在高度的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)r=[X]，p<0.01）（見圖5-4）。在夏季，太陽輻射強(qiáng)烈，蒸散發(fā)量也達(dá)到了最大值。例如，2018年夏季，邯鄲市太陽輻射量較常年同期增加了[X]兆焦耳/平方米，蒸散發(fā)量也比常年同期增加了[X]毫米。這表明太陽輻射是影響蒸散發(fā)的重要因素之一，其強(qiáng)度的變化直接決定了蒸散發(fā)量的大小。[此處插入太陽輻射與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖]圖5-4太陽輻射與蒸散發(fā)關(guān)系散點(diǎn)圖此外，太陽輻射還會(huì)通過影響氣溫和植物的光合作用，間接影響蒸散發(fā)。太陽輻射增強(qiáng)會(huì)使氣溫升高，進(jìn)一步促進(jìn)水分的蒸發(fā)；同時(shí)，光合作用的增強(qiáng)也會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)旺盛，蒸騰作用加強(qiáng)，從而增加蒸散發(fā)量。然而，當(dāng)太陽輻射過強(qiáng)時(shí)，可能會(huì)對(duì)植物造成傷害，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，抑制蒸騰作用，對(duì)蒸散發(fā)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。5.2下墊面因素對(duì)蒸散發(fā)的影響下墊面作為蒸散發(fā)過程發(fā)生的直接場(chǎng)所，其性質(zhì)和特征對(duì)蒸散發(fā)有著至關(guān)重要的影響。不同的下墊面類型，如植被類型、土地利用類型等，具有不同的物理、化學(xué)和生物特性，這些特性決定了下墊面與大氣之間的能量交換、水分傳輸以及植被的生長(zhǎng)狀況，進(jìn)而影響蒸散發(fā)的速率和總量。5.2.1植被類型對(duì)蒸散發(fā)的影響植被在蒸散發(fā)過程中扮演著關(guān)鍵角色，不同植被類型的蒸散發(fā)特性存在顯著差異。邯鄲市植被覆蓋類型豐富多樣，自然植被類型可分為針葉林、闊葉林、灌叢和灌草叢、草甸、沼澤植被、水生植被6種類型，森林植被主要分布在西部山區(qū)，草叢植被多分布在山地丘陵區(qū)的溝谷和荒坡，草甸植被遍布全境，沼澤植被和水生殖被主要分布在東部滯水洼地。森林植被由于其復(fù)雜的冠層結(jié)構(gòu)和較大的葉面積指數(shù)，通常具有較高的蒸散發(fā)量。森林的樹冠能夠攔截大量的降水，其中一部分通過蒸發(fā)返回大氣，另一部分則通過樹干徑流和穿透雨到達(dá)地面，增加土壤水分，為植被蒸騰提供充足的水源。同時(shí)，森林植被的根系發(fā)達(dá)，能夠深入土壤深處吸收水分，維持較高的蒸騰速率。例如，在邯鄲市西部山區(qū)的針葉林和闊葉林區(qū)域，夏季蒸散發(fā)量明顯高于其他植被類型，平均每天可達(dá)[X]毫米左右。這是因?yàn)樯种脖辉谙募旧L(zhǎng)旺盛，光合作用強(qiáng)烈，需要大量的水分進(jìn)行蒸騰作用，以調(diào)節(jié)植物體溫和維持生理活動(dòng)。相比之下，草地植被相對(duì)低矮，葉面積指數(shù)較小，對(duì)水分的截留和蒸騰作用相對(duì)較弱，蒸散發(fā)量相對(duì)較低。邯鄲市的草甸植被和灌草叢植被在夏季平均每天蒸散發(fā)量約為[X]毫米。草地植被的根系相對(duì)較淺，對(duì)土壤水分的吸收能力有限，且植被覆蓋度較低，使得土壤水分更容易直接蒸發(fā)，而不是通過植被蒸騰作用進(jìn)入大氣。此外，草地植被的生長(zhǎng)周期和季節(jié)性變化也會(huì)影響蒸散發(fā)量，在生長(zhǎng)旺季，蒸散發(fā)量相對(duì)較高，而在冬季或干旱季節(jié)，蒸散發(fā)量則會(huì)明顯下降。農(nóng)作物作為人類活動(dòng)影響下的特殊植被類型，其蒸散發(fā)量受到種植品種、種植密度、灌溉制度等因素的影響。邯鄲市是全國(guó)重要的糧棉、禽蛋、蔬菜生產(chǎn)基地，主要作物有小麥、玉米、稻谷、棉花、花生等。在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)，由于灌溉和施肥等農(nóng)業(yè)措施的實(shí)施，土壤水分和養(yǎng)分條件較好，農(nóng)作物生長(zhǎng)旺盛，蒸散發(fā)量較大。以小麥為例，在生長(zhǎng)旺季，小麥田的蒸散發(fā)量平均每天可達(dá)[X]毫米左右。然而，不同農(nóng)作物的蒸散發(fā)特性也存在差異，例如，水稻是水生作物，其生長(zhǎng)過程中需要大量的水分，蒸散發(fā)量相對(duì)較高；而棉花等耐旱作物的蒸散發(fā)量則相對(duì)較低。5.2.2土地利用類型對(duì)蒸散發(fā)的影響土地利用類型的差異導(dǎo)致下墊面的物理性質(zhì)、植被覆蓋和人類活動(dòng)強(qiáng)度不同，從而對(duì)蒸散發(fā)產(chǎn)生顯著影響。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的30米分辨率土地利用數(shù)據(jù)，將邯鄲市劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6種主要土地利用類型。耕地是邯鄲市主要的土地利用類型之一，由于農(nóng)作物的生長(zhǎng)和灌溉活動(dòng)，蒸散發(fā)量相對(duì)較大。在農(nóng)作物生長(zhǎng)旺季，耕地的蒸散發(fā)量明顯高于其他土地利用類型。如前文所述，以小麥和玉米種植區(qū)為例，在夏季生長(zhǎng)旺盛期，耕地的蒸散發(fā)量平均每天可達(dá)[X]毫米左右。這是因?yàn)楦卦诜N植農(nóng)作物后，土壤水分通過農(nóng)作物的蒸騰作用和土壤表面的蒸發(fā)大量散失，且灌溉活動(dòng)為蒸散發(fā)提供了充足的水分來源。此外，耕地的蒸散發(fā)量還受到種植制度和農(nóng)業(yè)管理措施的影響，例如，輪作、間作等種植制度可以改變植被覆蓋和土壤水分狀況，進(jìn)而影響蒸散發(fā)量。林地的蒸散發(fā)量受到植被類型、林冠結(jié)構(gòu)和土壤水分等因素的影響。一般來說，森林植被的葉面積指數(shù)較大，蒸騰作用較強(qiáng)，但由于山區(qū)土壤水分條件和氣溫的限制，林地的蒸散發(fā)量在整體上低于耕地，平均每天約為[X]毫米。在山區(qū)，由于地勢(shì)起伏和土壤質(zhì)地的差異，土壤水分的分布和補(bǔ)給情況不同，導(dǎo)致林地蒸散發(fā)量存在空間差異。此外，森林砍伐、森林火災(zāi)等人類活動(dòng)也會(huì)對(duì)林地的蒸散發(fā)產(chǎn)生影響，破壞森林植被會(huì)減少葉面積指數(shù)，降低蒸騰作用，從而導(dǎo)致蒸散發(fā)量下降。草地的蒸散發(fā)量相對(duì)較小，主要是因?yàn)椴莸刂脖幌鄬?duì)低矮，覆蓋度較低，對(duì)水分的截留和蒸騰作用相對(duì)較弱，夏季平均每天蒸散發(fā)量約為[X]毫米。草地的蒸散發(fā)量還受到降水和土壤水分的影響，在降水較多的季節(jié)，土壤水分充足，蒸散發(fā)量會(huì)相應(yīng)增加；而在干旱季節(jié)，土壤水分不足，蒸散發(fā)量則會(huì)受到抑制。水域的蒸散發(fā)量主要取決于水面面積、水溫、風(fēng)速等因素。邯鄲市境內(nèi)的河流、水庫(kù)等水域，由于水面直接與大氣接觸，水分供應(yīng)充足，蒸散發(fā)量相對(duì)穩(wěn)定，夏季平均每天約為[X]毫米。水域的蒸散發(fā)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是水面水分的蒸發(fā)，不受植被蒸騰的影響。然而，水溫的變化會(huì)顯著影響水域的蒸散發(fā)速率，水溫越高，水分子的動(dòng)能越大，蒸發(fā)速率越快。此外，風(fēng)速的增加也會(huì)加快水面水分的蒸發(fā)，因?yàn)轱L(fēng)速能夠及時(shí)帶走水面附近的水汽，降低空氣濕度，使得水汽的擴(kuò)散梯度增大。建設(shè)用地由于地面硬化，植被覆蓋極少，蒸散發(fā)量最低，夏季平均每天僅為[X]毫米左右。城市中的建筑物、道路等硬化地面阻止了土壤水分的蒸發(fā)和植被的生長(zhǎng)，使得蒸散發(fā)量大幅減少。此外，城市中的熱島效應(yīng)也會(huì)對(duì)蒸散發(fā)產(chǎn)生影響，熱島效應(yīng)導(dǎo)致城市氣溫升高，空氣濕度降低，不利于蒸散發(fā)的進(jìn)行。然而，城市中的綠地和水體可以在一定程度上增加蒸散發(fā)量，改善城市微氣候。未利用地的蒸散發(fā)量取決于其地表覆蓋狀況和土壤水分條件。邯鄲市的未利用地主要包括裸地、沙地等，這些地區(qū)植被稀少，土壤水分含量較低，蒸散發(fā)量相對(duì)較小。在干旱的未利用地區(qū)，由于缺乏植被覆蓋和水分供應(yīng)，蒸散發(fā)量極低，主要以土壤表面的水分蒸發(fā)為主。而在一些有少量植被生長(zhǎng)的未利用地，蒸散發(fā)量會(huì)略高于完全裸露的地區(qū)，因?yàn)橹脖坏恼趄v作用會(huì)增加水分的散失。六、模型驗(yàn)證與不確定性分析6.1模型驗(yàn)證方法與結(jié)果為了評(píng)估SEBS模型在估算邯鄲市蒸散發(fā)方面的準(zhǔn)確性和可靠性，本研究采用了多種驗(yàn)證方法，包括與實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比、與其他蒸散發(fā)產(chǎn)品對(duì)比以及誤差分析等。通過這些方法，對(duì)模型估算結(jié)果進(jìn)行了全面、深入的驗(yàn)證，以確保研究結(jié)果的科學(xué)性和可信度。在實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比方面，收集了邯鄲市境內(nèi)[X]個(gè)通量觀測(cè)站點(diǎn)的蒸散發(fā)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這些站點(diǎn)分布在不同的土地利用類型和地形條件下，具有代表性。將SEBS模型估算的蒸散發(fā)結(jié)果與對(duì)應(yīng)時(shí)間段的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖6-1所示。從圖中可以看出，模型估算值與實(shí)測(cè)值在總體趨勢(shì)上較為一致，能夠較好地反映蒸散發(fā)的實(shí)際變化情況。進(jìn)一步計(jì)算兩者之間的相關(guān)系數(shù)和誤差指標(biāo)，結(jié)果顯示，相關(guān)系數(shù)r達(dá)到了[X]，表明兩者之間具有顯著的正相關(guān)關(guān)系；均方根誤差RMSE為[X]毫米/天，平均絕對(duì)誤差MAE為[X]毫米/天，說明模型估算值與實(shí)測(cè)值之間的偏差在可接受范圍內(nèi)，模型具有較高的精度。[此處插入模型估算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比散點(diǎn)圖]圖6-1模型估算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比散點(diǎn)圖與其他蒸散發(fā)產(chǎn)品對(duì)比時(shí)，選擇了MOD16蒸散發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行比較。MOD16是基于MODIS數(shù)據(jù)開發(fā)的全球蒸散發(fā)產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證。將SEBS模型估算的蒸散發(fā)結(jié)果與MOD16產(chǎn)品在研究區(qū)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖6-2所示。從對(duì)比結(jié)果來看，兩者在空間分布和數(shù)值大小上具有一定的相似性，但也存在一些差異。在山區(qū)，SEBS模型估算的蒸散發(fā)量相對(duì)較低，而MOD16產(chǎn)品的估算值相對(duì)較高；在平原地區(qū)，兩者的差異相對(duì)較小。通過計(jì)算兩者之間的相關(guān)系數(shù)和誤差指標(biāo)，相關(guān)系數(shù)r為[X]，均方根誤差RMSE為[X]毫米/天，平均絕對(duì)誤差MAE為[X]毫米/天。這些結(jié)果表明，SEBS模型與MOD16產(chǎn)品在估算邯鄲市蒸散發(fā)方面具有一定的一致性，但由于兩者采用的數(shù)據(jù)源和算法不同，導(dǎo)致在一些細(xì)節(jié)上存在差異。[此處插入SEBS模型估算結(jié)果與MOD16產(chǎn)品對(duì)比圖]圖6-2SEBS模型估算結(jié)果與MOD16產(chǎn)品對(duì)比圖為了更全面地評(píng)估模型的精度，還進(jìn)行了誤差分析。計(jì)算了SEBS模型估算蒸散發(fā)的相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差，并繪制了誤差分布圖，如圖6-3所示。從誤差分布圖可以看出，模型的誤差在空間上呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律。在山區(qū)，由于地形復(fù)雜，下墊面條件變化較大，模型的誤差相對(duì)較大；在平原地區(qū)，地形相對(duì)平坦，下墊面條件較為均一，模型的誤差相對(duì)較小?？傮w而言，模型的相對(duì)誤差大部分在±[X]%以內(nèi)，絕對(duì)誤差大部分在±[X]毫米/天以內(nèi)，說明模型的精度能夠滿足研究需求。[此處插入誤差分布圖]圖6-3誤差分布圖通過與實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比、與其他蒸散發(fā)產(chǎn)品對(duì)比以及誤差分析等多種驗(yàn)證方法，結(jié)果表明SEBS模型在估算邯鄲市蒸散發(fā)方面具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠較好地反映蒸散發(fā)的時(shí)空分布特征，為后續(xù)的分析和研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。6.2不確定性來源分析盡管SEBS模型在估算邯鄲市蒸散發(fā)方面表現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確性和可靠性，但模型結(jié)果仍存在一定的不確定性，這些不確定性主要來源于數(shù)據(jù)誤差、參數(shù)不確定性以及模型本身的局限性等方面。深入分析這些不確定性來源，對(duì)于更準(zhǔn)確地理解蒸散發(fā)估算結(jié)果，提高模型的精度和可靠性具有重要意義。在數(shù)據(jù)誤差方面，遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響著蒸散發(fā)估算的精度。Landsat衛(wèi)星影像在獲取過程中，會(huì)受到云層、大氣散射和地形陰影等因素的干擾，導(dǎo)致部分像元的信息失真。例如，云層覆蓋會(huì)遮擋地表，使獲取的地表反射率和地表溫度等參數(shù)出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響蒸散發(fā)的估算。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在本研究收集的Landsat影像中，約有[X]%的影像存在不同程度的云層覆蓋，這對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性產(chǎn)生了一定影響。大氣校正過程也存在誤差，不同的大氣校正模型和參數(shù)設(shè)置會(huì)導(dǎo)致校正結(jié)果的差異，從而影響地表參數(shù)的反演精度。氣象數(shù)據(jù)同樣存在誤差。氣象站點(diǎn)的分布不均勻，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)或地形復(fù)雜的區(qū)域，站點(diǎn)數(shù)量較少，無法準(zhǔn)確反映該區(qū)域的氣象特征。這可能導(dǎo)致插值后的氣象數(shù)據(jù)與實(shí)際情況存在偏差，影響蒸散發(fā)的估算。氣象觀測(cè)儀器的精度和穩(wěn)定性也會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，儀器的校準(zhǔn)誤差、故障等因素都可能導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。此外，氣象數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中，也可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤等問題，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)的質(zhì)量。參數(shù)不確定性也是影響蒸散發(fā)估算的重要因素。SEBS模型中許多參數(shù)需要通過遙感數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，這些估算方法本身存在一定的不確定性。地表反照率的估算會(huì)受到地表覆蓋類型、太陽高度角等因素的影響，不同的估算方法和參數(shù)設(shè)置會(huì)導(dǎo)致地表反照率的估算結(jié)果存在差異。在不同的土地利用類型下，地表反照率的估算誤差可能達(dá)到[X]%-[X]%。地表溫度反演過程中，大氣透過率和地表比輻射率的估算也存在不確定性，這些不確定性會(huì)直接影響地表溫度的反演精度，進(jìn)而影響蒸散發(fā)的計(jì)算。土壤熱通量和感熱通量的計(jì)算也存在不確定性。土壤熱通量的估算依賴于土壤類型、植被覆蓋度等因素，不同的估算方法和參數(shù)設(shè)置會(huì)導(dǎo)致土壤熱通量的計(jì)算結(jié)果存在差異。感熱通量的計(jì)算涉及到多個(gè)參數(shù)，如地表粗糙度、空氣動(dòng)力學(xué)阻抗等，這些參數(shù)的不確定性會(huì)導(dǎo)致感熱通量的計(jì)算誤差較大。在復(fù)雜的地形和下墊面條件下，感熱通量的計(jì)算誤差可能會(huì)使蒸散發(fā)的估算結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。模型本身也存在一