利用遥感信息研究陆面过程问题时,必然要涉及一些地表参数假设和选取。以地表通量反演模型为例,可能会面临如何获取"地表粗糙度"和"空气动力学阻抗"等地表参数的问题。这些基础参数一方面空间、时间变异性大,一方面很少有人实际的观测,研究者常常采样查阅文献数值解决应用中的问题,而由此产生的信息失真,使得研究者无法确定模型由此可能产生的误差和不确定性。虽然区域地表粗糙度是涉及地-气交换诸多研究课题中的关键参数,但在我国却没有得到应有的关注,鉴于我们的工作基础和研究条件,希望结合我国几个典型生态系统的植被下垫面等效地表粗糙度的动态变化研究,构建并积累具有基础数据属性的地学参数数据库,为各种遥感通量模型和反演研究提供可靠的地面参数,为提高地表通量反演模型的精度作出贡献。
以CERN和ChinaFLUX千烟洲、长白山、鼎湖山、西双版纳四个森林站和禹城农田站为研究对象,通过对各站的野外试验观测和相关数据的挖掘,从地表粗糙度(z0)的计算方法、动态变化特征及其对通量模拟的影响等方面展开研究。在此基础上,首次构建了几种典型非均匀森林下垫面的地表粗糙度及其动态变化特征数据集(库)。此数据集包括四个典型森林下垫面2003~2006年四年的z0,及其z0的时变化、日变化、季节变化;z0随风速、风向等因子变化特征。是到目前为止第一个比较统一(仪器和方法)、系统和长时间系列的z0动态变化研究成果。四种典型的计算方法中,拟合迭代法、牛顿迭代法和TVM方法的结果基本一致,Martano方法的结果明显偏小。z0表现出随风向、最上层风速、LAI、大气稳定度等因子而变化的动态变化特征。利用SEBS模型模拟z0动态变化对显热通量模拟的影响,并运用四种空气动力学阻抗计算模型分析z0变化对阻抗计算的影响,研究表明z0对通量模拟的影响不可忽略。利用TM象元尺度z0的获取,再次证明z0不仅与地表状况相关,也与气流状况有关,是在湍流和水平平流作用下风浪区内各粗元几何粗糙度影响下的综合结果。