单源遥感驱动能量平衡法估算蒸散发：原理与应用

SEBAL（Single Source Remote Sensing based Energy Balance）是一种遥感技术在估算地表蒸散（Evapotranspiration, ET）中的应用方法，由Rick Allen在University of Idaho, Kimberly, Idaho的研究中提出。该模型主要关注单源和双源输运模型对高大稀疏植被（在农业中不常见）的影响，特别是在风力传输（aerodynamic transport）方面。 SEBAL模型的核心原理是基于能量平衡来计算地表蒸散发。它假定地表能量平衡包含了所有主要的能量来源（如太阳辐射Rn）和消耗者（如ET、地面热量G和向大气散失的热量H）。ET被视为能量平衡的一个“剩余”，通过以下公式表示：ET = Rn - G - H，其中Rn代表净辐射，G表示地面到土壤的热量转移，H则是空气与地表之间的感热通量。 模型的关键步骤包括： 1. 使用绝对值（如地表温度Ts和空气温度Ta）进行模型参数校准。 2. 采用极端条件下的逆模型校准方法（CIMEC，Calibration using Inverse Modeling of Extreme Conditions），这是一种优化手段，旨在提高模型在极端气候条件下的精度。 对于高大稀疏植被，模型特别关注的是如何准确处理单源和双源输运过程，因为这可能对估算结果产生显著影响。此外，SEBAL模型的应用还考虑了多种影响因素，例如水分短缺、疾病、作物品种、种植密度、播种日期、土壤盐度以及农业管理措施，这些都会直接影响到实际的ET估计，并可通过作物系数转换成可见的影响。 能量平衡的重要性在于，它揭示了地表能量交换的过程，能够直观地展示外部因素如气候变化如何通过辐射影响植物蒸腾，进而影响作物生长和水资源利用。通过计算感热通量H，模型提供了经典的估算方式，H可以根据空气动力学阻力（ra）和温度梯度计算得出。 SEBAL模型作为遥感技术在农业水资源管理和作物生产力评估中的重要工具，通过综合考虑多种气候和环境变量，为理解并预测植物蒸散提供了科学依据，有助于提高农业生产效率和水资源管理决策的准确性。