遥感ET的基本原理

自20世纪90年代“地球观测系统（EOS）”计划实施以来，一系列新的卫星发射上天，其星载的传感器的种类、探测精度、实用性能等都远胜于过去。与此相应，包括ET的遥感监测方法与应用也有了很大的进展。

利用卫星观测计算ET的各种模型所用的波段主要是可见光（VIS）、近红外（NIR）和热红外（TIR）。可见光和近红外遥感数据主要用来反演地表反照率和植被指数等地表参数，热红外波段主要用来反演地表温度和比辐射率。地表反照率是控制地表可利用辐射能并进而影响地表及低层大气加热率的重要参数；地表温度表征了地气间能量和水分交换的程度；植被指数则反映了地表植被覆盖状况，并且直接影响地表反照率、粗糙度、比辐射率等其他参数。

综观近10多年来利用卫星遥感资料反演ET的方法，除简单的统计模型外，都是一些物理模型，而且繁简程度彼此差别很大，但各种模型都有共同之处，这也正是基于遥感反演ET的理论基础，即都需要首先利用遥感反演地面反照率和地表温度，再根据地表能量平衡方程求得地表可利用能量（Rn—G）（式1），然后或者利用简单的参考蒸发蒸腾量计算公式（如Priestley—Taylor公式，式2）计算ET，或者进而推算感热通量H，再利用能量平衡方程计算ET。

式中：Rn为净辐射；G为土壤通量；H为感热通量；λET为潜热通量（λ为水的蒸发潜热）。各量的单位为Wm—2。

式中：Δ为饱和水汽压随气温变化的斜率；γ为湿度计常数。

在现有的各种遥感反演ET的方法中，Bastiaanssen等[1，2]发展的SEBAL（Surface Energy Balance Algorithm for Land）、苏中波等[3，4]开发的SEBS（Surface Energy Balance System）模型物理基础较为坚实，均利用遥感影像结合实测气象资料进行地表反照率、地表温度、地表比辐射率等参数反演，进而求得地表能量平衡方程各能量分项，便可计算ET值（图1）。这些模型方法近年来在欧美和亚非等国家有许多成功应用的例证。

图1　计算蒸腾蒸发量ET的SEBAL方法