利用LAS MkII進(jìn)行能量平衡研究,賦能農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測(cè)
2023-02-22,星期三
在農(nóng)業(yè)研究中,如何更好地監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)情況、調(diào)整灌溉策略?
幾年前,德拉敦的印度遠(yuǎn)程科學(xué)研究所(IIRS)與新德里的印度農(nóng)業(yè)研究所(IARI)合作,選擇了Kipp & Zonen LAS MKII大孔徑閃爍儀進(jìn)行能量平衡研究,用來(lái)測(cè)量熱通量、潛熱通量、蒸散量,并記錄生物物理參數(shù)。最終,他們的研究結(jié)果已發(fā)表在《地球系統(tǒng)科學(xué)雜志》(1)上。
感熱通量的連續(xù)測(cè)量
LAS MKII大孔徑閃爍儀是一種用于監(jiān)測(cè)湍流大氣折射率波動(dòng)的開(kāi)路光學(xué)裝置。紅外光束在代表相對(duì)較大區(qū)域的長(zhǎng)達(dá)4.5公里的路徑上傳輸?shù)浇邮掌鳌?/p>
LAS MkII接收器可以使用輔助氣象傳感器套件計(jì)算實(shí)時(shí)感熱通量(H)。數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在其內(nèi)部存儲(chǔ)器中。當(dāng)結(jié)合凈輻射(CNR4)、土壤熱通量和其他氣象數(shù)據(jù)時(shí),可以通過(guò)Kipp & Zonen EVATION軟件包導(dǎo)出空間平均蒸散量(ET)。
測(cè)量的熱通量
與潛熱通量(LvE)和蒸散量相關(guān)
LAS測(cè)量的地表熱通量與潛熱通量(LvE)和蒸散量(ET)相關(guān),并有助于能量平衡和水平衡研究。與傳統(tǒng)的點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)相比,LAS MkII的空間尺度與數(shù)值模型的網(wǎng)格盒大小以及氣象、水文和水管理研究中使用的衛(wèi)星圖像的像素大小相當(dāng)。
LAS MkII已安裝在新德里印度農(nóng)業(yè)研究所的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng),路徑長(zhǎng)度為990米,覆蓋灌溉和耕作農(nóng)業(yè)景觀。本文討論了閃爍儀路徑上晝夜和季節(jié)基礎(chǔ)上的能量通量模式。2014-2015年作物生長(zhǎng)季節(jié),Kharif(季風(fēng)作物)的玉米和Rabi(冬季)的小麥主要覆蓋了該地區(qū)。
以兩周時(shí)間分辨率記錄的生物物理參數(shù)
生物物理參數(shù)(葉面積、土壤濕度、作物高度)沿路徑長(zhǎng)度以兩周時(shí)間分辨率記錄,采樣距離固定。
閃爍儀的Kharif和Rabi季節(jié)的Bowen比值分別為0.76和0.88。葉面積指數(shù)與潛熱通量呈顯著正相關(guān)(R2=0.80),與感熱通量呈顯著負(fù)相關(guān)(R2=-0.79)。
在12個(gè)月的研究期間,農(nóng)田的平均蒸散量為每天1.58毫米水深,總蒸散量為543毫米,其中大部分在季風(fēng)期間(7月至9月)下降。
LAS MkII:一款強(qiáng)大的儀器
這項(xiàng)研究表明,LAS MkII是一款強(qiáng)大的儀器,可以在大面積和長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)評(píng)估能量通量。接下來(lái)的研究可能會(huì)用于作物模擬建模,開(kāi)發(fā)具有LAS校準(zhǔn)的新模型,驗(yàn)證遙感能量平衡算法,以及灌溉的最佳用水。
在大型和相對(duì)同質(zhì)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)上使用LAS進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)對(duì)于準(zhǔn)確和大面積代表性的ET測(cè)量至關(guān)重要,并且在極地和地球靜止衛(wèi)星儀器的校準(zhǔn)和驗(yàn)證程序中也很有幫助。此外,它還可用于開(kāi)發(fā)作物模擬模型、新的遙感能量平衡算法及其校準(zhǔn)和驗(yàn)證。
研究認(rèn)為,LAS在評(píng)估具有大空間覆蓋的遙感通量方面具有一個(gè)主要優(yōu)勢(shì),考慮到衛(wèi)星像素大小,LAS比其他通量估計(jì)方法(如溶度測(cè)定法或渦流協(xié)方差)更可靠。
文章作者:新德里印度農(nóng)業(yè)研究所農(nóng)業(yè)物理部教授兼首席科學(xué)家Vinay Sehgal,Kipp & Zonen大氣科學(xué)家Keith Wilson
(1) Citation: Abhishek Danodia, Vinay Kumar Sehgal, N.R. Patel, Rajkumar Dhakar, Joydeep Mukherjee, S.K. Saha and Senthil Kumar (2017). Assessment of Large Aperture Scintillometry for large-area surface energy fluxes over an irrigated cropland in North India. Journal of Earth System Science. 126. 13. 10.1007/s12040-017-0847-6.
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Kipp & Zonen為您提供全系列輻射測(cè)量?jī)x器,可用于太陽(yáng)和天空輻射測(cè)量,儀器設(shè)備符合世界氣象組織(WMO)和ISO規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求,是您可靠的光伏、光熱、環(huán)保、科研、氣象等領(lǐng)域咨詢專家。