Estudio de la coincidencia de escala temporal en la observación de flujo del scintilómetro óptico-microondas para validar modelos de evapotranspiración por teledetección
Los modelos actuales de evapotranspiración (ET) basados en la temperatura de la superficie terrestre mediante teledetección se fundamentan en la inversión de imágenes momentáneas obtenidas durante el paso del satélite para derivar parámetros clave como la temperatura de la superficie, y posteriormente deducir el flujo de calor sensible (H), el flujo de calor latente (LE) y la cantidad de evapotranspiración superficial; la validación de los resultados del modelo comúnmente utiliza datos de flujo promedio de 30 minutos obtenidos mediante métodos de observación como la correlación turbulenta (EC), existiendo un problema significativo de desajuste en la escala temporal. La técnica de doble longitud de onda óptico-microondas desarrollada en los últimos 20 años puede medir H y LE en escalas que van desde cientos de metros hasta 10 kilómetros, adecuada para superficies complejas y con relieve, y requiere solo un tiempo de promedio corto de 1 a 2 minutos para obtener resultados de flujo estadísticamente estables. Este método complementa las ventajas de EC y proporciona una oportunidad importante para validar modelos y productos de ET basados en teledetección. Este trabajo se basa en datos de observación del scintilómetro doble banda óptico-microondas (OMS), sensores de correlación turbulenta y torre de gradiente meteorológico en praderas alpinas de la cuenca alta y campos agrícolas de oasis en la cuenca media del río Heihe en el noroeste de China, concentrándose en explorar la ventaja significativa del ajuste de escala temporal entre las observaciones de flujo OMS y los resultados del modelo ET basado en teledetección. El análisis comparativo de datos de flujo OMS y EC con diferentes tiempos de promedio (1 min, 2 min, 5 min, 10 min, 15 min, 30 min) indica que el sistema OMS puede obtener valores de flujo estadísticamente estables a escala temporal corta de 1 minuto, confirmando efectivamente su viabilidad teórica. Cabe destacar que esta escala temporal coincide básicamente con la duración del escaneo de imágenes únicas de satélites como Landsat. El análisis de datos de flujo OMS promedio a 1 minuto en el sitio de praderas alpinas de la cuenca alta indica que dentro del período de 30 minutos comúnmente utilizado para validar resultados de imágenes satelitales, la amplitud de variación de H y LE observada por EC suele alcanzar entre el 10 % y el 30 %. Si se elige solo un valor de flujo de 1 minuto en un momento dado para validar el modelo ET basado en teledetección, la incertidumbre introducida será de magnitud similar y bajo condiciones atmosféricas no estacionarias esta incertidumbre aumentará aún más. Con datos de flujo OMS y EC del sitio agrícola de oasis de la cuenca media, se validaron las estimaciones instantáneas de H y LE basadas en el modelo de balance de energía superficial de doble fuente (TSEB) y las imágenes Landsat. Los resultados muestran una mejor coherencia entre las estimaciones del modelo TSEB y las observaciones OMS a 1 minuto. El método de doble longitud de onda de scintilación óptico puede obtener datos de observación en tierra compatibles con las escalas temporales y espaciales de las observaciones satelitales, proporcionando una vía efectiva para validar modelos y productos ET basados en temperatura de superficie por teledetección. La promoción y aplicación de esta tecnología impulsará fuertemente el desarrollo innovador de algoritmos de inversión ET y la mejora de la precisión de productos relacionados.
关键词
Método de scintilación de doble longitud de onda; modelos de evapotranspiración por teledetección; cuenca del río Heihe; flujo de calor sensible y latente; coincidencia de escala temporal