一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，包括以下步骤：（1）选取冰川所在的流域，以水文站控制断面为流域出口；（2）分别获取一定时期内所述流域范围内的降水量、蒸发量、及土壤水蓄变量；（3）获取一定时期内所述流域出口水文站点监测的流量过程，并统计产流量；（4）根据所述降水量、蒸发量、土壤水蓄变量及产流量，依据流域水量平衡原理，计算得到所述流域内冰川的蓄变量，本发明专利技术根据流域水量平衡原理，可估算出流域内冰川蓄变量，可定量描述冰川退缩或扩张的程度，对研究气候变化、干旱区水资源补给、生态保障等具有重要意义，为水资源的管理和合理利用以及防灾减灾提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于遥感数据获取和水文水资源学领域，涉及一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法。
技术介绍
在全球气候变暖的大背景下，冰川的消融加速对海平面上升、全球水循环、人类生命财产安全等均有重要影响。冰川对区域环境变化反应敏感，因此其被认为是气候变化的指示器。研究冰川变化的关键在于冰川对气候变化的响应，冰川体积变化作为冰川研究的一项重要内容，越来越被学者重视。在目前的研究工作中，关于冰川变化主要集中于冰川面积和体积的研究，主要方法包括传统测量法、经验公式法、冰川地形测量法、遥感监测法，这些方法对于获取冰川体积有很大的帮助，但结果的精确性和可靠性需要进一步的提高。实际上对于冰川体积的研究，学者们不仅应该关注其存储量的多少，即“存量”，更应该关心冰川蓄变量的多少，即“通量”。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，该方法正是针对冰川“通量”的研究而提出，同时在推算冰川蓄变量的过程中运用流域水量平衡原理，其中，各水分要素的获取均采用多种方法进行相互校验的方式，以提高数据的精确性和可靠性，从而为冰川蓄变量的评估提供更好的保障。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，包括以下步骤，步骤1：选取冰川所在的流域，以水文站控制断面为流域出口；步骤2：分别获取一定时期内所述流域范围内的降水量、蒸发量及土壤水蓄变量；步骤3：获取一定时期内所述流域出口水文站点监测的流量过程，并统计产流量；步骤4：根据所述降水量、蒸发量、土壤水蓄变量及产流量，依据流域水量平衡原理，计算得到所述流域内冰川的蓄变量。本专利技术的有益效果是：利用空间单元为流域，降水量、蒸发量、土壤水蓄变量及产流量的获取采用多方法的校验方式，包括模型与实测、遥感与实测相互验证等，同时在推算冰川蓄变量的过程中运用流域水量平衡原理，以提高数据的精确性和可靠性，可定量描述冰川退缩或扩张的程度，对研究气候变化、干旱区水资源补给、生态保障等具有重要意义，为水资源的管理和合理利用以及防灾减灾提供科学依据。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤2中的降水量通过实测站点数据与卫星面上数据相互校验的方式获得。采用上述进一步方案的有益效果是，利用实测站点数据对卫星面上数据进行修正，得到更加精确的流域数据。进一步，所述实测站点数据由气象站监测数据获得；所述卫星数据包含TRMM、GSMaP、GPCP和CMORPH数据。进一步，所述校验方式为利用实测站点数据对卫星面上数据采用线性回归方法进行修正。进一步，所述步骤2中的蒸发量通过气象站的监测数据与遥感的蒸发模型估算的数据进行相互校验的方式获得。采用上述进一步方案的有益效果是，利用监测数据对蒸发模型估算的数据进行修正，得到更加精确的流域数据。进一步，所述校验方式为利用气象站的监测数据对蒸发模型估算的数据采用最小二乘法与回归法进行修正。进一步，所述遥感为NOAA/AVHRR和Landsat，所述蒸发模型为SEBAL模型，其SEBAL模型采用如下公式：Rn＝λ·ET+G+H式中，Rn为净辐射能量，G为土壤热通量，H为感热通量，这三个参数分别通过遥感数据的VIS、NIR、TIR波段反演得到，λ为水的汽化潜热，可通过汽化潜热查询表查询得到，ET为蒸发量。进一步，所述步骤2中的土壤水蓄变量通过遥感反演数据和分布式水文模拟的方式得到。采用上述进一步方案的有益效果是，利用监测数据对分布式水文模拟的数据进行修正，得到更加精确的流域数据。进一步，所述分布式水文模拟采用WEP模型,其核心算法是采用Green-Ampt模型，其公式如下：I＝(θs-θi)Zf式中，I为土壤水累积入渗量，θs为土壤饱和含水率，θi为土壤初始含水率，Zf为湿润峰深度。进一步，所述步骤4中计算得到所述流域内冰川的蓄变量的具体步骤为：采用下面公式计算得到：ΔVg＝(P-E-ΔVs-ΔVu-Q)/k其中，ΔVg为冰川蓄变量，正为增加，负为减少；P为降水量；E为蒸发量；ΔVs为土壤水蓄变量，正为增加，负为减少；ΔVu为地下水蓄变量，正为增加，负为减少，冰川地区地下水变化小甚至没有变化，因此蓄变量ΔVu以0计；Q为流域产流量；k为相态转换系数，冰的密度为0.9g/cm3，k一般取0.9。附图说明图1为本专利技术方法流程图；图2为本专利技术方法原理图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1、图2所示，本专利技术旨在提供一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，从流域水量平衡的角度来进行计算，为研究冰川体积变化提供一些思路和参考，同时可以为区域气候变化和水资源演变的研究提供支撑，该方法特征在于利用流域水量平衡原理，空间单元为流域，方法上各要素过程的求取采用多方法校验的方式，包括模型与实测、遥感与实测相互验证等，
技术实现思路
包括以下步骤：步骤1：选取冰川所在的流域，以水文站控制断面为流域出口；步骤:2：获取一定时期内流域范围的面上降水量P，，降水数据的获取主要通过实测与卫星数据相互校验的方式，其中实测数据可由气象站监测数据(中国气象科学数据共享服务网)获得卫星数据包含TRMM(TropicalRainfallMeasuringMission)(ftp://disc2.nascom.nasa.gov/data/)、GSMaP(GlobalSatelliteMappingofPrecipitation)(http://sharaku.eorc.jaxa.jp/GSMaP_crest/index.html)、GPCP(GlobalPrecipitationClimatologyProject)(ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/precip/GPCP_PEN_RT/data/)、CMORPH(ClimatePredictionCenterMorphingTechnique)(ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/precip/global_CMORPH)等数据，均可由互联网免费获取，括号内的网址为数据获取网址。利用实测站点数据对卫星面上数据进行修正，修正方法采用线性回归方法，得到更加精确的流域面上数据；获取一定时期内流域的蒸发量E，蒸发数据的获取可通过气象站的监测数据(中国气象科学数据共享服务网)中得到，同时目前也可用一些遥感如NOAA/AVHRR和Landsat的数据蒸发模型，如SEBAL模型来估算，进行相互校验，所述校验方式为利用气象站的监测数据对蒸发模型估算的数据采用最小二乘法与回归法进行修正；其中SEBAL模型公式如下：Rn＝λ·ET+G+H式中，Rn为净辐射能量，G为土壤热通量，H为感热通量，这三个参数可通过遥感数据(NOAA/AVHRR和Landsat)的VIS/NIR/TIR波段反演得到，λ为水的汽化潜热，可通过汽化潜热查询表查询得到，ET为蒸发量。获取一定时期内流域的土壤水蓄变量ΔVs，主要通过遥感反演数据和分布式水文模拟(如WEP模型等)的方式得到，其中遥感反演的土壤水数据可从可从NASA戈达地球科学与信息服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1：选取冰川所在的流域，以水文站控制断面为流域出口；步骤2：分别获取一定时期内所述流域范围内的降水量、蒸发量及土壤水蓄变量；步骤3：获取一定时期内所述流域出口水文站点监测的流量过程，并统计产流量；步骤4：根据所述降水量、蒸发量、土壤水蓄变量及产流量，依据流域水量平衡原理，计算得到所述流域内冰川的蓄变量。

【技术特征摘要】
1.一种基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1：选取冰川所在的流域，以水文站控制断面为流域出口；步骤2：分别获取一定时期内所述流域范围内的降水量、蒸发量及土壤水蓄变量；步骤3：获取一定时期内所述流域出口水文站点监测的流量过程，并统计产流量；步骤4：根据所述降水量、蒸发量、土壤水蓄变量及产流量，依据流域水量平衡原理，计算得到所述流域内冰川的蓄变量。2.根据权利要求1所述的基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，所述步骤2中的降水量通过实测站点数据与卫星面上数据相互校验的方式获得。3.根据权利要求2所述的基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，所述实测站点数据由气象站监测数据获得；所述卫星面上数据包含TRMM、GSMaP、GPCP和CMORPH数据。4.根据权利要求2所述的基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，所述校验方式为利用实测站点数据对卫星面上数据采用线性回归方法进行修正。5.根据权利要求1所述的基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，所述步骤2中的蒸发量通过气象站的监测数据与遥感的蒸发模型估算的数据进行相互校验的方式获得。6.根据权利要求5所述的基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量评估方法，其特征在于，所述校验方式为利用气象站的监测数据对蒸发模型估算的数据采用最小二乘法与回归法进行修正。7.根据权利要求6所述的基于流域水量平衡原理的冰川蓄变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：严登华，李蒙，史婉丽，秦天玲，翁白莎，刘少华，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11