在全球變化加劇背景下,生態(tài)水文過程對氣候變化和人類活動的響應(yīng)成為國內(nèi)外科學家共同關(guān)注的焦點,很多學者開發(fā)了多種模型來進行描述,簡單而實用的模型一直是各國科學家所追求的目標,然而,氣候系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性,使得這個目標具有極大的挑戰(zhàn)性?;诹饔蛩亢湍芰狂詈掀胶庠淼腂udyko框架(模型)似乎有望實現(xiàn)這一目標。
Budyko框架認為,流域內(nèi)蒸散發(fā)同時受到水量(降水)和能量(太陽輻射,通常以潛在蒸發(fā)來代替)的限制。理論上,Budyko框架的水量-能量耦合平衡方程具有普適性,這點也得到了很多研究的證實。但是,仍有很多流域的觀測資料與Budyko理論曲線存在一定偏差。對于此,傅抱璞公式(Fu equation)引進了一個參數(shù)來調(diào)整因下墊面(如植被覆蓋)差異引起的偏差。國內(nèi)外很多研究發(fā)展了不同的參數(shù)的估算公式,但具有一定的局限性,有的適合大流域(>10,000 km2),有的適合小流域(< 1000km2),至今尚未獲得全球普適的估算方法。顯然,參數(shù)的普適性估算方法的發(fā)展,將會極大地促進Budyko框架(模型)的全球通用性。
中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所生態(tài)水文組徐憲立研究員在“中科院海外引進杰出人才”項目的資助下,聯(lián)合美澳學者,基于全球256個不同大小流域(從100到600,000 km2)的觀測資料,運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),發(fā)展了一個參數(shù)的簡單的(輸入變量為地理位置、DEM和NDVI)和全球通用的估算公式。研究結(jié)合參數(shù)估算公式與Budyko的水熱耦合平衡方程(Fu equation),估算了全球36000多個流域的多年平均蒸散量,并與遙感蒸散發(fā)產(chǎn)品比較,驗證了估算公式的準確性和普適性。
圖1 Omega參數(shù)的全球分布圖
圖2_Budyko平衡方程估算的多年平均蒸散發(fā)分布圖
圖3_Budyko平衡方程估算多年平均蒸散發(fā)的驗證
這一研究成果發(fā)表在國際期刊Geophysical Research Letters上(Xu et al.GRL 40, 6123–6129)。