热红外遥感支持下浅层土壤温度的四时间尺度模型与高分辨率重建

项目名称： 热红外遥感支持下浅层土壤温度的四时间尺度模型与高分辨率重建

项目编号： No.41301360

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 占文凤

作者单位： 南京大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 土壤温度是研究地表辐射平衡、能量收支与碳水循环的关键参量。受限于单站点观测在空间尺度上的低代表性与模式模拟的不确定性，目前土壤温度产品尚不能满足需求。研究将揭示皮肤温度与土壤热场的耦合机理，建立皮肤温度与土壤温度的多时间尺度变化模型及其遥感参数化方案，探索热红外遥感反演浅层土壤热场的可能性，提高土壤温度在时间维、空间平面维与垂直维三个维度上的估算精度。研究内容包括：（1）针对土壤温度大尺度年内变化、中尺度天气变化、小尺度日内变化与微尺度温度流变四个时间尺度的特征，构建土壤温度变化的四时间尺度遥感模型；（2）分析不同时间尺度上地表覆盖特征与皮肤温度模型参数的统计关系，生成高时空分辨率地表皮肤温度；（3）利用四尺度模型与高分辨率地表温度，研究重建高时空分辨率土壤剖面温度的方法，估计浅层土壤的厚度。本课题有望突破热红外遥感只能探测到皮肤温度的瓶颈，拓展定量热红外遥感的应用领域。

中文关键词： 热红外遥感；地表温度；土壤温度；空间分辨率；时间分辨率

英文摘要： Soil temperature is a key parameter to investigate the surface radiation and energy budget and the carbon and water cycle status. However, the spatial and temporal resolutions of current soil temperature product are still low, partly because of the low representation of site observations over an extensive spatial scale and partly because of the high complexity of land surface models. We try to examine the possibility of thermal remote sensing on inverting soil thermal field of shallow underground layers. This is performed through the construction of a four time-scale model capable of modeling the dynamics of both soil and skin-surface temperatures (i.e., LST, land surface temperature), within which observations from thermal remote sensing play a key role. We will focus on analyzing the information transfer theory of satellite thermal remote sensing, and, therefore, demonstrate the coupling between skin-surface temperature and subsurface soil thermal field. The main research contents include the following: (1) Constructing a quasi-analytical model of soil temperature dynamics that incorporates four temperature cycles, including the annual temperature cycle (ATC), weather-change temperature cycle (WTC), diurnal temperature cycle (DTC), and the day-to-day temperature difference (DTD); (2) Generating skin-surface te

英文关键词： Thermal remote sensing；land surface temperature；soil temperature；spatial resolution；temporal resolution