原文<Observation of the winter regional evaporative fraction using a UAV-based eddy covariance system over wetland area> 發(fā)表于 2021年8月 Agricultural and Forest Meteorology

非均一下墊面區(qū)域蒸發(fā)率（Evaporative Fraction, EF）的準(zhǔn)確觀測對于復(fù)雜區(qū)域的地表能量平衡建模和衛(wèi)星蒸散量的地面驗(yàn)證等至關(guān)重要。然而，由于地面觀測站點(diǎn)的稀疏分布以及空間代表性的不足，導(dǎo)致區(qū)域蒸發(fā)率（EF）的觀測往往缺乏可靠的數(shù)據(jù)。

本文由中國環(huán)境科學(xué)研究院孫義博等利用無人機(jī)搭載通量觀測設(shè)備（EC150, Campbell Scientific）于2020年12月在江蘇省鹽城市沿海濕地上空（距離地面約90 -100 m）進(jìn)行觀測，其中包括7次與地面通量觀測（IRGASON, Campbell Scientific）的對比飛行和4次區(qū)域EF過程研究飛行。

圖1 通量觀測設(shè)備在無人機(jī)上的分布情況

研究結(jié)果表明無人機(jī)通量觀測系統(tǒng)能夠提供可靠的區(qū)域EF觀測數(shù)據(jù)。如下：

第一，無人機(jī)觀測的感熱通量（H）和潛熱通量（LE）與地面通量觀測值較一致：其中，感熱通量的R²為0.84，RMSE為15.7W/m²，偏差為50.7W/m²；潛熱通量的R²為0.77，RMSE為13.1W/m²，偏差為-3.67W/m².

圖4  7次對比飛行中（COM1-COM7）機(jī)載通量數(shù)據(jù)的協(xié)譜分析

圖6. 機(jī)載通量和地面通量的感熱（a）、潛熱（b）和摩擦風(fēng)速（c）的比較

第二，從4次區(qū)域飛行中獲得了53個通量觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合源區(qū)模型和高分辨率地面覆蓋類型，確定通量貢獻(xiàn)的源區(qū)范圍以及源區(qū)范圍內(nèi)不同地表覆蓋類型的累計(jì)權(quán)重。

圖9. 研究區(qū)域內(nèi)主要土壤覆蓋類別感熱和潛熱通量的分解情況

第三，使用多元線性回歸模型將機(jī)載通量分解為特定地表覆蓋類型的組分通量，并解析每個地表覆蓋類型的EF值。結(jié)果顯示農(nóng)田的EF最高（0.69±0.11），其次是互花米草（0.3±0.11）和蘆葦（0.27±0.09）。

最后，無人機(jī)觀測的蘆葦?shù)氐腅F值與地面通量觀測值進(jìn)行了比較，相對誤差僅為2.9%。