Расчет эвапотранспирации на территории бассейна Ладожского озера

Анна Мурадовна Расулова, Anna Rasulova

Аннотация


В настоящей статье оценивается возможность расчёта эвапотранспирации и валовой первичной продукции по комбинированной биофизической модели Пенмана-Монтейта-Леунинга на больших территориях водосборов. В частности, в работе рассмотрено применение модели Пенмана-Монтейта-Леунинга для водосбора Ладожского озера. Описаны теоретических основы модели, схема ее реализации и возможности обращения к ней через интерфейс облачной платформы анализа и обработки геопространственных данных Google Earth Engine. Модель в качестве входных данных о свойствах подстилающей поверхности использует спутниковые снимки MODIS, для метеорологических – модель реанализа GLDAS, подстилающая поверхность классифицирована согласно классификации IBCG. На основе модели Пенмана-Монтейта-Леунинга получены карты геопростарнственного распределения эвапотранспирации и составляющих ее компонент (транспирации растительности, испарения с почвы, испарения осадков, перехваченных растительностью) и валовой первичной продукции на водосборе Ладожского озера. Результаты указывают на то, что максимальная эвапотранпирация и валовая первичная продукция достигается на юге Ладожского водосбора, в районах смешанных лесов. За период с июля 2002 по декабрь 2017 года не отмечено существенного изменения валовой первичной продукции, эвапотранспирации и ее компонент. Для всех компонент эвапотранспирации и валовой первичной продукции наблюдается сезонность, связанная с вегетационным периодом в регионе. Данные полученные на основе модели согласуются с данными по испарению, приведенными другими авторами. Это обеспечивает хорошую согласованность модели Пенмана-Монтейта-Леунинга для применения ее к водосбору Ладожского озера. Результаты работы могут быть использованы для эффективного водопользования, в частности мелиорации сельскохозяйственных угодий на исследуемой территории.


Ключевые слова


модель Пенмана-Монтейта-Леунинга; Google Earth Engine, Ладожский водосбор; дистанционное зондирование Земли; MODIS; транспирация растительности; испарение с почвы; валовая первичная продукция.

Полный текст:

PDF

Литература


Базилевич Н. И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. С. 293.

Государственный доклад: О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2017 году. М.: НИА-Природа, 2018. С. 298.

Исаченко А. Г., Дашкевич З. В., Карнаухова Е. В. Физико-географическое районирование Северо-Запада СССР. Л.: Издательство Санкт-Петербургского университета, 1965. С. 248.

Исаченко А. Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.: Высшая Школа, 1991. С.366.

Кудерский Л. А. Избранные труды. Том 3. Исследования по ихтиологии, рыбному хозяйству и смежным дисциплинам. М.: КМК, 2013. С. 528.

Ладога. СПб.: Нестор-История, 2013. С. 560.

Ладожское озеро и достопримечательности его побережья. СПб.: Нестор-История, 2015. С. 200.

Мезенцев B. C., Карнацевич И. В. Увлажненность Западно-Сибирской равнины. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. С. 168.

Расплетина Г. Ф., Сусарева О. М. Физико-географическая и экономико-географическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера // Оценка экологического состояния рек бассейна Ладожского озера по гидрохимическим показателям и структуре гидробиоценозов. СПб.: ИНОЗ РАН, 2006. С. 6-11.

Черемисинов А. А., Черемисинов А. Ю. Обзор расчетных методов определения суммарного испарения орошаемых сельскохозяйственных полей // Научный Журнал Российского НИИ Проблем Мелиорации. 2016. № 1(21). С. 113–133.

Шаров И. А. Эксплуатация гидромелиоративных систем. М.: Сельхозгиз, 1959. С. 448.

Штойко Д. А. Нормативы проектирования режимов орошения сельскохозяйственных культур и гидромодуля в условиях интенсивного использования орошаемых земель // Орошаемое земледелие в ЕЧ СССР. М.: Колос, 1965. С. 171–185.

Экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. С. 703.

Ball J. T., Woodro I. E., Berr J. A. A model predicting stomatal conductance and its contribution to the control of photosynthesis under different environmental conditions // Progress in Photosynthesis Research. Martinus Nijhoff Publishers, Netherlands, 1987. P. 221–224. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-017-0519-6_48

Collatz G. J., Ball J. T., Grivet C., Berry J. A. Physiological and environmental regulation of stomatal conductance, photosynthesis and transpiration: A model that includes a laminar boundary layer // Agricultural and Forest Meteorology. 1991. 54. P. 107–136. https://doi.org/10.1016/0168‐1923(91)90002‐8

Earth Engine API Reference [Электронный ресурс]. URL: https://developers.google.com/earth-engine/api_docs (дата обращения: 05.04.2021).

Gan R., Zhang Y. Q., Shi H., Yang Y. T., Eamus D., Cheng L., Chiew F. H. S., Yu Q. Use of satellite leaf area index estimating evapotranspiration and gross assimilation for Australian ecosystems // Ecohydrology. 2018. 11. e1974. http://dx.doi.org/10.1002/eco.1974

Gash J. H. C. Analytical model of rainfall interception by forests // Quarterly Journal of the Royal Meteorogical Society. 1979. Vol. 105. P. 43-55. http://dx.doi.org/10.1002/qj.49710544304

GitHub [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/gee-hydro/gee_PML (дата обращения: 05.04.2021).

Leuning R., Zhang Y.Q., Rajaud A., Cleugh H., Tu K. A simple surface conductance model to estimate regional evaporation using MODIS leaf area index and the Penman-Monteith equation // Water Resources Research. 2008. 44. W10419. http://dx.doi.org/10.1029/2007WR006562

Monteith J. Evaporation and environment // 19th Symposia of the Society for Experimental Biology. 1965. Vol.19. P. 205–234.

Penman H. L. Natural evaporation from open water, bare soil and grass // Proc. R. Soc., London (A). 1948. Vol. 193. Р. 120–145.

PML_V2: Coupled Evapotranspiration and Gross Primary Product [Электронный ресурс]. URL: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/CAS_IGSNRR_PML_V2 (дата обращения: 05.04.2021).

Zhang Y., Kong D., Gan R., Chiew F. H. S., McVicar T. R., Zhang Q., Yang Y. Coupled estimation of 500 m and 8-day resolution global evapotranspiration and gross primary production in 2002–2017 // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 222. P. 165–182. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2018.12.031

Zhang Y. Q., Pena-Arancibia J. L., McVicar T. R., Chiew F. H., Vaze J., Liu C., Lu X., Zheng H., Wang Y., Liu Y. Y., Miralles D. G., Pan M. Multi-decadal trends in global terrestrial evapotranspiration and its components // Scientific reports. 2016. Vol. 6, P. 19124. http://dx.doi.org/10.1038/srep19124




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim1445

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019