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）的準確觀測對于復雜區(qū)域的地表能量平衡建模和衛(wèi)星蒸散量的地面驗證等至關重要。然而，由于地面觀測站點的稀疏分布以及空間代表性的不足，導致區(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)境科學研究院孫義博等利用無人機搭載通量觀測設備（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 通量觀測設備在無人機上的分布情況

研究結果表明無人機通量觀測系統(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）機載通量數(shù)據(jù)的協(xié)譜分析

圖6. 機載通量和地面通量的感熱（a）、潛熱（b）和摩擦風速（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)，結合源區(qū)模型和高分辨率地面覆蓋類型，確定通量貢獻的源區(qū)范圍以及源區(qū)范圍內(nèi)不同地表覆蓋類型的累計權重。

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