题目：渭河流域水分生产效率遥感模型构建与估算研究

水分生产效率或称水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）可用于描述植物光合作用碳同化过程中“水损失”和“碳收益”之间的关系，是联系植被生态系统碳循环和水文循环的重要变量，是水—碳循环间耦合关系的重要指标，对其进行研究有助于揭示全球变化对水—碳循环相互作用关系的影响及其机理。在区域尺度上，WUE的大小可用净初级生产力（Net Primary Production，NPP）与蒸散发（Evapotranspiration，ET）的比值来反映。

近些年，渭河流域在气候暖干化和人类活动的双重影响下，生态环境退化严重，面临着生态环境修复和合理利用水资源的双重任务，发展渭河流域WUE的遥感估算模型，估算流域NPP、ET，研究流域WUE的基本特征规律，可为公平定量的评价流域生态保护措施和环境管理政策的成效以及合理地进行流域水、碳资源的综合管理与宏观调控提供依据，也可为流域权衡与协同生态环境修复与水资源贫乏之间的关系即“固碳”与“耗水”之间的关系提供参考。

本文基于估算NPP的CASA模型和估算ET的三角形模型，对部分参数进行改进的基础上，构建了由NPP子模型和ET子模型组成的渭河流域WUE遥感估算模型，并以2010年渭河流域的相关MODIS影像和相关气象参量为数据源，实现了以16天为尺度的NPP、以日为尺度的ET以及以16天为尺度的WUE的估算，并对估算结果进行了比较、验证和分析。得出的主要结论如下：

（1）改进的CASA模型对渭河流域NPP的估算结果要优于MOD17-NPP，诸多NPP模型对不同土地覆被类型的NPP模拟结果存在差异，这可能与模型模拟NPP年份不同、使用数据源不同、模型参数不同等原因有关，而累计NDVI的合理性评价表明本文构建NPP子模型模拟渭河流域NPP空间分布与时间变化较为合理。

（2）三角形模型对渭河流域ET的估算结果与MOD16-ET在时间序列与空间分布上均具有较好的可比性，与FAO Penman-Monteith公式计算的潜在蒸散发在时间序列上相关性较好，流域水量平衡法对估算值的精度验证表明气象、水文实测数据推算ET与遥感反演ET平均相对误差为6.51%。

（3）研究构建的渭河流域WUE遥感模型估算结果与MODIS-WUE在时间序列与空间分布上具有较好的相关性，其中常绿针叶林和落叶针叶林由于像元数目少，模拟效果较差，其它植被覆盖类型WUE模拟结果与通量观测数据以及生态系统模型模拟结果具有一定的可比性，各模型模拟结果存在差异可能与WUE定义不同、模拟区域不同、使用数据源不同以及使用植被覆盖分类底图不同等原因有关。

（4）2010年渭河流域NPP年内分布呈现“双峰”型格局，以8月份值最高，呈现夏季＞秋季＞春季＞冬季的特征；2010年渭河流域ET年内分布呈现“单峰”型格局，以6月份值最高，呈现夏季＞春季＞秋季＞冬季的特征；空间分布上六盘山、子午岭、黄龙山以及秦岭北坡等林区NPP、ET表现为高值区，流域上游低植被覆盖区以及西安市建成区NPP、ET表现为低值区。

（5）2010年渭河流域WUE年均值呈现森林生态系统＞农田生态系统＞草原生态系统＞灌丛生态系统的特征，WUE年内分布呈现微“双峰”型格局，以8月份最高，春、夏、秋、冬四季WUE分别为0.57、1.05、0.66、0.12 gC·m-2·mm-1；渭河流域WUE空间分布整体呈现中游高，下游次之，上游低的分异特征，局部呈现子午岭、黄龙山、六盘山以及秦岭北坡等林区部分区域高，西安市建成区、子流域上游低植被覆盖区以及局部旱作农业区低的分异特征。

（6）渭河流域年内WUE与气温和降雨的关系表明：随气温增加，流域WUE变化可以划分为5个阶段，依次呈现为基本不变（-10~-5 ℃）→轻微上升（-5~0 ℃）→迅速增加（0~20 ℃）→平稳（20~25 ℃）→下降（＞25 ℃）；随降雨量增加，流域WUE变化也可以划分为5个阶段，依次呈现为迅速增加（0~50 mm）→缓慢增加（50~100 mm）→平稳（100~200 mm）→缓慢下降（200~250 mm）→迅速下降（＞250 mm）。