基于地形校正的热红外蒸散发估算在陡峭流域地下水补给评估中的应用与比较

《Journal of Hydro-environment Research》：Assessing the groundwater recharge of a steep-sided catchment from thermal-derived evapotranspiration estimates: Usefulness of methods for correcting topographical effects

本文针对地形复杂区水循环研究难点，创新性提出融合地形校正的日尺度蒸散发（ET）估算框架（ET-TOPO+），系统对比WaPOR、SSEBop等主流产品在摩洛哥高阿特拉斯山区的适用性。研究表明，地形校正显著提升ET估算精度与水平衡闭合度，为地下水补给（GWR）评估提供更可靠遥感方案，对山区水资源管理具有重要实践价值。

　　

Highlight

地形校正后的ET_TOPO+模型在四个站点（EC_Tah_east、EC_Tah_west、LAS、EC_Taz）的日尺度蒸散发（ET）估算中表现优异。前三个站点的模型结果与实测值高度吻合（R2 ≥ 0.8，RMSE ≤ 0.6 mm/天），而EC_Taz站点因强侧向水流影响精度稍逊（R2 = 0.65）。月尺度上，ET_TOPO+相关性最高（平均0.81），偏差最小（最大-5 mm/月），显著优于未校正地形产品。

Section snippets

Study site

雷拉亚流域（225 km²）位于摩洛哥高阿特拉斯山脉，海拔跨度1060-4167米，地质结构复杂，北部为沉积岩，南部以岩浆岩为主。

Methodology

研究方法流程包括：气象强迫数据空间化、基于地形归一化地表温度（LST）的上下文模型估算ET、利用能量平衡比（EF）与气象数据计算实际ET，最后通过水平衡方程（P - ET - Q ≈ GWR）评估地下水补给（GWR）。

Daily-scale assessment of ET_TOPO+ estimates

日尺度验证显示，ET_TOPO+在三个站点（EC_Tah_east、EC_Tah_west、LAS）与实测ET高度匹配，而EC_Taz站点因水文过程复杂出现系统性高估。模型对植被覆盖和季节变化响应灵敏，证实地形校正有效提升陡峭山区ET估算鲁棒性。

Summary and conclusion

地下水是全球水资源的关键组成部分，准确估算蒸散发（ET）是水平衡法评估地下水补给（GWR）的前提。本研究证实，地形校正模型ET_TOPO+能显著降低山区ET估算误差，使年尺度GWR结果（-86至+71 mm/年）更符合地质背景，为复杂地形区水循环研究提供可靠技术路径。