热点—太阳角度偏移对城市热辐射方向性核驱动建模的影响评估及参数化修正
编号:781
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更新:2023-04-08 18:30:06 浏览:485次
张贴报告
摘要
城市地表温度是城市热环境研究的关键参量之一。热辐射方向性问题给城市地表温度遥感反演及城市热环境遥感研究带来了诸多不确定性。为了解决热辐射方向性问题,学界发展了一系列核驱动模型。然而,现有模型大多由可见光反射率方向性模型拓展而来,未充分考虑地表温度和反射率的区别。反射率方向性热点与太阳位置保持一致,而地表温度变化存在时间滞后,加之城市下垫面三维结构等因素的影响,其方向性热点和太阳位置之间往往存在一定的角度偏移(Lagouarde et al., 2010)。这种热点—太阳角度偏移对现有核驱动模型性能的影响尚不清楚,顾及热点偏移的核驱动模型设计仍然缺乏。为此,本文遴选了热红外核驱动建模通用框架(Cao et al., 2021)下的4个典型核驱动模型,包括2个只含热点核的单核模型(ROU和RL模型)和2个包含基本形态核和热点核的双核模型(VRO和VRL模型),并基于多角度观测数据开展研究。首先,将原始模型的太阳位置替换为热点位置,比较两种情况下模型的性能差异。其次,对原始模型的太阳位置进行参数化处理,构建顾及热点偏移的核驱动模型。结果表明,热点—太阳角度偏移对核驱动模型性能存在一定影响,但对单核和双核模型的影响程度不同。具体来说,基于热点位置的单核和双核模型在热点和方向亮温模拟方面均表现出高性能,热点偏移角度分别接近3°和4°,方向亮温RMSE均值分别为2.5 K和1.8 K。热点偏移对原始单核模型性能影响大,热点模拟不准确(热点偏移角度接近20°),方向亮温无法模拟出高温和低温区域,总体模拟误差大(RMSE均值约为3.4 K)。热点偏移对原始双核模型性能影响相对较小,热点模拟较准确(热点偏移角度接近9°),方向亮温总体模拟较准确(RMSE均值约为1.6 K)。这可能是因为双核模型包含半经验的基本形态核,对热点偏移有一定程度的修正。另一方面,热点位置参数化处理策略对单核模型性能有显著改善,而对双核模型性能提升则较为有限,总体热点偏移角度分别接近16°和8°,RMSE均值分别为2.2 K和1.8 K。因此,考虑到核驱动模型的性能和应用潜力,本文建议未来应从热辐射方向性物理机制出发,辅以半经验建模方法,着重发展双核模型。本文有望为城市热辐射方向性核驱动模型设计提供理论指导。
关键词
热红外遥感,地表温度,热辐射方向性,核驱动模型,热点角度偏移
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