一個地表過程/亮溫模組對土壤參數靈敏度的研究

劉說安

國立中央大學太空及遙測研究中心

(中華民國八十六年五月六日收稿；中華民國八十七年三月十六日定稿)

摘要

　　土壤含水率除了藉由控制地表與大氣間能量、水份的交換，而影響大氣環流，同時藉由決定土壤的介電係數，而影響地表輻射係數及亮溫。因此，對大氣層具有高穿透性的微波，在遙測學界被用來測量地表亮溫，估計地表濕度。
　　在本文中，我們首先介紹一個適用於草原及裸露地的地表過程╱亮溫（Land-Surface Process/Radiobrightness；LSP/R）模組，這個LSP/R模組由兩個模式組成：一個處理土壤、植物中及地表、大氣間能量及水份傳遞交換的地表過程（LSP）模式及一個估計地表亮溫的輻射（R）模式。LSP模式估計土壤、植物之溫、濕剖面。也就是說，LSP/R模組結合了衛星量測之地表亮溫與一些主宰陸空能量、水份傳遞交換的溫、濕參數。因此，這類的模組可以被用來研究微波遙測土壤含水率。之後，我們接著探討土壤參數對LSP/R模組在沒有植被時的影響，所要探討的土壤參數為飽和水頭傳導係數（hydraulic conductivity），反射率（albedo）以及孔隙率（porosity）。我們的作法是先假設植被覆蓋率為0%，之後利用LSP/R模組做一系列為期兩週的乾化（dry-down）模擬，土壤初始含水率均設為45%（以體積比計），在每一次模擬中僅改變一種土壞參數。乾化模擬結果發現：
（1）當土壤反射率由30%改變為10%時，白天由於日曬效應，溫差近2度，而濕度差由第一天的1%劇增到第十四天的8%，19.35 GHz水平極化亮溫差異更為明顯，由第一天的2度增到第十四天的18度。
（2）當飽和水頭傳導數由2.054E-7 m/s改變為4.054E-7 m/s時，在二週後地表溫度並無明顯差異，然而濕度差異超過8%，而且19 GHz水平極化亮溫相差超過20度。
（3）孔隙率設定為48.1%、53.1%及60.1%時，LSP/R模組的乾化模擬結果並無明顯差異。
　　本研究顯示，飽和水頭係數及土壤反射率顯著地影LSP/R模組，然而孔隙率對模組影響較微小。此外，藉由亮溫對地表參數的靈敏度，我們可以用LSP/R模組去萃取地表參數。

關鍵詞：地表過程、亮溫、土壤含水率