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摘要

短期强降雨事件会导致遥感植被绿度监测出现显著波动。本研究发现，降水后在冠层表面残留的水膜会通过改变植被光谱特征，导致观测植被绿度产生偏差。本文结合了地基测量、无人机（UAV）测量、三维辐射传输模型（RTM）模拟和卫星观测来评估这种现象，并研究水膜对不同尺度和植被类型的植被指数（VIs）的影响。研究结果表明，降水对冠层成分的光谱特性产生快速而显著的影响。水膜导致土壤和植被在可见光-近红外波段的反射率普遍衰减，其中近红外波段（NIR）衰减幅度最高可达0.12。水膜对可见光与NIR波段的不均衡衰减是造成植被指数下降的主因，以差值植被指数（DVI）为例，其NIR反射率降幅显著高于红波段（Red），致使降雨后DVI降低0.15-0.25。卫星观测证实，短期降雨可使NDVI和EVI在部分像元中降低超过0.3。本研究首次定量揭示了冠层水膜是导致观测绿度（TOC_G）与真实绿度（True_G）差异的关键因素。鉴于全球降雨格局的时空异质性，准确量化水膜干扰效应将显著提升全球植被动态监测精度，对理解气候变化下的植被响应具有重要科学意义。

研究方法

图7 无人机观测结果：(a) 降雨前后无人机获取的高光谱影像；(b) 杨树林与玉米地在降雨前后的光谱反射率变化；(c) 降水前后678、478及802 nm波段光谱反射率的散点密度对比图

图8 不同植被类型样地（森林、稀树草原、草地、农田、灌木林）受短期强降雨影响（湿润）与未受影响（干燥）条件下的MODIS NDVI与EVI影像对比；累积降雨量依次为45、48、66、27和20mm