亚热带地区水稻田地表反照率变化特征

利用地面实测资料研究稻田地表反照率,一方面可以更好地刻画以稻田为主要土地利用方式的流域地气之间的能量分配过程;另一方面,可以为陆面模式提供更为准确的参数值,以及为遥感反演的地表反照率提供验证,从而为更好地解释土地利用/覆被变化对全球气候变化的影响机制提供参考。本文利用江苏省农业科学院溧水试验基地四分量仪测得的2016年稻田地表反照率数据,分析了稻田地表反照率特征,并结合同期观测的太阳短波辐射、温度、湿度、风速、风向等气象数据,进行相关性分析,识别影响稻田地表反照率的主要气象因子,为进一步量化地表反照率与温度及湿度等的参数化关系提供参考。结果表明:晴天稻田地表反照率整体上呈"U"型分布,中午较低,下午和上午较高。晴天稻田地表反照率在一天内的变化呈不对称特性,其不对称性主要是由露水和风速、风向引起。太阳高度角较小时,露水的散射作用使得上午时分的地表反照率值较下午高;而太阳高度角较大时,西南风促使作物叶面倾斜,从而使得下午的地表反照率值较上午高。稻田晴天地表反照率值较阴雨天高。地表反照率在晴天与出射短波辐射相关系数最高(0.670,P0.01),在阴天与相对湿度之间的相关程度最高(-0.480,P0.05)。在整个观测期间,稻田生长季内地表反照率呈现先升高后降低的趋势,地表反照率最高值出现在灌浆期到成熟期之间,插秧到分蘖期之间最低,其中灌浆期地表反照率与太阳短波辐射及湿度间的相关程度较高,并且均通过了P0.01显著性检验。分蘖期和拔节期是水稻生长季内地表反照率变化较快的两个生育期,并受气象因素的显著影响。     

地表覆盖对局部环境热效应的贡献

[目的]分析3种下垫面(裸露砂壤土、红色摩奇覆盖和黄色摩奇覆盖)夏季(6—8月)的地表温度和气温之间的变化规律,为减缓城市环境热效应和优选有机覆盖材料提供科学参考。[方法]采用地表气象资料观测法,使用手持红外热像仪对3种下垫面的地表温度进行观测,同时记录实时温湿度仪的气温数据;分析它们对局部环境热效应贡献的影响情况和变化特征。[结果](1)夏季3种下垫面的地表温度与气温变化较为同步,它们对局部环境热效应贡献大小依次为:裸露砂壤土红色摩奇覆盖黄色摩奇覆盖。(2)7月期间,摩奇覆盖虽然一定程度上减缓了热效应但不显著。6月和8月期间表现为黄色摩奇覆盖对热效应减缓作用显著,红色摩奇覆盖减缓作用不显著(p0.01)。(3)对3种下垫面地表温度和气温进行回归分析,发现它们之间存在很明显的线性关系(R~20.95),可利用模型检验预测下垫面地表温度。[结论]对城市环境中土质较差且难以形成绿地的裸露砂壤土采取有机覆盖措施,可减缓夏季局部环境的热效应,建议选择黄色等浅色覆盖材料。     

利用HJ-1B遥感数据反演西北地区近地表气温

近地表气温是一个重要的气候参数,为了给农业研究提供空间上连续的气温信息,以西北地区为研究区,利用HJ-1B数据运用温度-植被指数方法（temperature-vegetation index, TVX）反演近地表气温。首先采用修正普适性单通道算法反演地表温度,并利用同一地区的MODIS温度产品进行了对比验证,然后利用2010年7月20日、2010年8月28日、2011年8月8日3景影像结合研究区气象站点观测的气温资料推算饱和NDVI值,最后将推算结果应用到2011年8月28日影像,利用气象站点观测资料对TVX方法反演的气温进行了精度验证。结果表明,反演地表温度与 MODIS 温度产品空间分布趋势基本一致,符合研究区的地表覆盖状况;反演气温与反演地表温度空间分布格局具有较好的一致性,可以提供比气象站点观测数据更理想的空间异质性信息;反演气温值比观测值偏高,二者平均绝对误差MAE为2.16 K,均方根误差RMSE为2.72 K。为快速有效获取大范围的气温时空信息提供了一种新思路,对科学指导农业生产、合理利用农业资源具有一定的可参考性。     

初论西安海绵城市建设中的水土保持措施

海绵城市建设具有减轻城市内涝灾害、拦蓄地表径流补给地下水、改善城市生态环境的作用。西安海绵城市建设中的水土保持措施,工程措施主要有减少河流、渠道、地面等的混凝土硬化率,推广柔性治水、透水地面铺装等;植物措施主要有因地制宜选用乔灌草藤形成稳定的植物群落,建设下凹式绿地,恢复、建设城市湿地等;临时措施主要包括临时拦挡、临时排水沟、临时密目网苫盖、彩条篷布苫盖、沉沙池、洒水抑尘等。     

针对TM/ETM+遥感数据的地表温度反演与验证

利用2001、2004、2005年水体、裸地、农田、草地上红外辐射计的观测数据,结合大气下行辐射与比辐射率数据,通过多种方法分别获取了像元尺度的地表温度实测值,并对基于TM/E1M<' >数据的3种遥感反演算法得到的地表温度进行地面验证.结果表明:3种遥感反演算法得到北京地区地表温度的空间分布趋势一致.与地面实测数据相比,辐射传输方程算法的结果略高于地面实测值,单窗算法的结果与地面实测值一致性最好,而普适性单通道算法的结果明显低于地面实测值.从单窗算法反演的北京市地表温度分布图中可以看出,北京城市热岛效应显著,总体上城区地表温度高于郊区,水体温度最低,而且不同下垫面的地表温度差异明显.     

西北地区近49年生长季参考作物蒸散量的敏感性分析

基于FAO Penman-Monteith公式计算了西北地区126个站点1961-2009年的生长季参考作物蒸散量（ET0）对气温、风速、相对湿度和太阳总辐射的敏感系数,并对敏感系数的时空变化特征进行分析。结果表明：西北地区生长季ET0对太阳总辐射最敏感,其次是气温和相对湿度,对风速的敏感性最低。气象要素分布的不均匀性导致敏感系数的空间差异显著,气温和风速的敏感系数在西风带气候区较大,相对湿度敏感系数在较湿润地带形成高值区,太阳总辐射敏感系数南部明显大于北部。生长季内,各气象因子的敏感系数均存在一定程度的波动,气温和太阳总辐射的敏感系数呈单峰型分布,风速敏感系数呈单谷型分布,相对湿度敏感系数的绝对值持续上升。49a来,太阳总辐射敏感系数显著上升,相对湿度敏感系数明显下降,其趋势系数均通过0.05水平的显著性检验,而气温和风速的敏感系数以波动为主,无明显变化趋势。     

黄淮冬麦区气象因子与小麦晚霜冻害关系研究——以商丘市为例

基于1956-2015年商丘市气象数据和霜冻害资料,研究黄淮冬麦区商丘市气象因子与霜冻害的关系,以及气温、地温、相对湿度、风速与草面温度的偏相关和多元线性回归关系。结果表明:随着全球气温变暖,商丘市冬春季积温以4.35℃·d·a~(-1)的速率逐年增加;晚霜冻害除受冷空气活动影响外,与前期积温和降水量密切相关,冬春季积温偏高或降水量偏少的情况下易发生晚霜冻害;随着小麦幼穗的发育,其对低温的敏感度增加,且可引起霜冻害的最低温度有逐渐升高的趋势;气温、地表温度、平均相对湿度、平均风速与草面温度呈极显著相关(P0.01),偏相关系数的大小表现为地表温度气温平均相对湿度平均风速,可见,除气温、地表温度外,平均相对湿度、平均风速也对霜冻害的发生及轻重程度起关键作用;各因子与草面温度可用模型表述为Y=0.558ST+0.482AT+0.087RH+1.304WS-12.704,经检验,线性回归方程成立,可通过该模型对草面温度进行监测,并为未安装草面温度传感器的地区提供可靠的冻害评估结果。     

实际地形下地表太阳总辐射的简化算法及应用

为快速准确估算实际地形下地表太阳总辐射,针对辐射观测资料不足现状,通过考虑天文、大气和地理地形等因子对地表太阳总辐射的影响,构建了融合起伏地形天文辐射模型、地表太阳总辐射气候学公式和日照百分率优化插值方案的太阳总辐射简化算法。并以安徽省为例,对简化算法实施参数化和应用,采用2个辐射站观测资料统计回归得到气候学公式参数,参数化后的公式计算相对误差为7.65%。利用80个站点的日照百分率数据分析了不同插值方法适用性,逐点交叉检验结果表明,薄盘样条法对安徽省日照百分率具有更好的插值效果。基于简化算法计算得到实际地形下安徽省地表太阳总辐射平均为4500MJ·m~(-2)·a~(-1),总体呈北部高、南部低,山区南坡高、北坡低的分布特征,部分开阔南坡的太阳辐射超过同纬度水平地面。季节特征上地形对太阳辐射的影响随月份而异,在冬半年影响幅度更为明显,夏半年地形影响相对较弱,并多以削减为主。安徽省太阳能资源以3级为主,大别山和皖南山区的北坡多为4级,而在皖北低山丘陵的南坡存在零星的2级资源区。近年来由于日照百分率的下降,导致全省地表太阳总辐射普遍减少。     

园林景观铺装材料特性、应用及施工注意事项

园林景观铺装为游览者提供休息、活动、集散的场所,同时起到美化环境、丰富地面景观的效果,此外还有功能暗示、引导游览的功能。对其材料特性基本要求体现在耐用性、透水性、安全性、美观性等诸多方面。结合多年实际工作经验,对常见的10种风景园林景观铺装材料(透水混凝土、沥青碎石路、植草砖、仿古青砖、渗水砖、广场砖、防腐木、花岗石、青石板、烧结砖)的特性、应用及施工注意事项进行了总结。     

贵州喀斯特区域土壤湿度持续下降时期气象要素对土壤湿度影响研究

基于贵州喀斯特区域10个自动土壤湿度观测站2011~2015年逐日土壤湿度、降水量、气温、地表温度、相对湿度、风速和日照时数资料,应用统计方法,分析了不同农业气候区土壤湿度持续下降、气温持续上升或下降阶段,气象要素对土壤湿度的影响,结果表明:(1)气象要素对土壤湿度的影响具有一定的滞后性,其滞后时间为10~25日。(2)累计降水、气温、地表温度和相对湿度与土壤湿度相关性均较好,相关系数为0.61~0.96;风速与土壤湿度相关性较差,相关系数为0.38~0.57;辐射与土壤湿度的相关系数仅在气温上升时期0.64。(3)累计降水量越大、气温越低,累计降水滞后时间越长;气温和地表温度越高、累计降水量越少,气温和地表温度滞后时间越长。(4)滞后时间内累计降水小于11.5~70.9 mm(气温持续上升)或20.9~65.0 mm(气温持续下降),降水是影响土壤湿度的主要因子,其它气象要素的变化不能改变土壤湿度的降低趋势。(5)不同农业气候区气象要素与土壤湿度回归模型误差7.50%,相对较小,能反映出气象要素对土壤湿度的影响规律。     

多层覆盖连栋温室热环境模型构建

建立了多层覆盖连栋温室的温、湿度动态机理模型，定量描述了温室内的对流换热、土壤热传导、太阳辐射、长波热辐射、植物蒸腾、地面蒸发、水汽凝结、机械通风和自然通风等物理过程，根据质能平衡原理，对覆盖材料、室内空气、作物、土壤等建立了质能平衡方程。在给定的边界条件下，通过求解质能平衡方程，可求得室内温、湿度和各组成部分如覆盖材料、土壤、植物等的温度以及各部分间的能流、蒸汽流密度。利用有效辐射的概念，推导出了内外遮阳幕、内外覆盖材料、作物冠层、地表、室外天空之间的辐射热交换计算方法。利用压力分布法，推导出了具有顶窗、侧窗和湿垫等多个通风口时的风压和热压通风量计算式。与其他研究者提出的温室环境模型相比，本模型具有更为广泛的适用性。     

日光温室保温被传热的理论解析及验证

为掌握日光温室保温被的传热及其保温特性,该文运用传热学理论,建立了模拟辐射、对流以及导热等形式的传热方程,在此基础上构建了日光温室保温被这类厚型覆盖材料的传热理论模型,编制了计算机程序。该模型通过对保温被内、外表面与环境间的有效辐射、投射辐射的分析,来确定辐射换热量;根据能量平衡的原理,建立了保温被表面通过对流传热、辐射传热的传热量与内部传热量之间的关系。所建立的计算方法与程序可根据覆盖材料的红外辐射特性、导热系数、覆盖层的构造参数及工作环境等条件,定量分析保温被覆盖层的传热,计算其传热量及传热系数值。试验测试结果表明,保温被的传热量及传热系数的理论计算值与试验测定值较为一致,该文的方法为保温被一类厚型覆盖材料提供了保温性定量分析评价的理论手段。     

基于覆盖层能量平衡法的园艺设施覆盖材料传热系数理论解析与验证

该文提出了一种园艺设施覆盖材料传热分析以及传热系数的理论计算方法，即覆盖层能量平衡法。该方法通过覆盖层辐射传热和对流换热的能量平衡，建立全面反映覆盖材料传热各主要影响因素的传热模型，得出了传热系数的理论解析计算方法，可根据覆盖材料的红外辐射发射率、反射率和透过率等热物理特性和保温比、角系数等与覆盖层构造相关的参数以及设施内外气温、天空辐射温度、植物与室内地面温度、室外风速等工作环境条件，定量分析覆盖层的传热，得出传热系数的理论计算值。     

蒸散量双线性曲面回归模型的改进及验证

潜在蒸散发是水文循环和能量循环的一项重要组成,准确估算蒸散发对农业水资源有效利用具有重要的理论和现实意义。为获得精度稳定可靠的蒸散发估计值同时只需较少的气象资料,以沂沭河上游流域(临沂控制站)为研究区,提出改进的双线性曲面回归模型(bilinear surface regression model,BSRM)计算站点的潜在蒸散量。以实测蒸发数据折算的陆面潜在蒸散量为标准,同时以彭曼公式(P-M)为参考与之对比,检验和评价3种BSRM模型的精度,并分析各气象因子对潜在蒸散量的影响。结果表明:3种BSRM模型中,基于日照百分率、气温和相对湿度建立的双线性曲面回归模型模拟精度最高,以基于日照百分率计算的太阳辐射、气温、相对湿度建立的双线性曲面回归模型次之,以基于Hargreaves-Allen方程计算的太阳辐射、气温和相对湿度建立的双线性曲面回归模型模拟精度最差。基于日照百分率、气温和相对湿度建立的BSRM模型的模拟精度略优于P-M公式,但所需的气象因子较少,计算方法简单;且受气象因子的变化影响较少,模拟精度稳定可靠,是一种有效的替代方法。     

温室墙体中覆铝箔封闭空气腔热工性能模拟分析

通过建立封闭空气腔二维稳态流动传热模型和温室墙体一维非稳态导热模型,模拟计算封闭腔内空气温度分布,研究了日光温室墙体中覆铝箔封闭空气腔的热工性能。结果表明:壁面覆铝箔可有效减少封闭空气腔的辐射换热量;封闭空气腔的热阻随封闭腔高度的增加而增大,高度达1.5 m后,热阻趋于不变;封闭空气腔的厚度小于0.03 m时,其热阻随厚度增加而增大,厚度超过0.03 m后,热阻逐渐减小;覆铝箔封闭空气腔高度为1.5 m、厚度为0.03 m、内外壁面温差为2~20 K时,热阻为0.70~0.55 K·m~2/W,保温隔热效果相当于0.81~0.64 m厚夯实黏土结构、0.55~0.43 m厚红砖砌体结构墙体或0.20~0.16 m厚煤渣、0.06~0.05 m厚珍珠岩、0.03~0.02 m厚聚苯板隔热材料。3组30 mm厚覆铝箔封闭空气腔加480 mm红砖复合墙体(360 mm红砖墙+3组30 mm封闭空气腔+120 mm红砖墙,240 mm红砖墙+3组30 mm封闭空气腔+240 mm红砖墙),其夜间向室内放热量较单一480 mm红砖墙体提高99.5%~104.2%,与相同结构聚苯板红砖复合墙体无明显差距。     

太阳辐射直接透射率的推算

利用来自全国66个日射站的太阳辐射及679个常规气象站的日照资料,在数据集群的基础上,建立了直接透射率的不同（各站各月模式、各月模式、各站模式、综合模式）估算模式,研究直接透射率的推算方法。经过对各种模式计算结果的误差指标的综合评估分析,最终确认各月模式为最优模式。文章选取各月模式,在GIS支持下利用Kriging内插法,得到1km×1km的全国月直接透射率空间分布图,并分析了月直接透射率的空间分布及主要影响因素。     

基于1 km栅格的地表太阳辐射模拟

以辐射观测值与其影响因子建立非线性回归模型，以各因子的面域数据模拟全国1 km像元上的水平面年太阳辐射的空间分布;根据数字高程模型(DEM)，考虑坡面坡度和坡向以及周围地形的影响，建立坡面与水平面的直接辐射转换系数模型以及坡面的视角系数模型，分别修正平面年太阳辐射中的直接辐射和散射辐射分量；汇总修正后的太阳辐射总量中的各分量，得到坡面实际可获得的辐射总量。成果可用于高精度的农业生产潜力评估、农业区划、农作物布局、退耕还林还草等。     

基于S-W模型的韩江流域潜在蒸散发的气候和植被敏感性

基于AVHRRNDVI、IGBP土地覆盖分类和气象站观测数据,利用Shuttleworth-Wallace(S-W)模型估算韩江流域2000-2006年的潜在蒸散发(PET),结果显示PET不仅受气候条件影响,而且随植被类型及其生长过程而变化。分析PET对气候和植被的敏感性,结果表明:1)PET对植被的类型很敏感,相同气候条件下,不同植被的PET计算结果相差很大,常绿针叶林、农作物和多树草地的多年平均PET分别为1136.6,965.1,563.2mm/a,最大值和最小值相差1倍。2)不同植被覆盖的PET对气候的敏感性不同。常绿针叶林的PET对水汽压最为敏感,明显高于气温和太阳辐射的敏感性,而风速的敏感性可以忽略;农作物的PET除对风速的敏感性较低外,气温、太阳辐射和水汽压的敏感性都较高,最为敏感的是气温;多树草地的PET同样对气温最为敏感,水汽压、风速和太阳辐射的敏感性也都比较高,而且很接近。3)各种植被覆盖的PET对叶面积指数(LAI)都有一定的敏感性,但都小于气象因子(风速除外)的敏感性;不同植被覆盖的PET对LAI的敏感性也不同,多树草地的PET对LAI最敏感,其次是常绿针叶林,再次是农作物。