基于多角度高光谱遥感的冬小麦叶片含水率估算模型

准确的作物水分监测对于旱情评估具有重要意义。在分析研究区冬小麦多角度光谱特征后,利用不同水分处理下冬小麦实测叶片含水率和实测多角度光谱数据,基于植被光谱指数法,建立不同观测角度下冬小麦光谱植被指数、水分敏感波段光谱指数与叶片含水率之间的数学模型。结果显示,相对方位角与相对天顶角越小时,观测到的光谱指数与叶片含水率的相关关系越优;敏感波段组合构建的光谱指数中,1450nm波段分别与其他波段组合的NDSI、RSI指数与叶片含水率相关性在各观测角度条件下均较好,1 450 nm波段是冬小麦叶片含水率研究的最佳敏感波段;选取常见的4种植被指数(NDVI、EVI、WI和NDII)中WI和NDVI在各观测角度下与叶片含水率的相关性优于其他两种指数,决定系数R2均在0.83以上,P0.01呈极显著相关;综上建立的多角度光谱叶片含水率估算模型,平均相对误差MRE均小于0.154、均方根误差RMSE均小于0.098,拟合效果较好,尤其是光谱指数NDSI1160,1450、NDSI980,1450和植被指数NDVI、WI;基于以上4种指数建立的最优观测角度(0°,30°)模型,其中植被指数WI的估算效果最好,相关系数在各角度均达到5%的相关显著水平,MRE0.03,可作为最优观测角度反演研究的最优植被指数。     

厄尔尼诺对宁夏干旱山区农作物的影响初探

引起赤道太平洋海温异常的厄尔尼诺现象,通过大气环流的异常影响东亚季风系统,对宁夏气温、降水等农作物赖以生存的环境造成影响。为了解厄尔尼诺对宁夏中南部山区气候要素的变化及对产量的影响程度,本文采用动态距平分析法,分析了宁夏干旱山区1961年以来厄尔尼诺发生当年和次年气候要素、农业气候资源及小麦、玉米和马铃薯的产量变化。结果表明,厄尔尼诺造成宁夏暖冬,有利于设施农业生产。厄尔尼诺使冬、春季气温偏高,但夏季气温明显偏低,作物生长季积温减少,高海拔地区热量强度更加不足,影响玉米成熟。厄尔尼诺发生次年,中部干旱带春季降水偏多,有利于保障春播和作物苗期生长,但夏、秋季降水偏少,容易出现干旱,不利于作物生长发育。南部山区春季、秋季降水偏多,有利于作物播种和苗期生长,但夏季降水偏少,特别是作物开花、灌浆初期降水偏少,不利于玉米、马铃薯生长。玉米灌浆中后期、马龄薯成熟期降水偏多,容易引起马铃薯晚疫病。厄尔尼诺发生当年小麦、玉米和马铃薯减产;厄尔尼诺发生次年,山区冬小麦、玉米和马铃薯平均增产幅度分别为8.9%、7.8%和8.4%,均为显著增产。     

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明：1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明：冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。     

山东地区木本植物春季物候对气候变化的响应

利用山东省境内10个国家级农业气象观测站1981-2009年逐年春季物候序列和同期逐日气象资料,通过一元线性回归、相关分析和突变检验方法,分析了山东地区木本植物春季物候期的趋势变化特征及物候期对气候变化的响应关系。结果表明：（1）1980-2009年山东地区春季气温明显升高,春季水汽压呈增大趋势;（2）山东地区近29a的木本植物春季物候期普遍提前,提前的线性倾向率为0.13～1.11d.a-1;（3）山东地区木本植物春季物候期与其前期活动积温、春季气温和3月份水汽压呈负相关关系,物候前期的活动积温是诱发春季物候现象的重要因子,春季气温升高和3月份水汽压增大是近29a春季物候现象提前的可能原因。     

基于MODTRAN 4的贵阳市Landsat热红外波段大气透过率估计

大气水汽含量对热红外波段大气透过率的干扰是遥感影像反演地面温度的主要影响因素之一,贵阳市夏半年气温低、水汽含量高的气候特点增加了大气水汽的干扰作用。为实现Landsat卫星资料在贵阳市地面温度反演中的应用,完善大气校正,提高反演精度,本文通过MODTRAN 4模拟了22℃时Landsat ETM+影像热红外波段的大气透过率随水汽含量的变化规律,拟合了利用水汽含量计算该波段大气透过率的分段式计算方程。经模拟演算和地温反演应用,结果表明:估计方程的演算误差在0.9～1.3℃,满足贵阳市地表温度反演的误差要求;实际应用中贵阳市地温反演结果与台站资料计算的地温值存在2.7℃的误差,还存在其它参数误差,反演精度有待进一步提高。     

气候变化与品种更新对黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦的影响

利用甘肃省通渭农业气象观测站1981—2010年的气象和农气观测资料,运用相关分析、趋势分析和方差分析等方法,就气候变化与品种变化对黄土高原半干旱雨养农业区冬小麦的影响进行了初步研究。结果表明:近30年来该地区在冬小麦生育期内温度升高(增长率为0.225℃·10a~(-1))、降水量减少(减少率为23.879mm·10a~(-1)),气候呈现暖干化趋势。降水的减少与品种更新均导致冬小麦的生育期明显缩短。近30年来,甘肃省通渭县冬小麦产量增加了4 514.97 kg·hm~(-2),冬小麦生育期内温度的增加和降水量的减少对产量增加没有明显促进作用。冬小麦品种的改良可提高产量8.8%~132.0%,其变异系数在4.1%~65.6%之间。方差分析结果表明,不同品种间的平均产量之间存在显著的差异(F=4.056,P0.01)。通过分析产量在年际间、气候要素间和品种间的变化,可以发现品种的更新是冬小麦产量显著提高的原因。     

气候变化背景下陇东塬区麦田土壤水分变化及生产特征研究

董志塬20世纪90年代以来增温最为显著,年增温线性趋势0.099 5℃/a,其中春季、冬季、夏季、秋季增温幅度和显著性依次减弱.年降水量以V抛物线形式变化,90年代中后期为明显的枯水期,以春季和秋季降水减少最为显著,1998年以来春季降水量以准2 a为周期,丰水年和枯水年交替出现.由于增温和降水量减少的共同影响,冬小麦春季重要生长阶段麦田土壤水分含量呈现出逐年减少,春旱逐年加重的趋势.早春耕作层土壤水分逐年减少的一致性比较好,春末夏初2 m土层含水量逐年减少的一致性比较好,其余时段土壤水分年际变化和降水量年际变化基本一致.尽管麦田不同时段土壤水分年际变化不同,但不同年型麦田土壤水分年内变化形式则基本一致,即以V抛物线形式显著变化,冬小麦成熟期的6月份土壤含水量降至最低,伏秋收墒期含水量又逐步回升,其中1998和1999年为特殊年型,土壤水分年内变化线性趋势明显.气候变化特征影响土壤水分盈亏,土壤水分盈亏又决定农业生产年景.分析显示,土壤水分盈亏基本与产量水平一致,水分年型基本与农业生产年景一致.     

高海拔地区春小麦干物质积累与水热条件的关系

为了探索气候变化情景下农作物种植应对措施,采用分期播种法,研究了高海拔旱作区不同气候情景对春小麦干物质积累过程中降水、热量的影响.结果表明,春小麦干物质积累量与积温、降水均呈极显著正相关,干物质积累期间的积温每增加50℃·d,累积生长量增加0.2g·株-1·d-1;降水量增加10 mm,累积生长量增加0.11 g·株-1·d-1.计算两年不同播期水、热耦合指数,具有指数大干物质积累多,反之则有减少的趋势.在水、热要素中,降水在旱地春小麦干物质积累过程中的贡献更突出.最终干物质积累量与产量呈极显著正相关,干物质积累量增加,产量增加.根据干物质积累特点和不同气候条件提出了种植应对措施.     

一次区域性强沙尘暴天气物理量诊断分析

2010年4月24-25日甘肃河西走廊地区出现了自2001年以来强度最强、影响地域最广的一次区域性强沙尘暴天气。为了进一步探讨这次强沙尘暴形成的物理机制,文中采用NCEP/NCAR1°×1°每天4次再分析资料,计算了沙尘暴出现之前和出现时的垂直螺旋度、高空急流、垂直速度、涡度平流、温度平流等物理量。通过分析得出:出现沙尘暴时垂直螺旋度存在着上负下正的分布特征,更加有利于强对流天气的发生;高空强急流带呈南北向的分布,是引导北方强冷空气南下的主要因素;低层垂直速度的不断增大为大气上升运动提供了较好的动力条件;正涡度平流的合理配置,促使冷槽加深发展;低层冷温度平流的增强,使得地面冷高压强度加强。各物理量场的这些特征,为今后沙尘暴天气的预报提供启示和参考。     

1961－2008年湖北省冷冬时空变化特征

利用湖北省70个气象站1960-2008年冬季逐日平均气温数据,采用湖北省地方标准《冷冬等级》和自定义的冷冬指数,详细分析了湖北省1961-2008年间单站、分区、全省性(强、弱)冷冬事件时空变化特征及其灾害性。结果表明:湖北省单站冷冬频率呈东西部高、中部低的经向分布特征,强冷冬频率则呈南少北多的纬向分布特征;全省大部单站冷冬指数呈显著下降趋势;以1986年为界,前期(1961-1985年)冷冬事件频率较高,后期(1986-2008年)冷冬频率显著下降;48a中全省性冷冬共发生13次(年),其中强冷冬(寒冬)共发生9次(年),集中出现在20世纪60至70年代,每次冷冬事件均对农业、交通、电力以及居民生活造成严重影响。