衡水市参考作物蒸散量的时空变化特征及其气候成因

参考作物蒸散量是计算作物需水量的关键,是进行实时灌溉预报和农田水分管理的主要参数.本文基于1981-2010年衡水市11个站点的地面气象观测资料,利用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),通过小波分析、突变检验等方法分析其时空变化特征,并采用相关分析法初步探讨其气候成因.结果表明,(1)近30a衡水市年参考作物蒸散量呈显著下降趋势(P＜0.05),除2、3月外,其它月份的参考作物蒸散量均有下降趋势;衡水东北部年参考作物蒸散量较大,西南部及安平较小,年参考作物蒸散量较大的地区其下降速率也较大,较小的地区其下降速率也较小.(2)衡水市年参考作物蒸散量存在准6a的主要振荡周期,周期显著;6、8和12月以及全年参考作物蒸散量均发生了气候突变;全区一致型是衡水市年及月参考作物蒸散量变化的最主要的空间模态,且其空间分布均具有很好的收敛性.(3)气温日较差、最高气温、日照时数和相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的关键气候因子,其影响程度因季节而异,ET0与气温日较差、最高气温和日照时数呈显著正相关(P＜0.05),与相对湿度呈显著负相关(P＜0.05),风速变化对ET0影响较小;其中5-9月ET0受日照时数影响最大,受气温日较差、相对湿度和最高气温的影响依次减小.     

基于多源遥感数据的三江平原日蒸散量估算

采用FAO Penman-Monteith(P-M)模型,结合多源遥感数据,实现空间尺度上的扩展,对三江平原生长季(5-9月)不同气象条件和不同下垫面条件下的日实际蒸散量进行了估算,并利用波文比观测数据对模拟结果进行了验证.结果表明:(1)观测站日实际蒸散发的模拟值与实测值较为一致,R2达到0.824,RMSE为0.493,研究所采用的基于遥感驱动的PM模型适用于三江平原日蒸散发的估算.(2)生长季内,三江平原的月蒸散发量呈单峰性分布,7月达到峰值;蒸散发量的空间分布与植被盖度和水分供给状况密切相关.(3)净辐射和气温是影响三江平原实际蒸散发的两个主要因子,其次为比湿和风速,此外,降水可以明显增加实际蒸散量,是影响区域蒸散发的关键因素.     

内蒙古鄂托克旗天然草地植被生态需水量研究

开展天然草地植被生态需水量研究,对维持草地系统生态健康和可持续发展意义重大。该研究以干旱风沙草原区鄂托克旗为研究对象,基于联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式及美国农业部土壤保持局推荐的有效降水量计算方法,对各草地类型的生态需水量和生态缺水量进行计算,并对不同类型天然草地生态需水和降雨资源之间的平衡关系进行分析。结果表明:全旗全年生态需水量在丰水年为2.94×10~9m~3、平水年为3.07×10~9 m~3、枯水年为3.10×10~9m~3;全旗生态缺水量在丰水年为2.72×10~8m~3、平水年为5.00×10~8m~3、枯水年为1.15×10~9m~3。草地中生态需水量由大到小依次为温性荒漠草原类、温性草原化荒漠类、低地草甸类、温性荒漠类、温性草原类。在整个生长季中,鄂托克旗各草地类型生态需水在3、6、10月为盈余状态,其余月份均为严重亏缺状态。鄂托克旗草地生态系统整体处于水分亏缺状态,尤其是惠农站代表区,在枯水年水分亏缺指数超过50%。低地草甸类草地缺水程度较严重,建议在该类型草地分布范围内发展人工草地,温性草原化荒漠类草地缺水程度较轻,建议在鄂托克旗适当发展。研究结果可为区域草地水资源高效利用和退化草原系统恢复重建提供理论依据。     

岷江源区Hargreaves法适用性与未来参考作物蒸散量预测

利用岷江源区1961—2010年逐日气象数据,采用FAO 56 Penman-Monteith和Hargreaves公式计算参考作物蒸散量,并以FAO 56 Penman-Monteith为标准对Hargreaves公式适用性进行评价,通过对Hargreaves公式转换系数C0进行修正,建立基于月尺度的参考作物蒸散发公式,结合Reg CM4.0区域模型生成的温度数据,对未来(2011—2099年)研究区参考作物蒸散发量变化进行预测。研究结果表明:通过通径分析发现,在岷江源区气温是影响参考作物蒸散量最重要的气象因子,采用基于温度法的参考作物蒸散发公式具有理论依据;采用未修正的Hargreaves公式明显高估了该区域参考作物蒸散量,特别是在雨季4—10月;修正后的Hargreaves公式绝对偏差与相对偏差显著减小,与FAO 56 Penman-Monteith月值之间均方根误差RMSE为3.76 mm、效率指数EF为0.39、可决系数CD为0.84,吻合系数d为0.8,能够满足研究区参考作物蒸散发估算精度;在未来气候变化情景下岷江源区参考作物蒸散量总体呈增加趋势,气候倾向率为5.6 mm/(10 a)。     

海南岛参考作物蒸散量时空变化特征及成因分析

根据海南岛18个气象站1971–2010年逐日气象资料和Penman–Monteith模型计算各站ET0,利用线性回归和ArcGIS空间插值技术分析年和四季ET0的时空变化特征,并采用敏感系数和气象因子的相对变化率相结合的方法对年和四季ET0变化成因进行分析。结果表明：海南岛18个市（县）年ET0均值为1191.4mm,其空间分布,除夏季外,年和其余各季ET0大致呈由东北向西南递增的趋势。近40a海南岛18个市（县）年ET0的气候倾向率均值为-5.0mm×10a-1,其中13市（县）为负值,5市（县）为正值。春、夏、秋、冬四季ET0的气候倾向率分别为-3.1、1.8、-0.7和-2.8mm×10a-1。总体来看,年ET0减少的区域主要是由于春季ET0减少所致,年ET0增加的区域主要是因夏季ET0增加之故。引起海南岛大部分地区年和春、夏、秋季ET0减少的主要原因是平均风速减小和日照时数的减少,冬季ET0减少除与平均风速减小、日照时数减少有关外,水汽压增加也是主要成因之一。年和四季ET0增加的区域主要是平均最高和平均最低气温升高。     

青绿苔草蒸散特性及与其他草坪地被的比较研究

青绿苔草（Carex leucochlora）是北京地区的乡土草坪地被植物。为缓解园林灌溉和水资源紧缺之间的矛盾,实施节水灌溉,2012-2014年采用自动称重式大型蒸渗仪研究了青绿苔草草坪的蒸散特性,与北京地区代表性的草坪地被高羊茅（Festuca arundinacea）、野牛草（Buchloe dactyloides）、山麦冬（Liriope spicata）进行了对比分析,并对各种草坪地被的灌溉需水量进行估测。结果表明,青绿苔草在不同月份的蒸散速率不同,5月的蒸散速率最高为3.96±0.23 mm·d^-1,月作物系数为0.73±0.09~0.95±0.03。青绿苔草草坪的蒸散速率高于同种地被。青绿苔草草坪地被的蒸散速率明显低于高羊茅草坪,略低于山麦冬地被,略高于野牛草草坪。以平均值计算,高羊茅、山麦冬、野牛草的蒸散速率分别是青绿苔草的1.40倍、1.11倍、0.98倍。充足水分供应条件下,生长季灌溉需水量从低到高为青绿苔草地被（110.9~136.2 mm）、野牛草草坪（167.1 mm）、青绿苔草草坪（191.7 mm）、山麦冬地被（233.6 mm）、高羊茅草坪（352.2 mm）。     

1964-2017年山西省潜在蒸发量时空变化及其影响因素分析

采用Penman-Monteith模型计算出山西省潜在蒸发量,运用小波分析、Mann-Kendall非参数检验和地统计等方法分析了山西省潜在蒸发量的时空分布特征,并且利用主成分分析法分析了其影响因素。结果表明:（1）山西省多年平均潜在蒸发量为1 148.6 mm,存在以27 a为主周期和9 a,45 a左右为次周期的周期变化;（2）山西省多年平均潜在蒸发量空间分布特征表现为由中部向南北两边递减,北部地区潜在蒸发量低于南部地区,地势低的地方潜在蒸发量较高;（3）山西省潜在蒸发量西北部和东南部呈现下降趋势,东北部及西南部呈增加趋势,东北部增加趋势尤为显著;（4）平均水气压和相对湿度是影响山西省潜在蒸发量的主导因素,潜在蒸发量与平均水气压、相对湿度和海拔高度呈负相关,与温度、风速、日照时数及纬度呈正相关。     

三江平原ET0时空特征及其未来情景下预测研究

参考作物蒸发量(Reference crop evapotranspiration, ET₀)的预测对作物需水量计算与田间水分管理具有重大意义,可为农业节水和水资源高效利用提供重要的科学依据。基于三江平原6个气象站1961—2010年逐日气象资料,采用Penman-Monteith(P-M)公式计算ET₀,对历史期(1961—2010年)ET₀及相关气象要素的时空特征进行分析;依据美国国家环境预报中心再分析数据以及大气环流模型(GCM)中加拿大CanESM2模式的预报因子日序列的输出数据,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下的ET₀进行预测。结果表明：历史期ET₀呈上升趋势,多年年平均气温与ET₀趋势相同,而年平均风速、相对湿度和净辐射整体呈下降趋势,空间分布上多年年平均ET₀总体表现为中部高于周边、西部高于东部的趋势;模拟精度检验方面,基于CanESM2模式下historical情景模拟的ET...     

ET_0预测的卡尔曼滤波修正ANFIS模型研究

实时、准确地对作物需水量的预测是实现智能节水灌溉的关键技术。预测模型的合理选择及精度提高是作物需水决策系统的核心。本文将陕西西安地区的气象数据环境信息引入自适应神经模糊推理(ANFIS)作物参考蒸腾量(ET_0)预测模型,应用卡尔曼滤波器对气象数据经ANFIS建模得到的ET_0预测值进行滤波去噪,以提高模型的预测精度,并通过仿真和实验验证,从理论和实践两个方面来验证模型的精度。仿真结果得到,反映模型预测值与真实值之间拟合程度的均等系数(EC)值校正前为0.93,校正后达到0.98。实验结果得到,ANFIS预测模型的平均绝对误差是28.94%,平均相对误差是26.37%,卡尔曼修正后的ANFIS预测模型的平均绝对误差是7.24%,平均相对误差是6.59%。仿真和实验结果表明,利用卡尔曼滤波对ANFIS预测模型进行修正,可以提高预测的精度,经卡尔曼修正后的ANFIS模型能更佳地反映ET_0的变化趋势。     

喀什地区1957-2013年潜在蒸散量变化及其影响因子

基于喀什地区4个气象站点1957-2013年的最高气温、最低气温、月平均气温、相对湿度、风速、日照时数以及降水量数据,采用Penman-Monteith模型、一元回归分析、累积距平和Mann-Kendall非线性突变检验法,分析其年潜在蒸散量的时间序列变化及其影响因子.结果表明:近57 a来,喀什和巴楚的潜在蒸散量呈减少趋势,倾向率分别为-7.53 mm/10 a,-7.47 mm/10 a;塔什库尔干与莎车的潜在蒸散量呈现增加趋势,倾向率分别为8.27 mm/10 a,6.25 mm/10 a;在四季变化中,夏季最多,春、秋季次之,冬季最少;喀什地区潜在蒸散量突变点存在明显差异:喀什年潜在蒸散量突变点为1981年,巴楚的为1962年,塔什库尔干的为1974年和1983年,莎车年潜在蒸散量突变点为1961年、1965年、1968年和1978年;喀什地区年蒸散量最主要受风速和日照时数的影响.