云南省参考作物蒸发蒸腾量时空变化特征

基于1960-2012年云南省25个气象站点观测的气象数据,用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET0,通过Mann-kendall检验法进行突变检验和趋势检验。结果表明滇中、滇东北、滇东南、滇西南及滇西北各分区多年平均ET0介于872.5~1 240.0mm,突变时间依次分别为1982年、1968年和2008年、1971年、2005年、1965年和2001年。5个区多年平均ET0按从大到小排列的顺序是滇中滇西南滇东北滇东南滇西北。时间尺度上,年均ET0以没有显著变化为主,ET0显著增大的站点数量比显著减小的站点数量多;春季蒸发蒸腾量较大,决定了全年蒸发蒸腾量的分布特征。空间尺度上,ET0呈增加趋势的站点主要位于滇西南和滇西北地区,少部分位于滇中地区的东部和滇东北地区;呈减小趋势的站点主要位于滇中地区,少部分位于滇东北和滇西南地区。     

基于CatBoost的温室日参考作物蒸发蒸腾量估算模型研究

参考作物蒸发蒸腾量(Reference Evapotranspiration,ET₀)是估算作物需水量、制定灌溉制度、提高用水效率,实现农业节水的重要参数。针对传统Penman-Monteith(P-M)公式计算作物蒸发蒸腾量需要参数多,计算复杂等问题,提出了一种基于支持分类特征的梯度提升决策树(CatBoost)算法估算温室日参考作物蒸发蒸腾量。以温室修正型Penman-Monteith公式计算的ET₀作为标准值,通过Pearson’s方法对输入参数与ET₀之间的相关性进行分析,组合不同输入特征向量。当输入参数组合为3参数,即平均室内温度、平均相对湿度、累积太阳辐射时,CatBoost性能最优,测试集估算精度MAE为0.220 mm/d,RMSE为0.310 mm/d。进一步对比了6种其他机器学习模型(XGBoost、AdaBoost、随机森林、决策树、KNN、SVM)的估算精度,结果表明CatBoost模型具有最佳的估算精度和稳定性,能够较好地模拟参考作物蒸发蒸腾量。构建的日参考作物蒸发蒸腾量估算模型为水肥精准化管理、灌溉控制系统研发提供了一种新的思路。     

气象因子的变化对参考作物蒸发蒸腾量的影响

根据东江流域1961—2005年的气象资料,利用平均影响量和气象因子缺失数值试验,分析气象因子变化对参考作物蒸发蒸腾量的影响。结果表明,日照时数的平均影响量最大,温度、相对湿度其次,二者相近,风速最小;夏季日照时数的平均影响量比其他因子大得多,冬、春季日照时数的平均影响量依然最大,但与温度、相对湿度的平均影响量差距减小...     

参考作物蒸发蒸腾量计算方法的应用比较

应用国家"863"节水农业重大专项子课题示范现场的气象资料,对4种分属于不同类型的参考作物蒸发蒸腾量ET0计算公式进行了日ET0值的验证计算。结果显示,在时间序列上,随气象因素变化各方法计算的日ET0值呈相同的变化趋势,但计算值有较大的差异;选取FAO56Penman-Monteith公式计算结果为标准,Priestley-Taylor(1972)方法结果与之最为接近,其余依次是Irmark-Allen拟合法和Hargreaves-Samani(1985)法;不同天气类型条件下,Priestley-Taylor(1972)结果与FAO56Penman-Monteith有较高的一致性,而其他2种方法随n/N的减小,误差急剧增加,尤其是Hargreaves-Samani(1985)方法。     

参考作物蒸发蒸腾量计算方法在海河流域的适用性

参考作物蒸发蒸腾量（ET0）的计算公式很多，各公式所需参数各异，为寻找一种所需资料少而又精度较高的替代方法，选用1998年FAO-56分册推荐的Penman－Monteith（PM）、Hargreaves、Irmark-Allen等6种方法分别计算海河流域10个典型气象站30 a的参考作物蒸发蒸腾量，并以PM公式为标准，对其他方法进行评价。结果表明，10个站点中除了五台山地区，Hargreaves与FAO-24 Radiation 这2种方法更接近于PM方法的计算结果，其误差较小，在海河流域缺少辐射和风速     

江苏地区不同参考作物蒸发蒸腾量估算模型

为了研究不同参考作物蒸发蒸腾量ET₀估算方法在江苏地区的适用性,收集了江苏省徐州市、高邮市和昆山市1957年1月至2019年12月的气象数据,采用12种不同模型估算了各站点的ET₀,其中模型Priestly-Taylor,Hansen,Jensen-Haise,Makkink是基于辐射数据的模型;MC-Cloud,1985 Hargreaves,Thornthwaite是基于温度数据的;Copais,Valiantzas 1和Valiantzas 2是综合法模型;XGBoost和SVM是机器学习模型.12种ET₀的估算模型计算值分别与Penman-Monteith模型(PM)计算值进行比较,结果表明:各站点的综合评价指数GPI最高的为机器学习模型中的SVM模型;在输入参数相同的情况下,机器学习模型模拟精度优于综合法和温度法以及辐射法中的Pristley-Taylor和Makkink模型;机器学习模型随着输入参数减少,模拟精度依次降低.研究结果可以为江苏地区气象数据不完善时估算ET₀提供科学依据.     

宁夏引黄灌区参考作物蒸发蒸腾量及其气候影响因子的研究

根据1998年FAO修正彭曼蒙特斯公式,利用宁夏引黄灌区8个气象站近50多年的气象资料,计算了各气象站逐月的参考作物蒸发蒸腾量ET0、各气象因子的长期变化趋势和各气象因子与ET0的相关系数。分析了ET0空间分布特征、年内分布特征和年际变化特征。分析结果表明:黄河以东各站的ET0值均大于黄河以西各站的ET0值;除石嘴山站外,各站5~7月份的ET0占全年比例在20世纪80年代后比80年代前有所下降;除石嘴山站外,各站的ET0均表现为逐年增加的趋势,尤其在1990年后更为明显;气温呈递增趋势、相对湿度呈减少趋势、温差在逐渐减小;相对湿度和最高/最低气温以及平均风速对ET0的影响比较显著。     

关中地区参考作物蒸发蒸腾量时空变化特征及主要因子分析

【目的】充分认识关中地区参考作物蒸发蒸腾量(ET₀)时空变化特征及其主要影响因子。【方法】使用1980—2019年关中地区43个气象观测站逐日气象资料,结合Penman-Monteith(P-M)模型、反距离权重、逐步回归分析和通径分析等方法,研究1980—2019年关中地区ET₀时空变化特征及其主要影响因子。【结果】最高气温(T_max)、最低气温(T_min)、平均气温(T)呈升温趋势,上升幅度处于1.68～2.85℃之间;相对湿度(RH)呈下降趋势;日照时数(SSD)整体变化较小;平均风速(WS)则呈减小趋势;气象因子空间分布因海拔、地形不同而表现出差异性;关中地区多年平均ET₀为959 mm,整体呈增加趋势,增加速率为1.43 mm/a;ET₀空间分布差异较大,多年平均ET₀处于852～1 099 mm之间,由东北向西南递减,关中地区ET₀季节性差异明显;影响关中地区ET₀的气象因子排序...     

近50年新疆参考作物蒸发蒸腾量的时空演变分析

根据新疆地区53个气象站1960—2009年50年的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了各站点逐月参考作物蒸发蒸腾量(ET0)。采用GIS反距离插值方法得到新疆参考作物蒸发蒸腾量分布图,将各站点ET0变化趋势进行聚类分析,通过Morlet小波变换、倾向率等方法探讨了时空变化特征及影响因素。结果表明,近50年新疆平均ET0呈显著减小趋势,不同区域ET0的年际变化趋势差异显著;在25～30年时间尺度上,全区平均ET0的周期振荡较为明显,经历了"多→少→多"3个循环交替过程;ET0年内分布均呈单峰状,且各站之间峰值相差很大;多年平均ET0空间分布总体上由西北向东南增加,且与地形起伏有高度的一致性。新疆大部分地区ET0变化率为负值,与"蒸发悖论"规律相符,其主要原因是风速降低对ET0的影响超过了温度上升,但1992年以来,由于温度持续升高,ET0出现了回升态势。     

参考作物蒸发蒸腾量的气象因子响应模型

基于江苏省南通市2000～2004年的旬气象资料,用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸发蒸腾量,研究了参考作物蒸发蒸腾量与最高气温、最低气温、平均气温、相对湿度、日照时数、风速和气压等气象因素间的关系,建立了参考作物蒸发蒸腾量的响应模型.结果表明,参考作物蒸发蒸腾量与"温度因子"的关系最强,其次为"湿度和日照因子","风速因子"也有一定的影响,"气压因子"影响作用则稍弱;建立的气象因子响应模型模拟精度较高,可以简化参考作物蒸发蒸腾量计算.     

日光温室作物蒸发蒸腾量的计算方法研究及其评价

对FAO推荐计算参考作物蒸发蒸腾量的Penman-Monteith(缩写为P-M)公式,在日光温室微气候的条件应用作了详细的分析。将P-M公式分为2个部分,即辐射项(ETrad)和空气动力学项(ETaero),推导出了计算温室内参考作物蒸发蒸腾量的P-M修正公式,解决了P-M公式假定温室内风速为“0”所引起的一系列问题。并根据2004年和2005年温室内实测气象数据和水面蒸发对其进行了验证,通过相关分析得出用修正后的P-M公式计算作物蒸发蒸腾量比FAO推荐的P-M公式计算值误差小、精度高。建议在日光温室里使用修正后的P-M公式计算参考作物的蒸发蒸腾量。     

关中地区夏大豆蒸发蒸腾及作物系数的确定

作物系数-参考作物蒸发蒸腾量法是作物需水量计算最普遍采用的方法。作物系数作为该方法的重要参数,它的确定已成为作物需水量研究的关键问题。依据2005-2007年3年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了关中地区夏大豆全生育期间参考作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了大豆各生育阶段的作物系数,并分析了大豆作物系数变化规律。结果表明:关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量平均为524.6 mm;大豆作物系数全生育期平均为0.82,在开花~结荚阶段最大,平均为1.22,其次为结荚~成熟阶段,平均为1.05,播种~幼苗最小为0.26;在关中气候背景下,大豆作物系数与大于10℃积温具有较好的二次多项式关系。     

基于随机森林算法的参考作物蒸发蒸腾量模拟计算

选取西南喀斯特地区4个气象站点(都安、河池、百色和融安)5 a(2008—2012年)的逐日气象数据,包括日最高气温Tmax、日最低气温T_(min)、相对湿度R_H、日照时数n和风速u2这5个气象因子的不同组合作为输入,并以FAO 56 Penman-Monteith法(FAO P-M)的计算结果作为标准值,建立基于随机森林(Random forest,RF)算法和基因表达式编程(Gene expression programming,GEP)算法的ET0模型,并将模拟结果与传统Hargreaves模型的计算结果进行比较。结果表明,不同气象因子组合下建立的RF模型均能较好地反映气象因子与ET0之间的非线性关系。随着气象因子的增加,RF模型模拟的精度随之提高。在仅有气温数据时,RF模型仍具有足够的精度(R~2为0.875,RMSE为0.546 mm/d),与传统Hargreaves模型相比R2平均增加了1.98%,RMSE平均减小了22.88%,因此在仅有气温数据时可用RF模型代替Hargreaves模型。RF算法对气象因子的重要性评估表明,在该区域对ET_0最重要的气象因子依次为T_(max)、n、T_(min)、R_a、R_H和u_2。相同气象因子输入下,RF模型精度高于GEP模型。     

基于主成分分析的灌区参考作物蒸发蒸腾量预测模型研究

由于参考作物蒸发蒸腾量的影响因子众多,而且存在信息重叠,首先利用DPS软件对众多因子进行主成分分析,然后建立多元线性回归模型和BP神经网络模型对灌区参考作物蒸发蒸腾量进行预测,并将预测结果与Pen-man-Monteith公式计算值进行比较,结果发现多元线性回归模型预测的平均相对误差为10.05%,而BP神经网络模型预...     

基于PSO-BP神经网络的参考作物蒸腾量预测

针对以往BP神经网络收敛速度慢及易陷于局部极小值等问题,引入粒子群算法优化BP网络的权值和阈值,建立PSO-BP神经网络,预测参考作物蒸腾量ET0。以西安地区的相关资料为基础,设计9种影响因子组合方案,利用PSO-BP网络模型进行ET0的预测,结果表明,该模型运算速度快,预测精度较高;对比分析9种方案的预测结果发现,方案7为最优,该方案只需选用平均温度、平均相对湿度、风速和日照时数四项影响因子,即可获得较高精度的参考作物蒸腾量预测值。     

蒸发蒸腾量时间序列的混沌特征分析

利用成都1951-2000年的气象资料和地理参数,用Penman-Monteith公式计算蒸发蒸腾量(ET0)。根据混沌理论,采用Welch法和小数据量法识别ET0的混沌特征,根据G-P关联维和C-C方法得出主要的混沌特征指标,并利用RBF神经网络和Volterra级数进行一步预测。研究表明:ET0序列存在一定的混沌特征,最小嵌入维数m=6时对应的吸引子维数D=2.025,最大李雅诺夫指数大于0;利用RBF神经网络和Volterra级数自适应方法对ET0进行预测一步预时,Volterra级数自适应一步预测结果误差较小,预测精度较高。因此,在实际中可采用Volterra级数自适应模型进行ET0一步预测。     

a_s和b_s取值对参考作物蒸发蒸腾量计算结果的影响

Penm an-Monte ith公式中as和bs是计算净辐射不可缺少的参数,采用江苏射阳2002年日气象资料,分别采用FAO56推荐值和邻近地区南京市的校正值进行计算,得到了日参考作物蒸发蒸腾量和相应的太阳辐射与净辐射资料。分全年、夏半年和冬半年等不同情况分析了2种取值方案计算结果的差异。结果表明:采用邻近站点推荐值计算得到的参考作物蒸发蒸腾量ET0和净辐射Rn计算结果与FAO推荐值计算结果相比偏大,并且在计算值较小的冬半年误差也相对较大。与此相反,采用邻近站点推荐值计算得到太阳辐射Rs的计算结果偏小,并且在计算值较大的夏半年误差更大。因此,参数as和bs的选择对于参考作物蒸发蒸腾量计算结果的影响是不可以忽略的,尤其在辐射较低、蒸腾较弱的冬半年,根据实测的辐射资料进行校正是很有意义的。     

参考蒸发蒸腾量测定仪器的研究与开发

分析了现有作物需水量测定方法与计算方法在我国应用于灌溉预报时的局限性。根据土壤的蒸发机制与植物的蒸腾机理,按照参考蒸发蒸腾量(ET0)的定义,利用生物膜技术,研制了1种参考蒸发蒸腾量的测定仪器。该仪器可较好地模拟土壤蒸发与植物蒸腾的自然物理过程,仪器的试验结果显示,仪器的水位变化可与ET0有着很好的线性关系,若以此计算作物需水量,能满足灌溉预报精度要求。仪器使用方便、维护简单、价格低廉,将有良好的商品化开发及广阔的市场应用前景。     

湖北省参考作物蒸腾量时空变异特征

根据湖北省20个测站1977—2007年的气象资料,应用Penman-Monteith公式计算了31年的逐日ET0。应用GIS技术和统计检验方法分析了参考作物蒸腾量的时空变异特征和气象因子对ET0的影响。结果表明,湖北省参考作物蒸腾量的空间分布呈西低东高的特征;随多年时间变化空间分布趋于均匀;年内ET0值分布以7、8月最高,12、1月最低;影响ET0的主要气象因子为风速,平均温度次之。     

南方低山丘陵区滴灌葡萄蒸发蒸腾量实时预报

以浙江低山丘陵区永康灌溉试验站为背景,运用Penman-Monteith公式计算分析了永康长系列参考作物腾发量ET0及其变化规律,建立了ET0实时预报模型,并分析了参数A0取值方法对预报精度的影响。采用双作物系数法确定了滴灌葡萄逐日作物系数,建立了滴灌葡萄蒸发蒸腾量实时预报模型。运用实测的土壤含水率资料,根据水量平衡原理分析计算葡萄实际蒸发蒸腾量,与模型的预报值比较表明所建立的模型及其参数合理。