基于天气预报的参照作物腾发量中短期预报模型研究

以新乡市1970—2011年逐日实测气象资料代入FAO 56 Penman-Monteith(PM)方法算得的ET0作为基准值,对HG、P-T、M-K、M-C模型进行参数修正,将新乡市2012—2014年冬小麦生育期间预见期为1、3、5、7、10d的天气预报数据代入修正后的模型进行ET01~10 d的中短期预报,并以2012—2014年冬小麦生育期间逐日实测气象资料由PM公式算得的ET0为基准值,对天气预报的精度及ET0的预报精度进行评价。结果表明:经过参数修正后HG、P-T、M-K、M-C模型的精度均有提高;最高气温、最低气温、风速、日照时数的预报精度均随预见期的增加呈逐渐下降趋势,最低气温预报的精度稍高于最高气温;不同预见期的ET0预报模型中,P-T模型预报的ET0平均准确率在众模型中较高(95.06%),其次为HG-M模型(94.66%)、PMT1模型(94.34%)、M-K模型(93.89%),且P-T、HGM两种模型计算程序较简单,因此优选P-T、HG-M模型进行ET0的中短期预报。     

Venlo型温室内参考作物蒸散量计算方法比较研究

【目的】明确温室内参考作物蒸散量(ET_0)计算方法。【方法】通过实测Venlo型温室内气象数据,并对FAO-56Penman-Monteith(FAO-56 P-M)中隐含的空气动力阻力r*a进行修正,以修正后的Penman-Monteith法作为计算温室内ET_0的标准方法,对其他4种常用的ET_0计算方法:FAO-56 P-M法、FAO-24 Penman法、Irmak-Allen(I-A)法、Priestley-Taylor(P-T)法进行了对比分析。【结果】试验期间温室内日ET_0变化范围为0.49~6.04 mm/d,平均为2.43mm/d;4种计算方法与Penman-Monteith(P-M)修正法均具有良好的线性关系(R20.90),FAO-24 Penman法与P-M修正法计算结果最为接近(RMSE=0.40 mm/d,NSE=0.93),其次为I-A法(RMSE=0.67 mm/d,NSE=0.81)、P-T法(RMSE=0.76 mm/d,NSE=0.76),而在大田条件下广泛应用的FAO-56 P-M法表现最差(RMSE=1.18 mm/d,NSE=0.41)。【结论】4种ET_0计算方法中,I-A法应用最简便,可作为气象资料短缺条件下该地区温室ET_0的简化计算方法。     

不同气候区参考作物需水量计算方法对比研究

为探索不同气候区适宜的参考作物需水量计算方法,基于全国不同气候区典型区域9个气象站多年日气象资料,分别利用8种常用计算方法计算参考作物需水量,并以Penman-Monteith公式计算结果为标准,对不同计算方法计算结果进行评价,结果表明,Hargreaves公式在各气候区的精度表现均比较理想,Mc Clound公式和Brockamp and Wenner公式在温度大陆气候区和温带季风气候区表现较为理想,根据不同气候区典型气象站60年(2013年以前)的实测气象资料,率定了不同气候区Hargreaves公式及Mc Clound公式的适宜参数,2014年实测资料验证结果表明,与PM公式计算结果相比,中国不同气候区Hargreaves公式计算结果的RMSE、PE和R2值分别为0.42~0.95 mm/d、0.81%~10.69%和0.66~0.94,在温带大陆气候区和温带季风气候区Mc Clound公式计算的RMSE、PE和R2值分别介于0.80~1.23 mm/d、1.36%~14.52%和0.60~0.87,在温带大陆气候区Brockamp and Wenner公式计算结果的PE值普遍偏高,而在温带季风区(TMZ)Brockamp and Wenner公式计算结果的RMSE、PE和R2值分别为0.95~1.29 mm/d、1.14%~7.87%和0.59~0.81。     

FAO Penman—Monteith及简化方法在西北适用性研究

为了实现气象资料缺失下参考作物蒸发蒸腾量(ET0)在西北地区的高精度预测,采用FAO 56 PenmanMonteith(P-M)公式作为对照,与气象资料缺失下P-M公式8种情况以及Pristley-Taylor(P-T)法、Makkink法、Hargreaves-Samani(H-S)法、Irmak法对西北5省区30个辐射站的逐日气象资料进行了统计比较,并对P-T法、Makkink法、H-S法、Irmak法重新进行了参数率定。结果表明,气象资料缺失时,总辐射资料缺失精度下降最小,基于日照资料的ngstrm-Presscott(A-P)法是该地区适宜的替代方法,其各站平均R2为0.983、RMSE小于0.4 mm/d。当相对湿度、风速或日照时数有一项缺失时,使用FAO推荐的P-M替代方法可以使多年平均ET0的RMSE小于0.47 mm/d,R2保持在0.94以上。当气象要素缺少风速和相对湿度时,使用率定后Makkink法是该地区适宜的替代选择,其RMSE为0.68 mm/d,R2为0.94,当仅有气温资料时,改进后的H-S法是该地区适宜的替代选择,其RMSE为0.68 mm/d,R2为0.94。P-T法在该地区精度低于Makkink法,其RMSE为0.71 mm/d,R2为0.88,30个站参数值率定后α值介于1.02~1.64之间。     

基于基因表达式编程算法的参考作物腾发量模拟计算

选取都安气象站5年(2008—2012年)的逐日气象数据,包括日最高气温、最低气温、平均风速、日照时数以及相对湿度5个气象要素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,采用基因表达式编程算法(GEP)及径向基函数网络算法(RBFNN)对参考作物腾发量ETo进行模拟计算,并将模拟结果与Hargreaves模型的计算结果进行比较,用决定系数R2和均方根误差RMSE作为评价指标。结果表明,GEP模型能够捕捉到ETo的变化,具有较强的适用性,与FAO P-M公式的计算值有很高的一致性。引入关键气象因子(气温和相对湿度)后,模型的决定系数R2达到0.914,均方根误差RMSE为0.240 mm/d。在相同输入情况下GEP模型计算精度高于RBFNN模型和Hargreaves模型,并建立了可以替代Hargreaves模型的GEP模型及缺少相对湿度RH时的GEP模型。结果表明,在缺乏相关气象因子时,可以利用GEP模型模拟ETo。     

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)。     

Hargreaves模型在黄土高原地区的应用与改进

利用黄土高原地区55个气象站30年的气象资料,以Penman-Monteith(PM)公式作为计算ET0的标准,探讨了Hargreaves公式在黄土高原地区的适用性,并对Hargreaves公式进行了修正。结果表明,Hargreaves公式不宜直接应用于黄土高原地区,但修正后的Hargreaves公式计算的3d或更长时间尺度的ET0与PM公式计算的结果吻合度较高。可见,修正后的Hargreaves公式在黄土高原地区具有可行性。     

Hargraeves公式计算参考作物腾发量在新疆地区的适用性研究

新疆维吾尔族自治区地域辽阔,气候特征空间差异性显著。准确估算各地区的参考作物腾发量(ET0)是新疆节水灌溉设计的基础。以阿克苏地区30年的气象资料为基础计算了ET0,并以Penman-Monteith公式和修正Penman公式为参考标准,进行对比分析评价Hargraeves公式的精度和地区适应性。结果显示Hargraeves公式计算的参考作物蒸发蒸腾量,精度较Penman公式高,较Penman-Monteith公式低,但满足实际生产精度要求,特别适用与阿克苏地区气候类似的西部地区,基础气象资料不全的地区的参考作物蒸发蒸腾量的计算。     

干旱荒漠草原应用Penman-Monteith与Penman修正式计算ET0的偏差分析

甘肃天祝草原位于我国西北干旱荒漠草原,应用天祝县二道墩试验站2005年的实测气象资料,利用Penman-Monteith公式和Penman修正式计算参考作物腾发量(ET0)并进行了比较。Penman修正式计算的参考作物腾发量ET0值略小于Penman-Monteith公式计算的值,最大绝对偏差0.5 mm/d。分析发现生育期辐射项ETrad是导致参考作物腾发量ET0产生偏差的主要原因。2种方法计算的空气动力项ETaero差别较小,最大绝对偏差不超过0.2 mm/d。导致计算偏差的原因在于2种公式采用了不同的辐射项和空气动力学项计算公式和参数。2个公式计算的参考作物腾发量具有显著的线性相关性。     

基于哈格里夫斯法评价印度普萨参考蒸散量（摘选）

精确测定参考作物蒸散量(ET o)对于精确计算作物水分利用是非常必要的。FAO-56 Penman-Monteith法(FAO-56 PM)是联合国粮食和农业组织认可的测定参考作物蒸散量的标准方法。可是,一些天气变量,特别是相对湿度、太阳辐射和风速经常缺失,这可能会妨碍利用FAO-56 PM方法进行ET o估算。为了克服以上情况,评价哈格里夫斯法在估算位于拉金德拉农业大学的菩萨天文台数据的准确性和实用性是很重要的。哈格里夫斯方程经常高估一个区域,因此该方法在普萨地区已经不再使用。利用统计回归分析对哈格里夫斯系数进行校正,得到结果分别由0.002 3和17.8降到0.001 62和-3.039 39。比较利用修正的哈格里夫斯方程和FAO-56 PM计算得到ET o,均方根误差(RMSE)和均偏置误差(MBE)比最小值0.77和-0.11 mmd小1.00和0.21,相应的导致在ET o估算中出现小错误。1998—2006年间的数据经R2、X2检验和一致性指数检测均表现出显著相关性。在普萨地区,利用修正的哈格里夫斯方程(ET AHG平均值为3.71 mmd)和FAO-56PM方法估算得到的ET o基本一致。