土壤侵蚀过程模型中的天气生成器研究述评

 国外从20世纪60年代开始研究降水、气温等天气变量的随机模拟模型,90年代以后,许多国家都建立了可应用于水文、生态、作物生长和土壤侵蚀等模型系统的随机天气生成器。在分析研究有关文献的基础上,系统介绍国外天气生成器的发展历程、建模思路、基本结构和模拟方法,以及模型的评估方法和模拟精度,阐述当前天气生成器存在的问题和研究热点,同时,从气象资料的积累、气候统计学研究成果和相关模型研究发展等角度,评述我国天气生成器研究的基础条件、研究现状和需求前景。     

基于干湿期的随机天气发生器

为了按不同的应用需求生成可信的任意长序列逐日天气数据,为作物天气系统研究提供数据支持,该文描述了一个以干湿期随机模型为基础,组合了日降水量、温度和辐射变量随机模型的逐日天气发生器WGDWS(Weather Generator based on Dry and Wet Spells)。它分为两部分:以干湿期为独立随机变量的干湿期模型部分,和依赖第一种模型生成其余天气变量的模型部分;其天气要素的生成主要分2个步骤,即首先根据月经验分布值产生一个干期或湿期长度,然后生成干期或湿期的逐日值。利用代表中国不同地理区域的9个站点1973-2003年的逐日气象资料对天气发生器WGDWS进行了检验,并与基于干湿日开发的DWSS天气发生器进行了比较。结果表明两者性能基本相近,并且WGDWS模拟干湿期的效果更好。因此,WGDWS天气发生器用于生成逐日天气序列是可靠的,同时作为一个JAVA组件,还可以方便地嵌入作物模型系统。     

WXGEN天气发生器在长江上游地区的适用性评价

WXGEN天气发生器是SWAT分布式流域水文模型的组成模块之一,用于模型预测预报以及天气数据缺测时生成模拟天气数据。以长江上游5个典型国家气象站40 a的日观测数据为基础,分析评价了WXGEN天气发生器在该地区模拟的日和月气象参数的精度。结果表明,WXGEN天气发生器在长江上游5个典型气象站模拟精度基本一致;模拟的日天气数据误差较大;模拟的月天气数据效果好于日天气数据,WXGEN天气发生器能较好地拟合月天气数据的分布,更适合于长江上游地区月气象参数的模拟,但WXGEN模拟的月天气数据误差具有较强的季节规律性,月降雨量和气温的模拟值较实际值偏低,而太阳辐射量模拟值却较实际值偏高。     

基于GIS的空间统计分析在奶牛地氟病监测中的应用

目前在动物流行病监测中监测点数量较少,监测数据有限。而利用有限的动物疾病监测数据,分析动物疾病的整体空间分布情况,则需要建立符合动物疾病发展规律的监测预测方法。该文运用空间分析软件ArcGIS9和GEODA软件对A区奶牛地氟病空间分布特征进行了分析,然后建立A区地氟病分布预测图,再与实际分布图进行了叠加分析比较,发现其预测效果较好。这种利用空间统计学研究方法建立的GIS预测模型,可为监测和预测其它与空间相关的疾病提供借鉴。     

基于开花期地域差异的中稻高温热害天气指数保险设计

高温热害是湖北省中稻单产的主要限制因子,高温热害天气指数保险的设计与推广,对于转移农业气象灾害风险,降低农民损失具有重大意义。在开顶式生长室(open-top chamber,OTC)的控制下,以中稻品种"广两优香66"为试材,模拟开花灌浆期高温热害,建立了高温热害减产模型,并用大田调查资料作对比,筛选最优投保集中时段。基于10个试点县(市)1981-2016年每年7月16日-8月31日日最高气温观测资料,采用Weibull分布模型,构建分时段的高温热害风险分布模型。综合减产率模型和概率分布模型,厘定了不同免赔率下,以县(市)为单位的,多个投保时期的中稻高温热害天气指数保险的纯费率,为被保险人提供多种投保方案。结果表明:中稻开花灌浆期高温热害保险的最优投保时间为开花始期后20d,开花始期为7月下旬时费率最高,随着开花期的延迟,费率逐渐降低。纯费率的区域差异较大,咸安、赤壁、浠水、麻城等热害高风险区费率较高,襄阳、随州等低风险区费率较低。     

土壤—景观定量模型研究进展

传统土壤调查和制图建立在调查者经验思维基础上,目前对高精度土壤信息的大量需求对传统技巧性土壤调查方式提出了挑战,量化的土壤———景观模型日益受到土壤科学家的重视。近十年内世界各国开展了大量研究,试图将数字地形分析,GIS技术和土壤调查技术相结合,通过对景观信息的分析预测土壤信息。本文简要阐述土壤景观模型的基本原理和定义,对线性回归、回归树、判别分析、模糊聚类、地统计学、模糊推理和规则网络等模型的研究进展进行总结。在此基础上讨论了模型的发展方向和应用前景。     

基于图像技术的温室光分布研究

温室内光照环境对作物生长有重要影响,然而受温室形状、方位、覆盖材料、天气等各因素的影响,温室内光分布一直是研究的难点。该文提出基于计算机视觉技术和基于图像的光照技术来采集温室内真实环境的光分布,通过高动态范围图像的制作,以及从图像中的光源信息的提取,得到温室内光分布的辐射度图,该图能够真实反映不同天气情况下以及一天中不同时刻、不同方向的光照强度分布,能较好地模拟场景周围的自然光照。该研究将为温室内复杂光源分布的获取和作物冠层顶部入射辐射的研究提供准确的光照模型。     

日光温室内光照特点及其变化规律研究

对日光温室内的光照时间、太阳总辐射量、太阳辐射透过率的季节变化和日变化，光照度的空间分布规律进行了较为系统的研究；并对各季节不同天气条件下日光温室内外太阳辐射的关系，日光温室内太阳总辐射量与时间的关系进行了回归相关分析，建立了相应的回归方程。利用该组方程可以对各季节不同天气条件下、不同时间日光温室内的太阳辐射量进行估算分析。     

河北省沙尘天气时空分布特征及影响因素分析

利用20个基础气象站1980-2006年的气象观测数据,对河北省沙尘天气的时空分布特征及其影响因素进行了分析研究.结果表明,河北省沙尘天气以扬沙为主;在空间分异上,沙尘天气自西向东发生频次递减,西北部和南部是沙尘天气的高发区,东部是沙尘天气的低发区,各类沙尘天气的高发中心不尽相同.在年际变化上,扬沙、浮尘和沙尘暴3类沙尘天气均呈逐年波动减少的趋势,春季发生次数最多;气候周期性变化是造成沙尘天气年际年内变化的主要原因,大风与沙尘源地的耦合决定了沙尘天气的空间分布特征.     

辽河河道沙尘源治理研究

根据辽宁省河道沙尘天气日趋增多的状况,从辽宁省沙尘天气的气候特征和分布特征入手,结合辽河滩地泥沙、植被情况现场调查,分析研究了辽河滩地形成沙尘天气的原因,并提出了辽河河道沙尘源治理途径和措施。     

中国苹果旱涝灾害研究进展

苹果在中国果业生产中占有重要地位,气候变化背景下旱涝灾害频发重发,严重影响苹果产量和品质,总结苹果旱涝灾害已有研究成果可为防灾减灾应用提供技术方法支持。本文采用分类归纳、系统分析的方法并结合实际灾情,评述中国苹果旱涝灾害的最新研究进展,讨论苹果旱涝灾害研究存在的主要问题和未来发展方向。苹果旱涝灾害的形成和强度是由天气气候、地形、土壤结构等因素共同决定的;灾害指标主要分为形态学指标、天气气候指标和农业气象指标;风险评估多为考虑致灾因子的危险性评价;苹果各生育阶段各等级干旱均呈由北向南依次递减的分布特征。但已有成果多集中于北方苹果主产区不同生育时段的干旱灾害研究,存在灾害监测预警评估应用的针对性、时效性不足等问题。在加强果园观测数据获取的基础上,构建基于过程的灾变指标、建立灾害监测预警、风险评估模型与应用系统是未来重点研究方向。     

土豆干燥过程中内部传热传质的数值模拟

建立了可以预测干燥过程中土豆内部水分分布和温度分布的传热传质模型，模型考虑了干燥过程中的土豆收缩和水分扩散系数的变化。该文推导的内部传热传质模型计算所得的内部水分分布和温度分布与实验结果相近。研究还发现在模型中是否考虑收缩对所得的水分分布和温度分布有较大的影响。     

承德沙尘天气空间分布特征、成因及防治措施

基于1981—2010年承德9个气象站的沙尘天气及相关气象数据,采用统计分析和相关分析方法,对承德地区沙尘天气(包括浮尘、扬沙和沙尘暴)的空间分布特征和成因进行分析并提出相应的防治措施。研究表明:承德沙尘天气呈由西北向东南沿滦河谷地递减的空间分布特征,其成因是气候因子和下垫面共同作用的结果。气候因子中大风日数的空间分布与承德沙尘天气的空间分布相关性最大,下垫面的地形以及地表性质也对该地区沙尘天气的分布产生重要影响。人类只有通过合理调整土地利用结构,加强植被保护,减轻人口对资源环境的压力才能真正达到防治沙尘灾害的目的。     

黑龙江省沙尘天气发生规律及环境因子分析

通过对黑龙江省近50年来沙尘天气的观测资料分析认为，黑龙江省沙尘天气的发生地域分布广泛，区域间差异明显；沙尘天气的发生次数随年代变化有所减少，但沙尘强度有所增加，这与全国沙尘天气的变化趋势相一致。沙尘天气主要发生在春季和冬季。影响沙尘天气的环境因素较多，其中最关键的是大风和人为因素，分析认为，自然因子的周期变化是造成沙尘天气分布和变化的主要原因，人为因素起了加强作用。现阶段黑龙江沙尘天气处于发期，多发期还会到来。     

中国荷斯坦奶牛第一泌乳期泌乳曲线模型的研究

针对中国荷斯坦奶牛目前尚无系统完整的泌乳曲线模型的现状,以第一泌乳期305天的、产奶量从7000kg-8000 kg的泌乳奶牛为研究对象,分别采用Wood、Gompertz经验模型和Dijkstra机理模型对每月测定并校正后的产奶数据进行模拟。通过SAS非线性参数估计和均方误差（MSE）分析,筛选得到了三种泌乳产量区间的泌乳曲线模型,包括模型参数和由参数派生的起始产量（y^0）、达到泌乳高峰时的天数（tm）、高峰产量（ym）和泌乳持续力（r（th））等泌乳特性指标。上述泌乳曲线模型的建立为准确预测奶牛营养需要、实施奶牛的精细饲养提供了依据。     

京津风沙源治理工程区植被对沙尘天气的时空影响

为了理解京津风沙源治理工程区植被对沙尘天气的影响,该文采用沙尘天气气象数据和归一化植被指数NDVI(normalized difference vegetation index)时间序列,分析了京津风沙源治理工程区(二期)2000-2013年沙尘天气发生日数和植被NDVI的时空格局,探究了沙尘天气与当年春季、前一年植被生长季NDVI之间的关系,揭示了植被对沙尘天气影响的时间格局和空间异质性特征。结果表明,2000-2013年,京津风沙源治理工程区(二期)沙尘天气发生日数呈显著下降趋势,同时区域植被NDVI显著增加;沙尘天气发生日数与当年5月、前一年8月的NDVI的相关性最强;约60.99%区域沙尘天气发生日数与当年5月NDVI显著相关,主要分布在典型草原中区、浑善达克沙地和农牧交错区;约19.59%的地区植被NDVI对沙尘天气的影响具有一定的滞后性,主要分布在鄂尔多斯高原东部、典型草原西区、燕山丘陵山地水源区北部。     

空气总悬浮颗粒物浓度的遥感信息模型研究

空气总悬浮颗粒物遥感信息模型是使用遥感信息模型的方法来模拟空气总悬浮颗粒物在空间上的分布。通过对空气总悬浮颗粒物来源和分布影响的因子分析,认为地表覆盖情况因子对空气总悬浮颗粒物来源影响最大,降雨强度和风速因子对空气总悬浮颗粒物分布影响最大,因此根据此三个因子建立了空气总悬浮颗粒物遥感信息模型。然后根据对厦门市高分辨遥感的分类数据和空气总悬浮颗粒物的分布数据得到了空气总悬浮颗粒物遥感信息模型的地理参数。通过对公式结果验证认为该模型较好的模拟了空气总悬浮颗粒的分布,为空气总悬浮颗粒物浓度的分布研究提出一种新思路。     

基于GIS的重庆市复杂地形干旱精细化空间分布

利用ArcGIS结合数字高程模型DEM（1：25万）,在分析地理因子对干旱分布影响的同时,考虑了降水量对干旱分布的影响;针对不同时段降水量对干旱影响的差异,选择关键时段降水量,结合地理因子建立了各季节干旱分布的回归统计模型;使用该模型计算了重庆市各季节干旱频率的空间分布。为了对模型计算结果进行验证,本文还采用常用的反距离平方插值法对干旱频率进行空间插值,并将插值结果和回归统计结果与实际观测值进行比较6结果表明：综合考虑降水和地理因子的回归统计方法要明显优于反距离平方插值法,能够较好地反映重庆市复杂地形下干旱频率的空间分布趋势。     

福建沿海海雾的卫星遥感监测

基于2000-2010年福建沿海18个气象站的能见度资料,利用NOAA/AVHRR、FY-1 D/CAVHRR和EOS/MODIS传感器的可见光、近红外、短波红外、中红外和热红外多光谱波段数据,分析福建沿海海雾的时空变化特征,探讨福建沿海海雾卫星遥感监测技术方法,并通过卫星数据样本分析海洋、中高云、低云和海雾等不同下垫面的光谱反射和辐射特征.同时分析了多种海雾遥感识别指数,根据海雾与其它地物光谱反射和辐射特征的差异确定监测模型的阈值指标,在此基础上分别建立了白天EOS、FY-1D、NOAA-17、NOAA-16/18海雾监测模型和夜间海雾监测模型.结果表明,研究区90％的海雾发生在1-5月,且大多在凌晨,中南部是海雾多发区.用沿海气象观测站的能见度数据对监测结果进行验证,其准确率总体达83％,表明基于多源卫星数据的海雾遥感监测模型能较准确地对福建沿海海雾的分布和发展过程进行监测,有利于在大雾天气过后及时采取相关应对措施,以减少大雾天气对福建沿海农业生产活动,尤其是对设施农业的不利影响.     

挤压引起食品特性变化的数学模型研究综述

挤压是一项有效的食品加工技术,物料在挤压机内既受到加热又受到剪切,经历的是一个非等温过程,且停留时间出现分布。正确建立挤压食品特性变化的数学模型是对产品质量进行预测和控制的基础,可以将描述挤压引起的食品特性变化的数学模型分为6类:流变模型、动力学模型、降解模型、膨胀模型、质构模型和统计模型。含水率、温度、停留时间分布(RTD)、时温历程、剪切历程等因素都可能对产品特性产生影响。该文详细论述了在建立前3种模型的过程中如何考虑这些因素的影响。该文最后简要论述了今后的研究方向。