多普勒雷达资料同化对山东“4·28”飑线过程的数值模拟

利用美国俄克拉何马大学风暴分析和预测中心开发的中尺度ARPS模式及其资料分析和同化系统ADAS,将山东省济南齐河、临沂和连云港3部多普勒雷达基数据资料同化进ARPS模式中,对山东“4·28”飑线过程进行了数值对比试验。结果发现,模式采用热启动的方式可以模拟出此次飑线过程,对飑线造成的降水的强度和落区预报也较好。雷达资料同化对飑线地面中尺度系统的模拟有明显的改进作用,尤其是在前2～3h效果非常明显,使模拟的地面雷暴高压和风场更接近实况。使用雷达资料进行同化循环,连续地将多部多普勒雷达资料同化到数值模式中,可以明显改进对飑线系统结构的模拟,较初始时刻同化雷达资料对飑线的模拟效果更好。因此,使用雷达资料进行快速分析和同化进行强对流天气预报是可行的,但模拟的降水偏强,这与雷达资料同化对于大范围暴雨预报的改进作用是不同的。     

两类订正方案在集合均方根滤波土壤湿度同化中的对比研究

利用Noah陆面模式,基于集合均方根滤波(ensemble square-root filter,简称ENSRF)算法,结合观测和模式2类订正方法,通过构建多个融合同化方案,进行土壤湿度同化研究。其中,模式订正采用粒子群优化算法估计模式参数,观测订正则将观测季节性尺度的特征调整到与模式气候态相当的水平。结果表明,观测订正能够有效减少观测与模式季节尺度差异,从而间接减少同化中的观测误差,而模式订正则有效减少模式参数在同化中产生的误差;引入观测和模式订正后的同化都要优于原始观测且未订正模式的传统同化方案,而单独引入模式或者观测订正并不能够提供给同化方案最佳误差订正信息;结合尺度化的观测订正和参数优化的模式订正,能够使传统土壤湿度ENSRF估计方案得到最大程度的改善。     

天山北坡融雪期下垫面土壤湿度变化研究

融雪期的土壤湿度是影响融雪径流的主要因子。基于2016年天山北坡军塘湖流域融雪期林地、林间草地和草地下垫面的土壤温湿度数据,利用相关性分析方法研究融雪期不同下垫面土壤湿度变化特征,结果表明:融雪期三种下垫面气温总体呈波动上升趋势;低海拔草地下垫面土壤湿度呈"双峰"状,中高海拔林间草地土壤湿度均成"单峰",中海拔林地土壤湿度呈现"三升三降,同深度三种下垫面的土壤湿度是:林地林间草地草地;三种下垫面土壤温度和土壤湿度相关性均达到显著性水平(P0.01),草地和林间草地下垫面土壤湿度不仅受到对应层土壤温度的影响,还受到下层土壤温度的制约,林地下垫面的土壤湿度除受到对应层和下层土壤温度的影响之外,还受到更深层次40 cm土壤温度的制约;从融雪期土壤湿度的垂深变化来看:草地下层土壤湿度自表层向下呈减小趋势,而林地呈增加趋势,林间草地浅层土壤湿度波动幅度大于深层。土壤湿度与土壤温度变化关系密切,且下垫面不同,其相关性也有所不同。不同下垫面土壤湿度的变化研究,对提高融雪径流模型中土壤湿度参数化、融雪洪水模拟和提高洪水预报精度有着重要意义。     

一种基于花授粉算法的WRF风速集合预报新模型

基于不同水平分辨率和边界层参数化方案的集合预报思路,应用花授粉算法与不限制负值的约束理论(FPA-NNCT)进行权重平均,提出一种新的风速集合预报模型(FPA-NNCT-WRF-E).利用山东省代表山地和海滨下垫面的2个风电场风速实测数据,将新模型与传统算术集合模型(M-WRF-E)以及FPA模型(FPA-WRF-E)的风速预报结果进行对比评估.结果表明:FPA-NNCT-WRF-E预报明显优于M-WRF-E和FPA-WRF-E的风速预报,与M-WRF-E相比, FPA-WRF-E将风速平均绝对误差(MAE)减小了20%以上,而新模型FPA-NNCT-WRF-E将MAE减小了38%以上.预报的准确性得到了提高.     

阿克苏流域表层土壤湿度指数反演研究

【目的】为研究国产高分一号(GF-1)遥感影像在绿洲地区农情基础数据有效采集的可行性,对土壤湿度实施大范围区域监测。【方法】以新疆阿克苏流域为研究区,基于GF-1 WFV影像以及研究区63个土壤表层湿度的实测样点数据,对垂直干旱指数(PDI)和植被调整垂直干旱指数(VAPDI)的土壤湿度监测效果进行比较和验证。【结果】(1)PDI和VAPDI与土壤湿度实测值的决定系数分别为0.589和0.735,各模型满足监测精度要求;(2)在植被覆盖较高的阿克苏绿洲,VAPDI指数模型监测精度高于PDI;(3)从反演的土壤湿度空间分布格局来看,VAPDI对土壤湿度变化更敏感,更能反映出不同植被覆盖程度下土壤湿度的实际水平。【结论】基于GF-1 WFV影像进行流域尺度的土壤湿度监测具有可行性。相比PDI指数模型,VAPDI通过对遥感影像中混合像元进行不同程度的分解,监测精度更高。研究结果能为阿克苏流域表层土壤湿度数据快速有效地采集和动态监测提供理论支持和验证。     

水稻稻曲病气象等级预报模型及集成方法

为了提前1个月预报出水稻稻曲病发生的气象条件适宜程度,根据中长期预报原理,采用因子膨化滑动相关普查、空间拓扑和最优相关技术,筛选出对综合稻曲病指数影响最显著的预报因子,分别构建基于气象要素、海温因子、大气环流指数的预报模型,并对3种模型的预报结果采用算术平均、加权平均和多元回归方法进行集成。结果表明,建立的3种模型均通过了显著性检验,预报效果较为理想,经过集成后提高了单个模型的拟合精度和独立样本试报的准确性,其中多元回归集成的效果更好。因此,建立的稻曲病预报模型可投入业务使用,预报结果将为稻曲病防治工作提供较为充足的时间。     

多普勒雷达资料在一次强飑线天气过程的同化应用试验

利用CAPS（Center for Analysis and Prediction of Storm）研发的ARPS中尺度模式及其资料分析和同化系统ADAS,将广东和福建6部多普勒雷达基数据同时同化进ARPS模式中,对2005年3月22日发生在福建中南地区大范围的一次强飑线天气过程进行了数值对比试验。结果表明,经过雷达资料同化后,ARPS模式对飑线天气系统有较强的模拟能力,降低了模拟强飑线在时间和空间上的误差,改善预报结果;采用循环同化多部雷达资料技术,有助于在实际业务中提高强对流天气短时预报能力。     

基于多模型离散覆盖的宿州初霜期动态灰预测

初霜冻害是影响宿州市秋收作物收成的重要因素.根据季节事件灰预测和多模型离散覆盖机理,创建不同零起点的灾变子序列并建立多个GM(1,1)模型,按照灰关联度择优选模,利用新息或灰数依次递补.对初霜期10月23日出现年份进行预测.提出按照频次对多模型离散覆盖进行白化以确定最有可能出现的年份,经预报检验效果较好,对初霜期的长期预测有一定的参考价值.     

利用正态分布处理离散预报点技术的软件应用

针对＂利用正太分布处理离散预报点＂技术,为了解决数据计算量过大的问题,在Windows视窗界面下用Visual Basic语言开发了汉字化软件,挂接在＂单站气象数据库信息应用服务系统＂中。操作时按照窗口提示逐步操作,即可快捷高效地解决预报值判定的复杂过程,并把结果汇表显示或打印输出。     

基于数据同化系统的作物产量预测研究进展

数据同化系统融合了遥感数据和作物生长模型的优势,是实时监测农业生产状况的有力手段。本文在简要介绍作物产量遥感估测方法的基础上,重点对数据同化算法的发展情况、多源遥感数据在数据同化上的应用潜力、数据同化系统的不确定性以及数据同化系统的尺度效应4方面进行论述。并且针对农业应用现状,提出未来应充分挖掘多源遥感数据、多作物生长模型集合和数据算法的优势,最终实现以机理模型为纽带的作物估产模式,并为制定田间管理策略、规划粮食产业布局和制定进出口贸易政策提供有力的数据和技术支撑。     

季节性冻融期土壤剖面含水率变化特征研究

在干旱、半干旱气候区,采用野外田间试验和室内分析相结合的方法,分析了季节性冻融期土壤剖面含水率的变化特征,试验共设裸地(LD)、覆膜地(MD)和茬覆膜地(CMD)3种处理地块。结果表明,季节性冻融期土壤剖面含水率发生了明显的变化,在土壤剖面的不同深度出现了范围不等的含水率高值区和低值区,各处理地块含水率高值区变化的层位、形成时间以及含水率达到相对稳定的深度均不同,其中CMD的聚墒区最大,含水率最高达22%;LD的聚墒区最小,含水率最高达21%,土壤剖面含水率由上到下为增大-减小-保持稳定的动态变化特点。研究结果对干旱和半干旱地区季节性冻融土壤储水保墒及高效利用土壤水资源、确定冬春灌溉合理灌水技术参数提供了参考。     

玉米秸秆覆盖对园林土壤理化性质的影响

以玉米秸秆腐解物为覆盖材料,研究了不同厚度覆盖对园林土壤理化性质的影响,结果表明:覆盖可以显著降低表层的土壤容重,具有保水作用,如玉米秸秆覆盖120 d时,覆盖3 cm的效果最佳;覆盖180 d后,均可显著增加土壤养分含量,减少化肥和农药的使用量;覆盖6 cm处理的杂草抑制率达100%;覆盖还能减缓土壤温度变化的幅度。因此,玉米秸秆园林覆盖可省水、省肥、省工,符合资源节约、环境友好型园林的要求,值得推广应用。     

疏勒河灌区土壤剖面盐分分布及组成特征分析

在甘肃省疏勒河灌区黄花一号点上利用"S"型布点法分3 层采集土壤样品,对不同层次土壤总盐、pH 及EC的空间变异性进行研究.通过土壤盐渍剖面的聚类分析,研究并探讨该地区不同盐分剖面类型土壤含盐量在垂直方向的分布特征.结果表明:研究区土壤剖面点盐分除个别点外,大多数剖面盐分分布具有表聚性,土壤含盐量在垂直方向上变异较强,剖面的平均盐分,表层比中间层高56.44%,比底层高93.86%;土壤盐分离子组成中,阳离子含量Na+>Mg2+>Ca2+>K+,阴离子含量SO42->Cl->HCO->CO32-;就各离子与CE的相关性而言,阴阳离子均与EC成显著正相关,其中阳离子以Na+相关性最好,阴离子SO42-相关性最好.     

不同土地利用方式对土壤含水量、pH值及电导率的影响

以林芝地区八一镇5种植被类型下土壤为研究对象,研究其土壤剖面(0—50 cm)的含水量、pH值及电导率分布特征。结果表明,土地利用方式影响了土壤含水量、pH值和电导率在垂直剖面上的空间分布,尤其以表层(0—20 cm)土壤含水量和电导率受影响最为明显。草地土壤含水量表现出明显的“表聚”效应,即随着土层加深,含水量呈降低趋势。在区域空间上,土壤含水量和电导率具有较强的空间变异性,而土壤pH值的空间变异性较小。随着土层加深,各层土壤含水量和电导率之间的变异性逐渐减小。     

旱地小麦地表覆盖对土壤水分硝态氮累积分布的影响

在黄土高原南部半湿润易干旱地区,通过长期田间定位试验,研究了不同地表覆盖对第3季冬小麦生长、氮素吸收及土壤水分和硝态氮累积分布的影响.结果表明,无论地表覆盖能否促进小麦生长及其对氮素的吸收,在收获期均能提高表层土壤水分;覆膜栽培增加表层硝态氮含量,覆草也在高量施用氮肥时,提高表层硝态氮的累积.而地表覆盖对耕层以下土壤水...     

有序聚类法在土壤水分垂直分层中的应用

针对现阶段土壤水分动态研究中土壤水分垂直剖面分层方法所存在的数学理论依据不足的问题,应用有序聚类法中次序不变性的特点,以晋西黄土残塬沟壑区吉县刺槐林地为研究对象,通过对4个样地0～200 cm土壤水分的定位观测,将土壤水分垂直剖面进行了分层. 研究结果表明,晋西黄土残塬沟壑区刺槐林地土壤水分垂直剖面可分为:土壤水分弱利用层（0～20 cm）、土壤水分利用层（20～100 cm）、土壤水分调节层（100 cm以下）. 通过与现有的同类研究对比,有序聚类法分类结果与其他分类结果较为吻合,表明有序聚类法在严密的数学理论基础上,结合了土壤水分层次的有序性,是土壤水分分层研究的创新.      

云南元谋干热河谷区典型植被恢复模式的水土保持效应（英文）

在云南元谋干热河谷区,选择坡改梯经济林、冲沟内生态林和沟头坡面生态林3种典型植被恢复模式,分别设置标准观测小区,在雨季观测这3种模式与其对照的水土流失、土壤入渗率和0～100cm的土壤剖面水分动态。结果表明,生态林和经济林植被恢复模式,较其对照（未种植任何植被）减少了水土流失分别在30%和60%以上,显示出极显著的控制水土流失的效应。植被恢复还极显著增加了土壤的入渗率（可增加100%～200%）。在雨季,生态林和经济林植被恢复模式,较其对照分别显著增加了土壤含水量30%和100%以上,说明植被恢复在雨季不会导致土壤旱化,因为植被恢复减少了地表水和土壤细颗粒的流失,同时还增加了降水的入渗,这2个作用都使土壤整个剖面水分含量增加。     

吉林省中部不同亚类、不同母质黑土中铜、锌的分布变化规律

通过野外调查采样、室内化学分析及仪器分析等方法,在对土壤基本性质分析测定的基础上,重点研究了吉林中部不同亚类黑土(3个亚类,5个剖面)2种微量元素的含量及垂直分布规律,分析了成土母质、成土过程、成土环境及土壤性质对各微量元素含量及分布的影响。结果表明:红土母质中全锌含量均高于黄土母质,全铜在不同亚类、不同母质黑土中含量分布变异较小;有效铜在典型黑土中有微弱的表聚现象,在草甸黑土中有明显的淀积特征,在白浆化黑土中有生物富集和淋溶淀积的特征。全锌在各剖面中的变化差异不大,典型黑土和草甸黑土中表现出明显的表聚特征,在白浆化黑土中表现出明显的淋溶淀积特征;有效锌与有机质间呈显著正相关。     

典型岩溶石山山坡土壤剖面水分分层性特征及其影响因素

[目的]揭示岩溶石山山坡土壤剖面水分的分层性及其与土壤理化性质间的相互关系,为我国南方岩溶地区石漠化治理、水土流失和岩溶水文过程等研究提供科学依据.[方法]选取典型岩溶石山山坡土壤剖面进行分层取样,结合统计分析方法,研究岩溶石山地区土壤水含量的垂向分布特征及其影响因素,分析土壤剖面水含量的分层特征.[结果]岩溶石山山坡土壤剖面水含量具有明显差异,变化范围为34.66%~47.10%,平均值为38.15%,土壤质量水含量的最大值出现在35 cm深处.相关性分析结果表明,土壤质量水含量与有机质含量呈显著正相关(P<0.05,下同),与pH呈显著负相关,与中值粒径相关性不显著(P>0.05);有机质通过改善土壤团聚体结构影响土壤质量水含量变化.土壤质量水含量及理化性质的变化具有分层性,地表至35 cm为表土层,35~85 cm为过渡层,85~115 cm为稳定层.[结论]岩溶石山地区土壤剖面水分具有明显的分层性,是土壤性质、结构特征、根系活动、水分运动、化学淋滤作用及基岩界面综合作用的结果,尤其应注意20~40 cm处植被根系活动及基岩界面对土壤剖面水分变化的影响.     

木麻黄迹地不同更新树种土壤剖面的变化特征及表聚性特征

为筛选出一些较适宜于福建省东南沿海木麻黄轮作或混交树种,研究了福建省长乐市滨海沙地厚荚相思等5个树种的土壤剖面变化及土壤的表聚性特征。结果表明:各树种对林地土壤水分影响不明显;在0～20 cm的土壤层,pH值高低依次为巨尾桉、马占相思、厚荚相思、卷荚相思、木麻黄,与木麻黄林地相比,经t检验,卷荚相思等4个树种的土壤pH值的差异达显著水平;相思类树种林分的土壤养分都大于巨尾桉和木麻黄林下的土壤养分;巨尾桉的全氮量表聚性系数和卷荚相思的全磷表聚性系数分别只有0.26和0.29,不具有表聚性特征,而其它树种各养分都具有表聚性特征。