石羊河流域气候变化对参考作物蒸发蒸腾量的影响

根据甘肃省气象局石羊河流域的6个气象站近50年的观测资料，应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith公式计算了50年各月参考作物蒸发蒸腾量ET₀，分析了ET₀的月际变化和年际变化特征，除武威与肃南站ET₀呈逐年显著减少趋势外，其他各站的ET₀值均表现为逐年增加趋势，各个站ET₀ 20世纪90年代较80年代均有明显增加，说明气候变化对ET₀的影响较大；并分析了平均气温、平均最高气温、年日照时数、平均风速、平均相对湿度、年降水量、年蒸发量、海拔高度与ET₀的相关性，各站ET₀与平均相对湿度相关性最好；石羊河流域ET₀空间变化也较大，从山区到绿洲平原ET₀多年平均值呈递增趋势。     

基于随机样本的神经网络模型估算参考作物腾发量

参考作物腾发量(ET₀)是计算作物需水量、制定灌溉制度和进行水资源管理的主要参数之一。计算参考作物腾发量(ET₀)的方法众多,为规范ET₀的求法,联合国粮农组织(FAO)推荐采用修改的Penman-Monteith方法。该文指出不需要收集长序列气象资料,而以随机样本建立学习速率和动量因子自适应的BP神经网络模型估算参考作物腾发量(ET₀)的方法,并且与FAO推荐的Penman-Monteith法计算值对比分析,结果表明：利用随机样本建立的的BP神经网络模型可以很好的反映气象因子(最高温度、最低温度、最大湿度、最小湿度、净辐射和风速)与参考作物腾发量(ET₀)的非线性函数映射关系,并且取得了良好的估算效果,给出了国家自然科学基金重点项目研究区内蓝旗试验站2004年的时间尺度为日、十日参考作物腾发量(ET₀)的计算及对比分析过程。     

内蒙古地区ET0时空变化与相关分析

该文根据内蒙古135个站点，30年气象资料，利用Penman—Monteith公式计算得参考作物腾发量(ET₀)。在此基础上，对ET₀在我国北方干旱寒冷区时空上变化进行了分析，同时就ET₀与4项主要气象因子(温度T、湿度RH、风速U、日照时数N)的关系进行了分区分月的分析，提出了适合我国北方干旱寒冷地区不同条件下的ET₀计算模型。     

太子河流域参考作物腾发量演变特征及气候影响因素分析

采用太子河流域内8个气象站1960～2005年间气象资料,应用Penman-Montieth公式计算了46年间逐月参考作物腾发量(ET₀),对参考作物腾发量及气象要素的年际变化特征、月际变化特征及趋势进行了分析,应用统计检验方法分析了影响流域参考作物腾发量变化的主要气象因素。结果表明：近46年间太子河流域ET₀值呈现缓慢下降趋势,年内ET₀值分布以5、6月份最高,1月份最低。影响ET₀的主要气候要素按影响程度强弱依次为日照、风速、温度、相对湿度。     

分别利用Hargreaves和PM公式计算西北干旱区ET0的比较

该文根据甘肃张掖气象站1991～2000年的气象资料，利用Hargreaves公式和Penman-Monteith公式计算了参照作物需水量(ET₀)。对比分析结果表明：Hargreaves公式计算的ET_0H年值比Penman-Monteith公式的计算ET_0PM偏低，而在年内6、7、8月份，ET_0H>ET_0PM，9月份两种方法计算结果几乎相等，其他月份ET_0H<ET_0PM。造成这种结果的原因是风速和降雨的影响。根据两种方法的计算结果，提出了适合西北干旱区ET₀的计算公式。     

西北旱区石羊河流域作物耗水点面尺度转化方法的研究

基于DEM与GIS空间分析功能研究了石羊河流域主要农作物春小麦需水量ET_c的时空分异规律。根据8个气象站近50年气象资料,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET₀,由收集到的春小麦需水量试验资料获得多年平均作物系数K_c。近50年来流域上游的古浪、天祝春小麦全生育期ET_c呈微弱的增加趋势,中游的凉州区表现出极显著的减少趋势,其他站减少趋势不显著。确立了ET_c与海拔高度、纬度、坡向的多元回归关系,借助Arcview3.3、ArcGIS9.0与Visual Basic6.0软件实现了春小麦ET_c的空间尺度转换,并分析了石羊河流域25%、50%、75%三个不同水文年春小麦ET_c的空间变异情况。石羊河流域春小麦ET_c由山区向绿洲平原递增,多年平均值为270～591 mm。估计值与计算值相差在11.1%以内。     

中国参考作物腾发量时空变化特性分析

分析参考作物腾发量的时空变化特征,有助于了解中国农业及生态需水的分布与演变规律。基于全国范围200多个气象站测站逐日气象观测资料,应用FAO-Penman-Monteith公式,计算得出各站历年逐日参照作物腾发量ET₀。利用GIS的空间分析功能,采用反距离空间插值方法得到全国参考腾发量的分布图,统计分析了不同分区不同时段ET₀的变化情况。结果表明：西北河西走廊地区和南方岭南地区的参考作物腾发量较大,最大值超过1500 mm。而东北黑龙江一带和四川盆地附近,参考作物腾发量较小,在600～700 mm之间。此外,夏季ET₀的分布特征决定了全年ET₀的分布特征。选取4个代表气象站,对其ET₀的历年变化及其与气象因素的关系进行了分析。分析表明,受风速减小和气温增加的共同影响,干旱地区、半干旱地区和半湿润地区的参考作物腾发量呈现减少趋势,湿润地区则相对稳定。     

纵向岭谷区参考作物腾发量变化的特点和趋势

以Penman Montieth方程分析了西南纵向岭谷区大理、元江、保山、昆明、景洪站46～48年的逐日ET₀及其余25个站1961～2000年逐月ET₀系列。研究结果表明：日最高温度是年内ET₀变化主导因素,年际变化主要受日照时数影响,个别站为最高气温或风速,短期ET₀变化与雾无直接关系。利用Mann-Kendall法对各站年际、年内分季节ET₀趋势检验,56.7%站点的年ET₀呈显著增加趋势,分布于澜沧江耿马-思茅-勐海一带以及横断山区维西、福贡等地。分季节逐日ET₀变化趋势为,昆明夏秋季显著下降,景洪冬春季显著增加,元江、保山、大理有增有减。降水量增加、气温升高,蒸发和日照时数减少,导致80%的站ET₀呈下降趋势,湿润指数普遍增加。     

参考作物腾发量计算方法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。该文选用6种计算公式利用新疆4个典型气候区的气象资料计算了ET₀。并以Penman-Monteith方法作为标准，对其它方法进行评价。结果表明在新疆各气候区1948Penman法估算的ET₀值较FAO-24 Penman与FAO-24 Radiation方法更接近于P-M法的计算结果；在缺少资料的地区，Hargreaves方法或湿润区用Priestley-Taylor方法均可以得到与P-M法估值相当的结果；同时分析了P-M法计算的ET₀值和水面蒸发量之间的关系，为利用水面蒸发资料估算新疆地区ET₀值提供参考。     

利用小蒸发皿观测资料确定参考作物蒸散量方法研究

参考作物蒸散量是土壤－植被－大气系统水分能量平衡模型的重要参数,如何准确获得将直接影响模型应用和最终模拟预测精度。该文利用分布于黄土高原地区65个气象站1971～2000年的气象资料,以FAO推荐的Penman-Monteith方法确定的参考作物蒸散量为标准,提出了根据平均相对湿度与风速为变量确定由20 cm小蒸发皿观测的水面蒸发量计算参考作物蒸散量的系数Kp。结果表明：由蒸发皿观测值计算的3 d或更长尺度的ET₀与Penman-Monteith方法计算的ET₀结果一致性很高,在对Kp方程系数进行适当的地域性调整后,由蒸发皿观测值和Kp确定的ET₀与Penman-Monteith方法确定的ET₀结果一致,从而认为在黄土高原地区参考作物蒸散量计算可以应用20 cm蒸发皿系数法。     

土壤水分反演的特征变量选择研究综述

土壤水分是水、能量和生物地球化学循环中不可忽略的组成部分,土壤水分信息对水资源管理、农业生产以及气候变化等相关研究有着重要意义。基于遥感数据的土壤水分反演算法是获取土壤水分信息的重要手段,通过对影响土壤水分反演的因素进行梳理,将影响因素抽象为包括土壤特征,植被特征,以及气象特征在内的特征变量,并以此为主线对土壤水分的反演研究进行回顾与梳理。分析了利用不同特征变量反演土壤水分时存在的问题和发展趋势,指出土壤水分反演过程中存在特征变量理论研究不足、综合应用不深的问题,强调耦合使用各类特征变量以提高水分反演精度是未来的研究热点。     

淮河流域地表干湿变化的时空分布特征

以淮河流域为研究对象,结合淮河流域35个气象站点1961—2013年的逐日降水量观测数据与流域地表气象数据,运用Penman-Monteith公式计算得到淮河流域的潜在蒸散量及相对湿度指数,并用Matlab软件的小波函数进行周期分析及Mann-Kendall趋势分析,研究近53年来淮河流域地表干湿变化的时间变化特征。同时借助Arc GIS平台,通过反距离权重法插值,研究淮河流域的降水量、潜在蒸散量和相对湿度指数的空间分布特征。结果表明,在时间分布上,近53年来淮河流域的降水量和相对湿度指数均呈现微弱上升趋势,而潜在蒸散量呈下降趋势;在空间分布上,潜在蒸散量表现为淮河地区北部高于南部,而相对湿度指数和降水量则均表现为淮河地区南部高于北部。     

1959-2000年妫水河流域气候变化与水文响应分析

基于北京延庆县东大桥气象水文站观测的气温、降水和径流数据,采用Thornthwaite水文模型和Mann—Kendall突变与趋势检验法,对该站点所控制的部分妫水河流域的年平均气温和降水进行长期趋势检验和突变分析,同时对模型模拟的径流、蒸散量、土壤含水量进行长期趋势检验和突变分析。结果表明:1980—2000年与1959—1979年相比,研究区气温升高了2.45%,降水量减少了8.57%,地表径流减少了8.86%,实际蒸散量降低了8.54%,土壤含水量减少了76.95%。20世纪50年代以来,研究区一致表现为气温升高和降水减少。径流、实际蒸散量、土壤含水量也随之减少,并在1975年左右发生突变,整体表现出干旱化倾向。气候变化已经对区域水循环产生重要影响。     

土壤水分动态的随机模拟研究

本文把随机模拟方法应用于土壤水分的定量研究之中,并假定土壤水分的变化序列满足时间序列的通用加法模型。经检验证明:土壤水分变化序列由一确定的周期分量与一非确定的随机分量迭加而成。周期分量反映了气候的周期性波动和作物需水对土壤水分变化的影响,随机分量则反映了随机性的气候波动对土壤水分的影响,经对陕西武功、山西永济和陕西扶风三站土壤水分变化过程的模拟,其结果表明,该方法能以较高精度预测或模拟土壤水分在长时期內的动态变化过程,为采取灌溉排水和蓄水保墒等调节农田土壤水分的技术措施提供科学依据。     

黄土区刺槐林地土壤水分剖面的垂直分层

 为从蒸散耗水角度对黄土区刺槐林地土壤水分剖面进行垂直分层,在山西吉县蔡家川流域刺槐林地布设频域反射仪对0～150cm土层分层连续测定土壤水分,综合利用灰关联分析法和有序聚类法对各土层、不同时间蒸散耗水特性进行研究。结果表明:从蒸散耗水角度,黄土区刺槐林地土壤水分可垂直划分为地表植物蒸散耗水层(0～10cm)、林下灌木蒸散耗水层(10～40 cm)、刺槐蒸散耗水层(40～150cm);灰关联分析法和有序聚类法可以综合应用于土壤水分剖面垂直分层研究。分层方法数学理论基础较严密,取得的分层结果与现有相关研究结果基本一致,因此,有较高可信度,可为黄土区刺槐林地土壤水分研究提供参考。     

西藏青稞灌溉定额的空间分布规律

西藏地区灌溉定额等试验数据有限,因此,基于少量实测数据,计算分析作物净灌溉定额及其空间变化规律,扩展有限数据的使用范围具有十分重要的意义。基于拉萨站实测的青稞作物系数,采用FAO提出的作物系数修正方法,得到西藏4个农业分区中代表站的青稞作物系数值。基于青稞种植区共28个站点的气象资料及4个分区的青稞作物系数及土壤水分参数等资料,采用土壤水量平衡原理计算得到28个站的青稞灌溉定额长系列值。采用克里金插值法得到西藏青稞不同水文年型灌溉定额及其主要影响因子的等值线图,分析了青稞灌溉定额的空间变化规律及其与主要影响因子的关系。结果表明,从西北到东南,青稞灌溉定额呈现逐渐减小的变化趋势,其等值线总体呈带状分布特点,并且等值线与经线趋于平行。青稞灌溉定额随着降雨量增加而降低,随气温及ET0增加而增加。     

A simulation model for predicting soil moisture status

A simulation model has been developed to predict daily values of soil moisture content in the top 300 mm of the soil profile from simple meteorological and soil data. Daily precipitation is balanced against runoff, evapotranspiration and drainage. Proven procedures were adapted to calculate both runoff and evapotranspiration, the selection of the methods being influenced by the simplicity of the input data requirement and the essential accuracy of the results in relation to the complete model. Drainage for a given moisture content was calculated by means of exponential functions derived from experimental data of the hydraulic conductivities at field capacity and at saturation assuming a homogeneous soil profile. Good agreement was obtained between the predicted values of the soil moisture content and experimental data over a 4-year period for three typical Scottish soils both fallow and grass covered.     

黄河源区气候温暖化及其对植被生产力影响评价

在分析黄河源区气温、降水变化的基础上，用Turc经验模式计算黄河源区的蒸散量，同时分析了近十几年来土壤湿度、植被地上净初级生产力的变化特征。结果表明，1959—2005年，黄河源区年平均气温按0．0284℃／a的变率升高，降水变化态势平稳，但蒸散量增加趋势明显，上升倾向率达0．7315mm／a，气温上升趋势与年代增加具有明显的相关性。从1987年以来土壤湿度的监测结果分析得知，黄河源区下垫面蒸散量的加大使土壤向干暖化发展。这种气候因素的影响，导致近十几年来植被地上净初级生产力按9．506g／（m^2a）的倾向率下降。     

江淮流域地下水位变化规律及预报模型与耕作层排渍模型研究

研究分析了江淮流域地下水位年内和年际变化规律以及地下水位与初始土壤湿度、初始地下水位、温度、日照、参考作物蒸散量、蒸发和降水的关系。并用逐步回归方法建立了地下水位预报模型;用相关分析法求出给水度,并建立耕作层排渍模型。     

陇东黄土高原农田土壤湿度演变对气候变化的响应

以甘肃省庆阳市西峰区为例,利用近50a气象观测资料和近20a的土壤湿度观测资料,分析全球气候变暖背景下陇东主要气象要素及土壤湿度的变化特征,研究了气候变化对土壤湿度的影响。50a来陇东气温呈波动上升趋势,降水量呈波动减少趋势。1991—2010年陇东各层土壤湿度总体上均呈现出下降趋势,春季是土壤湿度减少最明显的季节,夏季土壤湿度变化趋势与春季具有类似规律,但变化率明显低于春季。秋季浅层土壤湿度呈下降趋势,深层呈上升趋势。就表层土壤湿度而言,各季土壤湿度与该季气温均为负相关,与降水量呈正相关。而对较深层土壤而言,土壤湿度与气温、降水的相关关系因季节而异。潜在蒸散量对土壤湿度的影响月份和年际变化均呈现出反位相的特点,基本呈同步变化趋势。通过对农田土壤水分演变特征及其影响因素进行分析,为进一步理解土壤水分的演变,合理利用气候资源,调整农业生态布局,积极应对气候变化提供决策方面的参考。