Hargreaves公式在中国农业区的年内回归修正

针对中国范围的Hargreaves(HS)公式线性回归修正研究缺少,区域或站点的修正系数存在时空尺度不统一、推广应用困难的问题,以中国气象数据网发布的中国地面气候资料月值数据集和中国辐射月值数据集中124个站点1957-2016年的气象要素逐月有效观测数据,首先,基于Penman-Monteith(PM)公式和HS公式分别计算各站点逐月的多年平均参考作物需水量ET_0-PM和ET_0-HS;其次,以ET_0-PM为真值,基于1957-2010年的逐月平均ET_0-PM和ET_0-HS,引入中国农业综合区划作为空间分区框架,通过回归分析获取中国38个陆地农业子区的HS公式校正系数a和b;最后,以2011-2016年为应用验证区间,通过逐月比较ET_0-HS校正前后的6 a平均相对误差,验证联合国粮农组织(FAO)推荐的HS公式校正方法在中国农业区的适用性,并进一步基于误差结果的对比分析,提出各农业区HS公式校正系数a和b的逐月最优取值方案.结果表明:各农业区之间回归计算的HS公式校正系数a和b并无明显的变化规律,但系数b稳定在0.8左右,系数a则在区域之间的差异较大,徘徊于-0.22~1.10;校正前后的ET_0-HS均存在不同程度的误差,但校正后的ET_0-HS误差明显降低,平均相对误差降低了20%,最大相对误差降低约100%.因此经验证,FAO推荐的HS公式回归校正方法简单易行,可操作性强,对中国各农业区大规模使用简化的方式快速获得较准确的参考作物需水量,具有一定的推广价值.     

Hargreaves公式的改进及其在高寒地区的应用

应用黑龙江省2个气象台的逐日气象资料,引入自由搜索(Free Search)算法求解模型参数,建立了日、旬、月3种时间步长的Hargreaves公式改进式,并对这些改进式的适用性进行了评价。结果表明,以Pehman-Monteith公式计算的ET0为评价标准,Hargreaves公式改进式与FAO推荐的Hargreav...     

地表太阳辐射经验值对参考作物需水量计算的影响

针对中国太阳辐射站点观测数据较少的客观条件,以联合国粮农组织(FAO)建议的通过Angstrom公式及其参数计算的地表太阳辐射(R_(s-c))对中国九大农业区基于Penman-Monteith(PM)公式计算的参考作物需水量(ET_(0-PM))的影响为目标,利用中国地面气候资料月值数据集和中国辐射月值数据集中的112个站点1957年1月—2017年3月的气象要素逐月有效观测日均值数据,通过对比分析和相关分析,讨论了站点R_(s-c)与观测的地表太阳辐射(R_(s-o))的时空差异,以及二者分别输入PM公式获得的ET_(0-c)和ET_(0-o)的时空差异。结果表明:基于年内时空尺度的各农业区R_(s-c)和R_(s-o)存在显著且不稳定的差异,R_(s-c)直接替代R_(s-o)参与计算ET_(0-c)可能出现较大的误差。基于R_(s-c)和R_(s-o)分别计算的ET_(0-c)和ET_(0-o),无论是在全国,还是各个农业区,均存在显著的线性相关性,R~2超过0.67,ET_(0-c)平均值只有0.06～0.26 mm/d的误差。考虑中国的农业地域类型,应对北方地区的春旱灌溉需求,可以直接以R_(s-c)计算获得ET_(0-c),而在全国范围内的夏季伏旱期,输入R_(s-c)计算的ET_(0-c)比输入R_(s-o)计算的ET_(0-o)偏大。在高精度的节水农业应用中,建议研究相应的校正模型对夏季ET_(0-c)进行校准。     

豫西北几种ET_0计算方法的比较及Hargeaves公式的修正

根据豫西北地区30年的气象资料,选用辐射法中的Makkink公式和Priestley-Taylor公式以及温度法的Hargreaves公式和McCloud公式计算了ET0,并以Penman-Monteith公式为标准,分别对各公式年值和旬均值的绝对误差、相对误差和累计误差进行分析,结果显示Hargreaves公式的精度最高。为了进一步提高Hargreaves公式的应用精度,建立了线形回归方程,并对其进行了修正。     

风沙区参考作物需水量的计算

根据国内外相关的研究成果 ,分析选择并确定了适宜于风沙区参考作物需水量 (ET0 )的计算模式。利用典型风沙区的气象资料 ,对多年逐旬参考作物需水量及 2 0 0 1年春小麦与春玉米生育时段内逐日参考作物需水量进行了分析计算。结果表明 ,FAO最新修正的 Penman-Moteith公式可较好地用于风沙区参考作物需水量的估算 ,一般 ET0 值在年内与年际间变化较大 ,最高值发生在 6月上旬左右 ,多年平均为 5 .82 mm/ d,最低值发生在 1月上旬 ,多年平均 0 .43 mm/ d左右 ,年内各日 ET0 值受气象因素的影响变幅很大 ,因此 ,精确灌溉应设法提高短期天气预报和灌溉预报的精度     

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。     

基于公共天气预报的广东青年运河灌区参考作物腾发量预报方法比较

为提出高精度适合广东青年运河灌区参考作物腾发量(ET₀)预报方法,制定精准的灌溉预报,降低农业用水量,本研究以灌区内的湛江站为研究对象,收集了该站点2003-01-01-2017-05-31逐日气象观测数据和2016-01-01-2017-05-31日的预见期为7 d的逐日公共天气预报数据,采用FAO-56 Penman-Monteith计算值作为基准,比较Hargreaves-Samani(HS)法、简化Penman-Monteith(PT)、逐日均值修正法的预报效果.结果表明:以上3种方法1~7 d预见期平均绝对误差平均值分别为0.908 3,0.903 1,0.947 9 mm/d,平均绝对误差分别为1.099 1,1.099 9,1.192 4 mm/d,相关系数分别为0.649 5,0.649 8,0.615 9,PT法的平均绝对误差以及相关系数均最好.就每个预见期而言,1~5 d预见期的最优预报方法均为PT法,6~7 d为HS法.因此,建议采用PT法进行青年运河灌区的ET₀预报.     

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。     

基于温度资料估算参考作物腾发量的方法比较

以Penman-Monteith方法计算的参考作物腾发量ETo为标准,与采用温度法和辐射法的Penman-Monteith温度法(PMT)、修正的PMT(PMT-cor)、Hargreaves-Samain(HG)、修正的HG公式(HG-M1,HG-M2)、Thornthwaite公式、Irmak公式、修正的Irmak公式(Irmak-cor)、Mc Guinness Bordne公式(M-B)的估算值进行对比分析,同时引入干旱指数对温度法中的PMT公式进行修正,采用多元线性拟合对辐射法中的Irmak公式进行修正。结果表明:温度法中的PMT公式、PMT-cor公式、HG公式和辐射法中Irmak公式、Irmak-cor公式的计算值与PM法计算值间的回归系数b都接近于1.0,相关系数R2大于0.80,相对误差RE小于20%,一致性指数d大于0.95。通过交叉比较发现,Irmak-cor公式精度较高(b=1.00、R2=0.98、RMSE=0.17 mm/d、RE=7%、d=1.00),其次是Irmak公式(b=1.03、R2=0.95、RMSE=0.31 mm/d、RE=12%、d=0.99),再次是PMT、PMT-cor、HG方法。考虑计算结果的精确度,该地区首选Irmak-cor公式估算ETo;如果考虑计算简便,该地区可选HG公式估算ETo。     

艾比湖绿洲参考作物蒸散量的敏感性分析

【目的】研究艾比湖绿洲参考作物蒸散量对不同气象因子的敏感性。【方法】利用Penman-Monteith公式,基于艾比湖绿洲1962—2016年4个气象站的逐月气象资料计算ET0。通过敏感性分析,计算最高温度、最低温度、相对湿度、日照时间和风速的敏感系数,并运用MK趋势检验分析其变化趋势,最后分析了敏感系数在各个站点的变化特征。【结果】通过MK趋势检验,发现参考作物蒸散量、日照时间和风速呈下降趋势;最高温度、最低温度和相对湿度呈上升趋势。通过敏感性分析,发现最高温度、风速在研究区呈下降趋势,最低温度、相对湿度、日照时间为上升趋势。艾比湖绿洲中,各气象因子对ET0的敏感程度为相对湿度>最高温度>风速>最低温度>日照时间。ET0对不同气象因子的敏感系数在空间上存在差异,最高温度、最低温度、风速、相对湿度在艾比湖北部的阿拉山口较高,在温泉站较低;日照时间则在温泉较高,在阿拉山口较低。【结论】相对湿度对艾比湖绿洲ET0的敏感性最高,日照时间的敏感性最低。     

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Penman-Monteith公式的关中地区作物系数研究

通过对基于Penman-Monteith公式的作物系数研究,为Penman-Monteith公式在关中地区的推广应用提供参考。采用联合国粮农组织(FAO)先后推荐的Penman修正式与Penman-Monteith公式,计算关中地区30个气象站1961~2001年的参照作物腾发量,确定关中地区冬小麦和夏玉米基于Penman-Monteith公式的作物系数,比较分析基于Penman修正式与基于Penman-Moneith公式的作物系数的差异。在关中地区,冬小麦基于Penman修正式与基于Penman-Moneith公式的作物系数有显著差异;而夏玉米的没有显著差异。在关中地区推广应用Pen-man-Monteith公式计算作物需水量时,目前正在使用的基于Penman修正式的冬小麦作物系数需要校正;而夏玉米作物系数无须校正。     

四湖流域参考作物腾发量的变化特征分析

根据四湖工程管理局排灌实验站2001-2010年逐日气象资料.利用Penman-Monteith公式计算逐日参考作物腾发量,分析其变化特征和各气象因子对其的影响程度.结果表明,各气象因子对日参考作物腾发量的影响程度顺序为:日最高温度＞日最低温度＞日平均温度＞饱和差＞平均风速＞日照时数.同时考虑日最高气温、日最低气温、日平均气温、饱和差、平均风速及日照时数6个气象因子,对日参考作物腾发量的模拟效果最好.     

阿拉尔灌区参考作物潜在腾发量的变化特征及相关分析

利用Penman-Monteith公式,根据阿克苏水平衡试验站1989～1996年逐日气象资料,计算了逐日参考作物潜在腾发量,分析了其变化特征,建立了其与其它气象要素、20cm蒸发皿蒸发量的相关关系。利用这些相关关系进行参考作物潜在腾发量的估算,方法简单,精度较高。     

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。     

气候变化背景下关中地区参考作物蒸散量变化趋势及敏感性分析

气候变化影响了区域水循环过程和水资源管理,研究参考作物蒸散量(ET0)变化特征及其原因对于灌溉农业地区水资源的合理配置具有重要指导意义。以关中地区为研究对象,根据研究区内8个站点1974-2016年逐日气象资料,通过Penman-Monteith公式计算ET0,利用Mann-Kendall检验和Sen斜率估计来检验参考作物蒸散量和气象要素的变化特征,并采用敏感性分析方法探讨影响ET0变化的主要气象因子。结果表明,近43年来关中地区平均气温和饱和水汽压差变化呈现显著增加趋势,而相对湿度和平均风速变化呈现显著下降的趋势,降水量、日照时数、辐射量下降趋势不明显,这些变化使得ET0呈轻微增加的趋势。关中地区ET0对气象要素的敏感性随时间和位置发生变化,夏季、秋季、冬季和小麦生长季ET0对平均风速最敏感,而影响春季和年尺度ET0变化的主要气象因子是平均气温。研究区西北方向影响ET0变化的主要气象因子是平均气温和相对湿度,而其他区域的ET0对平均风速最敏感。     

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.     

重庆丘陵山区参考作物蒸散量的确定及气候影响因素分析

基于重庆市北碚区2001—2011年气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,分析了3种不同太阳辐射(Rs)计算方法所得ET0的差异性,并利用相关性和敏感性分析方法分析气象因子对ET0的影响。结果表明,研究区2001—2011年年内各月ET0呈抛物线变化,年内ET0最大值出现在7月和8月,最小值出现在1月和12月;不同Rs计算方法是引起ET0和辐射项(ET0(rad))差异的主要原因,但差异不显著;研究区ET0主要由空气动力学项(ET0(aero))贡献;最高温度、最高相对湿度和最低相对湿度是研究区ET0的3个最主要的影响因子;采用Pen-man-Monteith公式计算研究区ET0时,建议采用Hargreaves公式计算Rs。     

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。     

三江平原ET0时空特征及其未来情景下预测研究

参考作物蒸发量(Reference crop evapotranspiration, ET₀)的预测对作物需水量计算与田间水分管理具有重大意义,可为农业节水和水资源高效利用提供重要的科学依据。基于三江平原6个气象站1961—2010年逐日气象资料,采用Penman-Monteith(P-M)公式计算ET₀,对历史期(1961—2010年)ET₀及相关气象要素的时空特征进行分析;依据美国国家环境预报中心再分析数据以及大气环流模型(GCM)中加拿大CanESM2模式的预报因子日序列的输出数据,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下的ET₀进行预测。结果表明：历史期ET₀呈上升趋势,多年年平均气温与ET₀趋势相同,而年平均风速、相对湿度和净辐射整体呈下降趋势,空间分布上多年年平均ET₀总体表现为中部高于周边、西部高于东部的趋势;模拟精度检验方面,基于CanESM2模式下historical情景模拟的ET...