两种气象干旱指标的应用比较研究

基于两种常用的气象干旱指标计算方法--Z指数和标准化降水指数（SPI指数）,改进了两种干旱指标的区域化计算方法。通过比较分析两种不同干旱指标方法,结果表明SPI指数与Z指数具有较好的一致性。同时,SPI指数计算较Z指数简单,资料容易获取,其借助概率密度函数转化计算,消除了降水资料的时空分布差异,具有良好的稳定性,能有效地反映区域的旱涝状况,为区域水资源评估及旱涝灾害预测预警提供了可靠的依据。     

鲜果感官品质等级评定数量化录入模型的研究

针对鲜果等级评定专家系统二次开发中存在的结论重复率高、录入工作量大的问题,提出了数量化录入模型构建思路:将模型参数进行量化,然后利用基于农业专家系统的推理机进行二次循环推理,最终给出结论。数量化录入模型的设计不仅量化了条件组合,而且使形式趋于简单化,适用于以农业专家系统平台PAID为支持平台的多种鲜果的感官品质评定模型设计。     

基于标准降水指数的黑龙江省气象干旱特征分析

以黑龙江省27个气象站点1959-2014年的逐月降水数据为基础,计算不同时间尺度的标准降水指数,结合主成分分析法分析该省气象干旱的严重程度、影响范围、时空分布的多时间尺度特性。结果表明,黑龙江发生气象干旱的频率约为30%,省内气象干旱影响范围在1980年前呈扩大趋势之后逐渐缩小,2000-2014年干旱范围轻微增大后趋于稳定。气象干旱空间分布格局主要存在整体一致型和西北-东南对立分布两种态势。随着时间的变化,黑龙江在1980年后极端事件发生较多,2000年后旱化趋势显著。该结论可为研究区内的水资源分配及农业发展提供理论指导作用。     

基于SPEI指数的金沙江流域气象干旱时空特征分析

金沙江流域水能资源丰富，是长江经济带重要的水源地，分析其干旱时空演变规律特征，对水资源管理规划及下游的农业生产具有重要的指导意义。基于金沙江流域28个气象站1960-2020年逐月降水和气温资料，计算了年尺度和季尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI），定量分析了季尺度和年尺度不同等级气象干旱发生频率的年代变化规律及空间分布特征，并采用云模型分析了年尺度气象干旱时空分布的随机性与稳定性。结果表明，年尺度上，金沙江流域主要以轻旱和中旱为主，呈现轻旱高频和重旱低频的特点，且整体趋于干旱化；季尺度上，四个季节干旱频率均在30%左右，主要以春季和夏季干旱为主；空间分布上，丽江一带干旱发生频率较高。云模型分析结果表明，年尺度上，SPEI指数时间分布的离散程度较空间分布的大，不均匀性更加不稳定；时间分布上站点间干旱程度差异随年际变化增大，且不均匀性趋于不稳定；空间分布上，随着熵值的增大，超熵值减小，期望越低的站点相对多年平均干旱程度波动越大，其干旱程度的不均匀性越稳定。     

基于年径流的水文干旱指标研究

水文干旱是一种机理复杂、影响深远的干旱现象，相对于气象干旱往往受到的关注较少。基于偏态分布概率的方法，描述水文干旱过程，利用年径流计算水文干旱指标——标准径流指数，建立了评价水文干旱等级的标准。结果表明，修正后的标准径流指数能够准确反映汾河上游水文干旱的情况，优于常规指标，并且能为干旱预警提供依据。     

甘肃省农业干旱对多尺度气象干旱的响应

基于气象站点和卫星遥感数据,以标准化降水蒸散发指数(SPEI)和植被状态指数(VCI)分别表征气象干旱和农业干旱,利用统计方法和Arcgis技术分析了甘肃省气象及农业干旱的时间变化趋势和空间分布特征,采用最大相关系数法分析了不同时间尺度的SPEI指数对VCI指数的响应关系。结果表明:气象干旱在春、夏、秋及生长季干旱发生频率最高的地区分别为:陇东地区、河西地区、陇东与河西地区、陇东地区。大部分地区气象干旱呈增加趋势,而农业干旱呈减缓的趋势。农业干旱发生频率表现出西北部和东部高,中部和南部低的空间格局。SPEI与VCI相关性特征表明,空间上SPEI与VCI在林地和草地的相关性最大;时间上VCI指数与SPEI-3相关性最大,即农业干旱对3个月尺度的气象干旱响应最灵敏。研究结果可为甘肃省的农业防旱工作提供参考。     

基于机器学习与气象灾害指标的苹果相对气象产量预测

为及时准确地预测我国黄土高原苹果产量，首先选取黄土高原苹果产区86个基地县的气象观测数据，分别提取出苹果生长季内不同月份的气温、降水量、太阳辐射等气象特征变量，花期冻害时间、连阴雨时间和标准化降水蒸发指数(Standardized precipitation evapotranspiration index, SPEI)等气象灾害特征变量，以及气象站点经度、纬度和高程等空间特征变量，再根据斯皮尔曼相关性分析确定影响苹果产量的最重要气象特征变量。然后，采用梯度提升树(Gradient boosting decision tree, GBDT)、支持向量机(Support vector machine, SVM)、贝叶斯正则化反向传播神经网络(Bayesian regularization back propagation artificial neural network, BRBP)和多元线性回归(Multiple linear regression, MLR)算法，建立苹果相对气象产量的预测模型，并确定最佳模型输入特征变量组合。最后，基于不同生育期和生长季内各月份最佳模型输入特征变量...     

基于CFD模型的温室温度多指标GA优化控制

建立了基于CFD模型的温室温度多指标优化闭环控制系统.采用GA优化算法,在综合考虑温度平均值、温度均匀性和控制代价3项指标下,通过循环迭代构建了温度系统的闭环形式,获取了自然通风模式下的最佳控制量(入口和天窗开度),使得系统在多指标条件下达到最优.仿真实验表明:基于CFD模型的设计方法可将温室整体纳入控制系统之中,区别于传统的“点”控制形式,通过多指标体系的GA算法寻优,可使温室作物的区域性生长差异和能量消耗减小,提高温室控制精度,丰富温室控制系统的设计方法.     

基于DSSAT模型的广西地区甘蔗亏缺灌溉优化

【目的】优化广西地区甘蔗灌溉制度,提升甘蔗产量。【方法】分别在甘蔗苗期(T1—T4处理)、分蘖期(T5—T8处理)、伸长期(T9—T12处理)、成熟期(T13—T16处理)设定10、20、30、40 mm的亏缺灌溉处理,以每个生育期灌水量50 mm为对照(CK),共计17个处理,借助DSSAT模型研究甘蔗在不同亏缺灌溉处理下,产量、水分生产率(WUE)和灌溉水分利用效率(IWUE)的变化特征;通过确定需要优化的生育阶段,使用遗传算法对田间试验设置5个灌溉处理(40、80、120、160、200mm)进行优化。【结果】减少甘蔗苗期、分蘖期和成熟期的灌溉量促进了WUE和IWUE的提升,且产量的提升不明显;当减少甘蔗伸长期的灌溉量时,产量表现为:T12处理T10处理T9处理T11处理,亏缺灌溉对各处理产量影响明显,分别比CK产量降低了3.53、5.40、9.86、12.33t/hm~2;遗传算法对甘蔗苗期、分蘖期和成熟期的优化,提升了产量和WUE。在120 mm处理和160 mm处理下,算法优化田间亏缺灌溉的产量分别提升了2.5%、8.7%,WUE除40mm处理外,均优于非优化的亏缺灌溉。【结论】在综合考虑甘蔗产量和WUE最优的情况下,遗传算法优化的亏缺灌溉,120 mm处理和160 mm处理具有一定的优势。     

基于遥感的冬小麦长势等级与气象因子相关性分析

利用遥感数据,以陕西、甘肃两省为例,探讨了冬小麦不同生育期内不同等级的长势状况及其与气温、降水、日照等气象因子的相关性。将冬小麦的生长发育过程分为7个不同的生育期,借助植被指数NDVI,利用GIS空间分析方法,分析了不同生育期内作物生长发育动态变化状况;探讨了2011—2012年不同生长发育期内,不同等级的冬小麦长势状况与同生育期、前一生育期及生育期内累计温度、降水、日照时数等气象因子的相关性。结果表明,2011—2012年,陕西、甘肃两省冬小麦长势在空间上呈现越冬前较好,越冬期略变差,之后恢复变好的状况,但同时存在时空分布差异。相关分析结果表明,就平均来说,无论冬小麦长势状况如何,冬小麦长势和累计降水之间的相关性都大于同期和前一生育期的相关性,显示了降水在冬小麦整个生育期内的重要性;温度对冬小麦的影响根据冬小麦长势等级的不同而不同;日照方面,不论冬小麦长势等级如何,各种不同等级的长势都和累计日照时数相关关系最大。研究同时表明,长势好和长势差的冬小麦对降水较为敏感,而温度在整体上对长势正常的冬小麦影响较大。     

基于气象灾害预测的作物种植比例优化模型及应用研究

灌区作物种植比例通常是根据农业总体区划、作物种植习惯和耕作习惯确定的。在灌区规划中,不同的作物种植比,对灌区的水资源和供水工程的规模具有决定性的影响。基于准确的长期天气预测,建立了在复种指数一定的条件下,即将发生的某种气象灾害年型的情况下的作物种植比优化确定性模型和随机模型。实例计算结果表明,采用2种模型进行灌区作物种植比进行优化,对克服减产风险具有实际意义。     

基于多维Copula函数的淮河上游气象干旱特征分析

针对单变量干旱特征分析不能很好地表征干旱事件特征的局限性,论文以淮河上游息县以上流域为研究区,利用42个雨量站1976-2016年逐日降水资料计算气象干旱指数SPI,采用游程理论提取干旱历时、烈度以及烈度峰值三个干旱特征变量,并基于4种对称阿基米德Copula函数构建它们的二维和三维联合分布模型,用于推求其组合重现期。结果表明:三参数伽马分布拟合干旱历时的边缘分布最优,而三参数韦伯分布则拟合干旱烈度以及烈度峰值的边缘分布最优; Frank Copula函数拟合二维和三维干旱特征变量的联合分布最优,由此推求得到组合重现期中联合重现期可作为同频率条件下单变量重现期的下限,同现重现期可作为单变量重现期的上限。研究成果可为淮河流域的防旱减灾和其他流域干旱特征分析提供参考。     

关于大田作物干旱评定方法的探讨

什么是干旱?不同的作物和品种,在不同的生育期干旱的危害是不同的。所谓干旱,主要是由于久旱不雨或少雨,又没有地下水或灌水可资利用,土壤或空气中可利用的有效水分不足,对作物播种、出苗、生长发育以及产量形成造成的影响或危     

基于模拟优化模型的干旱风沙草原区水-粮食-能源关系

定量分析干旱风沙草原区水-粮食-能源(WFE)关系,可为制定草原区生产、经济和生态环境等政策提供科学的支持.采用基于Python语言的 MODFLOW模型——FloPy,在考虑研究区牧草产量和灌溉能源消耗的基础上,构建了一个紧密耦合干旱风沙草原区WFE系统理想案例的多目标模拟优化模型,并使用多目标优化工具Pymoo框架下的NSGA-Ⅱ算法进行了求解.结果表明:所构建的模拟优化模型可以定量计算干旱风沙草原区的WFE关系,Pymoo提供的NSGA-II算法在WFE关系多目标优化中具有较好的搜索效率与稳定性;使用权重w_x对设定的6种方案进行对比分析,一般年(方案1—3)与干旱年(方案4—6)的地下水水位差最大值分别为1.15,1.43,1.34,0.96,1.26,1.15 m;一般年和干旱年灌溉水量最大可减少136.90%和134.37%,作物产量增加18.60%和18.31%,节省能源26.94%和27.89%.     

基于粒子群优化小波神经网络模型的春玉米生育阶段干旱预测

[目的]为更好地开展区域性作物生长季气候干旱预测,指导春玉米高效节水补灌生产.[方法]采用皮尔逊相关系数方法选取了与干旱指数最相关的因子,利用阜新市阜蒙县1965—2019年逐日气象数据,探索建立了粒子群算法优化的小波神经网络模型(PSO-WNN),将春玉米不同生育阶段的水分亏缺指数结果进行对比验证模型精度,并利用模型...     

基于随机森林模型的干旱预测研究

随着全球气候变化,人类活动干涉,干旱发生的频率逐年增加,影响范围也不断扩大。对干旱进行有效的预测以提前采取应对措施减少极端天气对社会的影响是极为必要的。由于影响干旱发生的如气候、水文等因素十分复杂,应采用合适的方法预报具有非线性特征的干旱。以气象干旱评判标准SPI划分干旱为三等级,并以前期12个月的降雨与从74项大气环流因子中初步筛选出30项因子共372个因子作为初步筛选集,通过Incnodepurity指数挑选出重要性排在前30的因子作为模型解释变量,采用RF模型对淮河流域21个代表站的1962-2012年各月干旱等级进行分析。以1962-2006年作为模型检验期,2007-2012年作为模型预测期,整体预测平均准确率为73.0%,高于气候系统的天气预报准确率,可在不同区域进行推广应用。     

农机化作业指标的评定

目前,我省农村大部分农机合作社都拥有了多台大中型拖拉机,可以建立功率适当配合、经济上相对合理的拖拉机和农机具群体.一般来说,其劳均耕地面积较大,机械化作业项目也较多,有可能合理分派拖拉机的作业任务,降低机械作业费用;有可能协调机械作业的进度,提高季节的组群利用,确保适时作业;有可能较为合理的组织劳动力,发挥驾驶员群体的积极性;有可能做好作业的辅助过程、组织好维护和保管以及油料业务等等.为了评价机群的运用效果,我们有必要明确机械化作业指标的评定因素.     

农机化作业指标的评定

目前,我省农村大部分农机合作社都拥有了多台大中型拖拉机,可以建立功率适当配合、经济上相对合理的拖拉机和农机具群体。一般来说,其劳均耕地面积较大,机械化作业项目也较多,有利于合理分派拖拉机的作业任务,降低机械作业费用;有利于协调     

基于HHT变换的PSO-LSSVM耦合模型估算气象资料短缺地区ET_0

为准确估算气象资料短缺地区参考作物腾发量,构建了一种基于HHT变换的PSO-LSSVM耦合模型,并利用新疆和田气象站2000—2009年单日数据做训练、双日数据做验证。结果表明,该模型估算ET0方法明显优于常规的PSO-LSSVM和GRNN,预测精度较二者分别提高了15.7%~85.6%和15.8%~93.7%;该方法预测ET0的气象要素重要性为RsTmaxTminRHWn,利用该方法对气象要素组合为Tmax/Tmin/RH/Wn、Tmax/RH/Wn、Tmin/Wn、Wn条件下的ET0预测,MSE分别为0.407、0.185、0.149、0.135,说明该方法可以很好地估算资料缺失地区ET0。     

西北牧区干旱指标分析及旱情实时监测模型研究

对常用的4种干旱指标,即降水量指标、供需水关系(土壤含水量)指标、Palmer干旱指标和综合指标进行了分析,在指出各评估指标不足的基础上,建立了农牧业干旱评估指标的量化模型,即农牧业干旱评估指标的静态模型和动态模型,该模型能定量计算而且能较准确的反映出干旱给农牧业造成的损失.利用实时气象资料,根据近期降水、土壤底墒(前期降水)和气温3种因素计算干旱指数,对旱情进行实时监测,以便减轻干旱灾害的影响和避免各种工程与非工程防灾减灾措施实施过程中的盲目性,为牧区制定合理的抗旱方案提供参考.