Meteorological automated weather station data application for plant water requirements estimation

In order to adequately control water requirements for plants, it is necessary to perform continuous standardized meteorological conditions measurements from the largest possible number of points. This is possible by automated measurements which lead to an increase in the number of records and their immediate accessibility. Automatic stations provide a large amount of data; however, in comparison to standard stations, they do not obey the existing standard procedures. This particularly applies to the comparability of instruments and, to some extent, the time of measurements. Similarly, other differences include data processing procedures; hence a risk of results others than the standard ones. The observations of plant water requirements are based on the results of agrometeorological indices, mostly on the precipitation measurements. The aim of this research was a comparison of the selected agrometeorological indices essential in agriculture (precipitation, reference evapotranspiration, climatic water balance and standardized precipitation index), measured or calculated in the growing season (from April to September) at standard and automatic weather stations and a verification whether the automated station data can be applied without any modifications whatsoever. The investigation was drawing on the data collected between 2000 and 2004 in the Kuyavia region, central Poland. The focus of the research was the interaction between the data series compared. Searching for the ways to adjust the automated to standard 10-day growing season data was an important aspect of the investigation. Despite the different measurement results between both stations compared, great correlation coefficients of the results facilitated the development of mathematical formulas to allow for the use of the automated data series instead of standard records.     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。     

基于SPI的近30年黄河三角洲地区旱涝时空特征

根据1981—2010年黄河三角洲地区11个气象观测站逐月降水资料,采用标准化降水指数(SPI),分析了该地区的旱涝时空变化特征。结果表明:黄河三角洲地区在20世纪80年代干旱较为频繁,90年代中后期和2002年以后则雨涝较为频繁,其他时段呈现出旱涝交替变化的趋势;黄河三角洲地区四季旱涝变化的特征不同,但从长期趋势来看,四季均表现出向雨涝方向发展的趋势;黄河三角洲的区域旱涝变化特征基本趋于一致,且均呈现出多雨的趋势,但旱涝变化幅度有细微差别;黄河三角洲地区在20世纪80年代末至90年代初旱涝变率最大,其次是21世纪00年代中前期,其他时间变率较小,区域变率总体上与全区保持一致。     

基于SPI指数的黑河地区5—9月干旱趋势分析

利用黑河地区1968—2015年5—9月的降水资料对时间尺度为12个月的SPI指数进行了计算,探讨了黑河地区干旱发展特征及变化趋势。结果表明,近48年内SPI最大值出现在2013年,最小值出现在2008年;2007年以后总趋势在向干旱发展,2015年前后达到顶点,未来几年黑河地区有向干旱发展的趋势。从旱涝趋势的变化周期来看,16年的时间尺度为旱涝变化的第1主要周期。2015年黑河地区处于丰水期,预计未来将逐渐向枯水期转换。干旱指数变化的突变点发生在1980年,20世纪80年代以后转入多水年,2000年以后,趋势向少水发展,到2010年前后,再次出现突变点,气候转向湿润。从黑河地区干旱发生频次来看,20世纪80年代开始,中旱和重旱频次一直在增加,到2000—2010年,旱情达到最重,中旱和重旱频次显著高于其他年代。     

基于标准化降水指数分析宁夏山区干旱演变特征

利用宁夏山区8个县站降水资料,采用标准化降水指数(SPI)比较分析了宁夏山区近38 a(1971-2008年)的各月干旱指数,并分析全年、月度干旱的站次比和干旱强度的年际变化。研究结果表明,宁夏山区年季干旱强度呈现降低趋势,但干旱发生频率和干旱面积增加,特别是2000年之后干旱频率和站次比呈增加趋势;宁夏山区以轻旱-中旱为主,特大干旱发生相对较少,近5 a来山区各县发生区域性干旱频率增加较明显;春旱和秋旱有加重的趋势,而夏旱和冬旱发生少,但春、夏、秋连旱在2000年之后发生频率和涉及的区域呈现增加的趋势;在当前气候变化背景下,宁夏山区干旱对农业生产的不利影响有加重的趋势。     

1965-2015年甘肃省干旱的时空变化特征

根据甘肃省境内35个气象台站自1965-2015年的逐日降水观测数据,通过统计春、夏、秋、冬及全年的累计降水量,计算出上述四季及全年的标准化降水指数（SPI）值,并采用EOF分析方法对SPI值分别进行时空分解,研究SPI值的空间分布特征和时间变化规律,从而分析甘肃省五十年来干旱的时空分布特征。结果表明:(1)整个区域范围内特征向量为一致的正值区,表面1965-2015年甘肃省旱涝变化整体同步,即一致性变涝或变旱。(2)时间系数演变来看,四季分布不均匀,极值相差较大,1965-2015年间春、秋、冬季气候向湿润转变,夏季有向干旱发展的趋势,干旱多发生在甘肃省的西北、东南地区,且夏季干旱范围最大。(3)1965-2015年间甘肃省全年干旱呈现由干旱到湿润,再由干旱到湿润的气候变化特征。     

SPI总线从机接口实时模拟的实现

MCS51系列单片机由于不带SPI串行总线接口而限制了其在SPI总线接口器件的使用。文章介绍了SPI串行总线的特征和时序,并以双CPU通信为例,给出了在51系列单片机上利用中断实现SPI串行总线通信的方法和软件设计程序,从机在实现SPI接口同时还可以完成其他操作任务。     

黄淮海平原气象干旱的演化特征与时空规律

干旱事件广泛地影响着作物的生长和发育,黄淮海平原是中国主要的粮食产区之一,全面了解该地区干旱变化特征对保障中国粮食安全至关重要。该研究基于标准化降水指数（standardized precipitation index,SPI）、标准化降水蒸散指数（standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）、自校正帕默尔干旱指数（self-calibrating palmer drought index,scPDSI）、干燥度指数（aridity index,AI）4种干旱指数,对黄淮海平原干旱强度、干旱频率、干旱面积占比、干旱持续时间进行对比分析。结果表明,4种干旱指数均指示出1970—2020年黄淮海平原干旱强度逐渐减弱,干旱面积占比先增加后减少、再增加再减少、再增加的波动变化趋势,且在空间上均呈现出平原中部变湿、东西部变干的趋势。但不同指数在表征干旱空间特征上还存在一定的空间分异。对于干旱频率,SPI和AI指数显示出北部地区干旱频率高达60%,而南部地区低于20%;SPEI和scPDSI指数则显示出的南北差异较小,分别介于25%～40%和30%～50%。对于干旱持续时间,SPI指数监测的南北差异最为明显,而SPEI和scPDSI指数监测的区域差异较小。SPI和SPEI两种干旱指数监测的干旱持续时间较短,scPDSI指数监测的干旱持续时间较长。综合来看,北部区域干旱强度更为严重,且干旱发生频率高、持续时间长,而南部地区则相反。研究可为制定应对干旱的农业政策提供科学的参考依据。     

高温高湿对大豆分离蛋白二级结构及乳化性的影响

被广泛应用于食品工业的大豆分离蛋白在贮运过程中,其功能特性可能会发生变化。研究采用不同包装形式(100%氮气铝箔包装、80%氮气:20%二氧化碳铝箔包装、60%氮气:40%二氧化碳铝箔包装、真空铝箔包装、实际工厂包装:白板纸塑/HDPE和PE包装)将大豆分离蛋白(SPI)包装后在高温高湿环境(RH 80%、30℃)条件下贮藏12个月。研究贮藏环境、时间、包装条件对SPI的二级结构及乳化性的影响。通过对酰胺Ⅰ带1 600～1 700 cm-1波段的图谱进行分析发现,PE包装中SPI的β-折叠与对照样相比显著下降(p0.05),通过对各包装中SPI功能特性的比较得出包装材质对温湿度的阻隔性:铝箔包装工厂包装PE。通过相关性分析得出,大豆分离蛋白的乳化性与β-折叠含量呈负相关(-0.675)。     

基于TRMM数据的山东省干旱监测及其可靠性检验

为了兼顾卫星遥感干旱监测的高时空覆盖性和气象站点干旱监测的普遍适应性,使用热带降水测量卫星(TRMM)3B43的逐月降水量资料和单站干旱监测Z指数方法,对区域干旱过程进行监测。研究以黄淮海平原冬小麦主产区的山东省为例,使用该方法对1998年1月-2010年12月间的逐月干旱情况进行了监测,并利用同期气象数据计算出来的标准化降水指数(SPI)对TRMM-Z指数进行了验证。结果表明TRMM-Z指数监测出的干旱发生、发展过程与实际相符,其监测结果与站点SPI相关系数为0.83,达极显著水平。该干旱监测方法在区域干旱监测与评估中具有很好的适用性和精度,为有效获取气象与农业旱情提供了一种新的思路。