气象卫星资料在农田旱情监测中的应用

应用气象卫星ＮＯＡＡ的热红外资料，结合地面试验和气象资料，推求农田蒸散发量，以水量平衡为基础，配合作物需水量和干旱指标，获得农田土壤水分变化和干旱的分布，达到旱情监测的目的。     

农田蒸散和干旱的计算及其分析

农田蒸散是形成土壤干旱的主要因素。本文采用陶祖文的彭曼修正公式对冀东地区的唐山、秦皇岛、乐亭、遵化等地3～11月的可能蒸散与可能实际蒸散进行了计算,并与本省南部的曲周做了可能蒸散量的对比分析。在统计分析的基础上,按《干旱分析方法的探讨》一文给出的华北地区干旱指标,用唐山农业气象站1980～1989年观测旱作地段的土壤湿度资料,对当地干旱的发生与干旱的指标进行了分析和验证。     

孟津县旱田土壤水分的基本特征

本文在探讨潜在蒸散计算方法的基础上，求出孟津县农田潜在的蒸散量和土壤含水量，并根据笔者实测的土壤含水量资料，求得土壤含水量桑斯威特算值的修订公式，进而求得孟津县土壤含水量，农田实际蒸散量，降水亏缺量，归纳出孟津县土壤水分循环特征和剖面动态特征。     

松嫩平原西部气候和土地利用变化对蒸散的影响

基于遥感数据,利用陆面能量平衡模型(SEBAL模型)反演了松嫩平原西部2001-2012年生长季16d日序数平均蒸散,分析了不同时期降雨和温度对蒸散的影响以及土地利用相互转化下蒸散的变化规律。结果表明:(1)2001-2012年间,松嫩平原西部生长季温度和降雨呈明显上升趋势,蒸散呈下降趋势;蒸散在日序数尺度上与温度和降雨显著正相关,在年尺度上与降雨显著负相关;非生长季11月至次年3月之间的降水和4月温度的升高有利于增加生长季初期(5月)蒸散量,而春末4月和5月的降水增加会降低生长季盛期(7-8月)的蒸散量。(2)松嫩平原西部不同土地类型多年生长季日均蒸散从高到低依次为:裸地、农田和草地;裸地、农田与草地相互转化主要发生在草地向农田、裸地向草地的转移;草地被人为开垦成农田初期蒸散较低,后期升高接近原生纯农田蒸散;而退耕还草后初期蒸散较高,后期降低且低于原生纯草地蒸散;草地退化为裸地后初期蒸散较低,后期升高接近纯裸地蒸散;而裸地恢复为草地后初期蒸散接近原生纯草地蒸散,后期降低并低于纯草地平均0.2mm/d。(3)气候变化和土地利用变化共同影响蒸散的趋势变化,其中草地受气候和土地利用变化同样程度的影响,而农田和裸地受土地利用变化的影响比气候变化大。     

甘肃张掖盆地区域蒸散量变化规律及其影响因素分析

表面能量平衡系统是应用卫星对地观测的可见光、近红外和热红外波段资料,结合实测气象数据或大气模式输出数据,根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量,从而估算地表相对蒸散的一种方法.本文将水文数据与遥感数据相结合,对张掖盆地1990-2004年间的区域蒸散量进行了估算,统计了区域蒸散的年际变化规律,并对其影响因素进行了分析.结果表明：张掖盆地的区域蒸散量呈逐年升高的趋势,这种增长趋势与黑河中游莺落峡、正义峡间的耗水量增加,张掖地区人口、GDP的增长及农田用地的增加有着良好的相关性.但最直接、最主要的因素为盆地耗水量.     

广西水稻、玉米、甘蔗生长期内需水模拟研究

在选择出适宜广西蒸散模式的基础上，利用广西物候资料及实验资料，确定了水稻、玉米、甘蔗生长期内逐旬作物系数，并计算了几种作物的平均需水量、极端最大需水量、极端最小需水量，为农业部门确定最佳灌溉期和合理的灌溉量提供依据。     

南方气候区草坪草需水规律试验研究

根据蒸渗仪试验实测资料,分别利用Penman-Monteith方法和Priestley-Taylor方法计算了参考作物蒸发蒸腾量,并利用农田水量平衡方程计算了草坪草实际蒸发蒸腾量,由此计算了草坪草作物系数,分析了草坪草作物系数的变化规律,构建了作物系数与观测期旬序数之间的回归关系模型.结果表明:利用Penman-Monteith方法和Priestley-Taylor方法计算的参考作物蒸发蒸腾量结果无显著差异,在气象资料缺少情况下,推荐使用Priestley-Taylor方法;基于Priestley-Taylor方法计算的草坪草作物系数在观测期内呈现先升后降的变化趋势;作物系数与观测期旬序数表现出较好的三次多项式关系,Priestley-Taylor方法可作为粗略推算草坪草作物系数的简便方法.     

农田水量平衡法和BP神经网络法预测土壤墒情的对比

以田间实测土壤体积含水率为标准,对以Penman-Montieth公式计算蒸散量ET为主的农田水量平衡法和以气象资料与作物叶面积指数为输入向量的BP神经网络法进行了土壤含水率预测对比研究,比较分析了这二种方法的预测精度。结果表明:农田水量平衡法比BP神经网络法的预测精度高。与实测值相比,前者的平均绝对误差、平均相对误差和均方差分别为1.04、4.84和1.245,而后者分别为1.06、5.08和6.657,二者的一致性指数CI分别为0.9505和0.9459。两种方法对土壤含水率预测值与实测值的拟合关系分别为y=0.7821x 4.7127(R2=0.8390)和y=0.7302x 6.1104(R2=0.8615),表明预测值与实测值的相关关系都达到了极显著水平,均可实现精度与实用的统一。     

山西三大盆地蒸散量的遥感研究

表面能量平衡系统是应用卫星对地观测的可见光、近红外和热红外波段资料,结合实测气象数据或大气模式输出数据,根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量,从而估算地表相对蒸散的一种方法。在水文地质、NOAA卫星及地面气象数据的基础上,对大同、忻州和临汾3个盆地的区域蒸散进行了估算,评价了区域蒸散的分布规律,并对其影响因素进行了分析。     

雅鲁藏布江流域实际蒸散量时空分布分析

本文以雅鲁藏布江流域为研究对象,探讨气候变化背景下实际蒸散量的时空变化特征,为水资源的合理开发利用提供科学依据.利用雅鲁藏布江流域1981~2013年的逐日气象资料,应用平流-干旱(AA)模型,在VB平台中[1],计算逐日实际蒸散量,并针对月、季、年不同尺度分析了实际蒸散量-时间变化规律以及不同季节和年实际蒸散量的空间分布.结果表明:雅鲁藏布江流域实际蒸散量年内变化呈单峰型,1~7月逐月增加,于7月份达到最大值,而后逐月减少,至12月达到最低值.流域多年平均蒸散量在713~923mm之间,中游地区蒸散量最大,下游地区蒸散量最小.流域实际蒸散量总体呈现增大趋势,变化率为8.97/(10a).     

称重式降水传感器测量误差变化研究

为研究自动气象站称重式降水传感器测量误差的变化规律,提出了一种通过依次添加砝码准确模拟降水量,从而实现现场校准的方法。对2019—2021年传感器现场校准数据进行统计,基于历史校准数据设计了一种计算称重式降水传感器偏离程度及其变化趋势的方法,根据历史校准数据得到传感器偏离程度变化模型。结果表明,现阶段传感器测量误差范围及观测数据质量整体受控可控,总体偏离程度为标准值的2.1%,且逐年增长0.1%。该研究可为气象传感器的测量误差预测、寿命预测提供参考。     

CALMET时空分辨率对CALPUFF模拟浓度场的影响

采用WRF输出的逐小时1 km分辨率预报风场作为CALMET诊断模式的输入, 生成不同时空分辨率的CALMET诊断风场, 耦合 CALPUFF得到逐分钟50 m分辨率浓度场, 在此基础上分析CALMET气象场时空分辨率对浓度场的影响, 并统计不同气象时空分辨率方案的计算耗时。结果表明, 当风向稳定且风速较大时, 较粗的时空分辨率亦能得到满意的风场和浓度场; 当风向转变且风速较小时, 时空分辨率对诊断风场和浓度场影响显著, 不同气象方案的浓度场差异可以高达40%; 风场转变期间, 当CALMET的时间步长大于30 min时, 加密气象网格会降低浓度场的模拟精度, 时间步长越长, 浓度场偏离越显著。综合考虑计算耗时和浓度场模拟准确性, 推荐在大气污染事故应急预警中采用10 min时间步长和400 m网格距的CALMET气象方案。     

CRU数据集在黑龙江省ET0计算中的应用

针对我国参考作物蒸发蒸腾量(ET₀)计算中存在的气象数据不易获取、现有作物需水量数据空间分辨率较低等问题,以黑龙江省为例,基于10 min分辨率的CRU CL 2.0数据集,采用FAO Penman-Monteith公式建立了适于计算区域ET₀的栅格模型,并应用黑龙江省14个气象站的实测气象数据对该模型计算成果进行了验证。结果表明:采用CRU CL 2.0数据计算区域ET₀是可行的,其计算结果与应用实测气象数据计算所得的ET₀符合较好,不仅可以细化我国ET₀和作物需水量研究成果,也为气象资料缺乏情况下的ET₀计算供了一种新的计算模式。     

太原市冬季气象条件对污染物PM10迁移扩散的模拟研究

利用CALPUFF和HYSPLIT模式,以太原一电厂为污染源,模拟了初冬时段PM10的扩散过程,在分析地形及复杂风场对污染物扩散的影响时,研究了PM10在典型气象条件下的迁移扩散.模拟计算结果表明:气象条件不利于污染物扩散,造成太原市区西部古交和万柏林间高PM10浓度区;同时,小静风条件下的局地环流造成市区PM10浓度较高.还探讨了利用模式结果和监测数据估算源项的方法,研究表明,数值模式可以用来进行大气质量模拟并进行污染源管理.     

地震预测滤波方法在生产井产量预报中的应用

准确的预测油气田生产井的生产动态变化,在油气田开发过程中极为重要。用地震勘探中的预测滤波模型,对华北油田南马庄马2断块油藏生产井的未来产量进行了预测。试算结果表明,用测滤波模型进行井的未来产量预测是有效的,并且从预测的结果中可以得到一些有益的启发。该模型与其它模型相比,具有算法简单、运算速度快、符合率高等特点。     

严寒地区无砟轨道温度场及轨道板温度梯度预估模型

严寒地区无砟轨道结构的温度荷载取值,是轨道结构设计及服役性能研究急需解决的关键工程问题。基于东北地区大连、沈阳、长春、哈尔滨四个主要城市的历史气象数据及热力学基本原理,建立了CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道-路基结构热力学模型,分析在不利气象条件下无砟轨道-路基结构温度场分布特征,拟合计算结果建立了轨道板最大正负温度梯度与气象数据关系预估模型,对东北严寒地区轨道板最不利温度梯度进行讨论。结果表明：CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道-路基结构内部温度垂向分布呈非线性,0.2米深度范围内,轨道板及路基的日温度变化幅度较为剧烈,在一日内承受正负温度梯度的交替作用,1.4m深度后路基的温度趋于平稳,变化幅度可以忽略;通过日气温温差、日太阳辐射总量、风速三个主要气象数据,可以较好的预估CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道轨道板一日内的最大正负温度梯度;轨道板的最大正温度梯度与日温差和太阳辐射总量成正比,与风速成反比,轨道板的最大负温度梯度与日温差、太阳辐射量及风速成正比。     

利用三维流场预测大气污染物扩散的方法研究

利用低空探空资料和地面气象资料，模拟三维流场时空变化规律，采用烟团轨迹模型对污染物分布情况进行了模拟．模拟结果表明，利用此方法可以较好地反映出低空各层流场的变化规律，明显提高了污染物地面浓度的模拟精度，其精度达到90％以上，较采用地面气象资料的模拟误差减少70％。     

旋风分离器内颗粒轨迹的计算方法

采用单颗粒动力学模型计算旋风分离器内颗粒运动轨迹,并由此可算出粒级效率。分离器内时均流场用实测流场的回归公式计算。计算结果表明,由该理论方法求得的分离效率与实测效率相吻合,而且入口气速越大,分离效率越高。紊流对小颗粒的运动影响显著,大颗粒则在时均流场和紊流流场中有近乎相同的粒级效率。运用该方法,通过大量的轨迹计算可以描述颗粒的分离过程,进而可对改进分离器的性能提供理论指导     

中高密度城市居住区热岛强度计算模型研究

基于城市热岛效应形成的物理过程, 采用解析法求解能量平衡方程, 构建城市热岛强度计算模型, 为考虑热岛影响的室外建筑热工设计参数修正提供基础模型。该模型包括城市地表能量平衡计算模块和城市冠层能量平衡计算模块两部分。同时, 采用全球城市热岛数据集以及西安、伯明翰、麦迪逊和巴塞尔的观测数据对模型进行验证, 结果表明, 城市地表能量平衡计算模块在郊区自然下垫面(RMSE<1℃)和城市建成区下垫面(RMSE<3.2℃)都具有较高的精度; 城市冠层能量平衡计算模块的计算精度较高(RMSE<1.5℃), 与同类型模型的计算精度相近, 并与实测结果有很好的一致性。采用观测数据验证城市热岛强度计算模型构建过程中仅保留一阶项的合理性(RMSE<0.7℃)。敏感性分析结果表明, 城市下垫面参数的敏感性受气候条件影响; 气象要素中, 风速的敏感性最高。     

兰州东部地区冬季风场温度场模拟

采用地形追随坐标系下具有 1.5阶精度的三维准静力模式 ,模拟兰州东部地区的风场和温度场 .模式以地转风资料和系留资料为初始输入 ,根据简化的湍流能量闭合方案进行参数化处理 ,运用地表能量平衡方程预报地表温度 ,考虑了地形影响和人工热源作用 .模拟结果与实际观测资料进行对比 ,位温廓线和风速廓线与实际的变化趋势基本一致 ,模拟的地面流场和垂直温度场基本反映出本地区冬季的流场及温度场特征 .模式技巧的统计检验表明该模式的模拟效果较好 .