*辽宁半干旱及半湿润地区ET0时空演变规律研究

为了研究气候变化条件下辽宁省ET₀的变化特征,本文以辽宁省56个站点1954-2016年的气象数据为基础,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式对该地区的ET₀进行推算,并利用干旱指数综合分带法,将辽宁省分为半干旱地区和半湿润地区,并在半干旱和半湿润地区分别选择4个气象站,对其ET₀的时空变化特征进行分析。结果表明：全省多年平均ET₀大致呈下降趋势,但该趋势不明显,倾向率仅为－0.0001mm.10a;全省1954-2016年日均ET₀的多年平均值为2.382mm,日均ET₀在(2.380±0.300)mm的范围内波动。8个站点中喀左站、朝阳站、康平站、桓仁站、沈阳站和鞍山站ET₀呈极显著下降趋势,阜新站和大连站呈显著上升趋势。对ET₀的年际变化影响较显著的气象因素是相对湿度、日照时数。     

基于天气预报的参考作物腾发量预报方法比较

以常州站点为例,收集了2000—2017年历史气象观测数据和2011—2015年历史天气预报数据,以FAO56-PM公式的估算结果为对照,分别对Hargreaves-Samani模型、多元回归模型与傅立叶分析模型进行率定和验证,并以2016-04-21至2017-10-24逐日1～7 d天气预报数据为依据,分析评价3种率定模型的ET0预报精度。结果表明:率定后的MR模型在1 d、4 d、7 d预见期的平均绝对误差为0. 751 mm/d,准确率为87. 2%,预报精度均优于HAR模型与FA模型;均方根误差除在3d预见期时略高于HAR模型外,其他预见期均最小。考虑到天气预报准确率随预见期增加而降低,建议预见期不宜大于3 d。进一步在季节尺度下的精度比较显示,MR模型在各季节1～3 d预见期的预报精度均高于HAR模型与FA模型,总体预报精度最高。因此,建议采用MR模型对常州站点进行ET_0预报。     

基于改进的BAS-BP神经网络的参考作物腾发量预测

针对求解参考作物腾发量时较多关联性强的气象因素以及BP神经网络自身的局限性,通过平均影响值法(mean impact value, MIV)和SPSS软件对相关参数进行降维筛选,并通过改进后使用非线性递减步长的天牛须搜索(nonlinear decreasing beetle antennae search, NDBAS)算法优化BP神经网络来进行预测,同时建立基于BP神经网络、BAS-BP神经网络的预测模型进行对比分析。结果表明,NDBAS-BP模型的决定系数R²为0.885 8,优于另外两个对比模型;且其平均绝对误差M_AE为0.358 7 mm/d,低于BAS-BP和BP模型的0.398 1和0.379 7 mm/d。3种模型中,NDBAS-BP模型的R²值最大,M_AE最小,证明NDBAS-BP模型的预测精度更加接近真实数据。     

海河流域50年来参考腾发量的时空变化规律及其影响原因

根据海河流域34个站点1957—2007年逐日实测气象资料,结合旋转正交函数(REOF)、参数t检验法和Mann-Kendall检验方法对海河流域参考腾发量(RET)及其相关的4个气象变量(平均气温、风速、相对湿度和日照时数)的时空演变特征进行了分析,在此基础上,分析了RET对气象变量的敏感性,定量评估了气象变量对RET变化的贡献程度,探讨了影响RET变化的可能原因.结果表明,过去50年,海河流域59%的站点RET呈现显著下降趋势,主要分布在东部平原区,呈现显著上升趋势的站点主要分布在西部山地区.依据REOF分析结果,海河流域可以划分为3个区域:西部区、北部区和东部区;北部区和东部区的RET都呈现出显著的减少趋势,而西部区则呈现出显著的增加趋势;相对湿度是对RET最敏感的气象变量,风速和日照时数次之,平均气温对RET的敏感性最小;海河流域西部区RET的增加主要是由该区域显著减少的相对湿度所引起的,而北部区和东部区显著下降的风速和日照时数是导致这两个区域RET减少的主要原因.     

韩江流域参考作物蒸散量时空变化及其影响因素

基于韩江流域12个气象站点1961—2013年的逐日气象数据,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),并利用Mann-Kendall检验、Kring插值、Pearson相关分析和敏感性系数等方法分析了韩江流域ET0的时空变化特征及其影响因素. 结果表明：(1)近53年来,韩江流域多年平均ET0为1 121.96 mm,整体呈下降趋势,速率为0.39 mm/a,在1967年左右发生突变. 全流域ET0的年内变化较为明显,夏季的贡献最大,占到全年的37%;年均ET0以广东最多,江西最少. (2)空间上,韩江流域ET0呈现“自东南向西北逐渐递减”、“三高一低”的分布格局,即韩江上游梅江源头地区、韩江三角洲以及梅潭河流域为明显的高值区,而汀江上游地区的值相对较低;四季ET0的空间分布与年高低值的分布格局基本一致. (3)韩江流域ET0对相对湿度呈负敏感性,对平均气温、日照时数和平均风速呈正敏感性,对相对湿度最为敏感,其次是平均温度,对日照时数和平均风速的敏感性相对较小. (4)风速的下降是该流域ET0减少的主要原因,其次是相对湿度. 本文为山区流域水循环研究奠定了一定的基础,可为区域水资源评价与管理提供参考依据.     

西藏参考作物蒸发蒸腾量的空间分布规律

根据西藏高原区38个气象站自建站到2006年的逐日气象观测资料,采用FA056标准Penman—Monteith公式计算各站逐日参考作物蒸发蒸腾量（ET0）。利用软件Golden Software Surfer8．0空间分析功能,得到西藏高原区四季ET0均值、极值ET0均值、干湿季ET0均值和年ET0均值的等值线灰度图,重点分析了全区各种ET0均值的空间分布特征。分析结果表明：西藏高原区各种ET0均值的高、低值中心空间分布各有差异;西藏高原区各种ET0均值均具有东部和中南部高、东北部和东南缘低的空间分布规律;多年平均气温、平均风速和平均相对湿度等主要气象因子共同作用导致了西藏高原区各种ET0均值呈现三个ET0高值中心。     

半干旱半湿润地区流域产流模型分析与比较

根据半干湿地区的特点，介绍并分析了流域综合产流模型，将它与蓄满产流模型在模型的建立上进行了分析和比较；并把这个模型应用到半干湿的文峪河流域，使之与蓄满产流模型的计算结果进行比较，结果表明：流域综合产流模型从结构和应用上更适合于半干湿地区；究其原因：综合产流模型所描述的产流规律是超渗与蓄满的结合，降雨率大于入渗率便产流，随着入渗量的累计，又使得流域逐渐蓄满。     

普洱市近59a参考作物蒸散量时空变化特征

利用普洱市地面气象观测站1959～2017年逐日气象资料,采用FAO 56-Penman-Monteith(FAO-PM)法、距平分析、回归分析和地理信息技术研究了普洱市参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration, ET_0)的年代际、年际和年内不同时间尺度下时空变化特征。结果表明:普洱市平均ET_0年代均值2011～2017年最大,为1 196.2 mm,1959～1960年最小,为1 101.0 mm;ET_0年代均值高值区在普洱西部南侧,低值区在普洱西部西盟北侧、北部景东以北及东南部江城东部边缘。普洱市各气象站ET_0年际变化均呈波动性上升趋势,其中西盟站平均ET_0年值年际波动最大,江城站ET_0年值年际波动最小。多年平均ET_0年值空间分布景东、江城、澜沧以西北地区较小,孟连和澜沧的南部较大。各气象站ET_0季节均值春季最大,夏季次之,秋、冬季逐渐减小,各气象站多年ET_0月均值的变化趋势基本一致,曲线均为双峰型,最高峰值出现在4、5月,第二峰值出现在8、9月。     

陕西地区参考作物蒸发蒸腾量空间分布特征

根据FAO提供的Climate Information Tool获取陕西省地理网格各节点的多年月平均气象数据,通过对代表站点采用Penman-Monteith公式计算了陕西省历年各月参考作物蒸发蒸腾量ET0,分析得出:陕西地区参考作物蒸发蒸腾量月际变化比较大,6月至8月的ET0总和在全年中占的比例较大,约为50%左右;并绘制列陕西地区多年平均各月ET0等值线图,发现陕西地区的参考作物蒸发蒸腾量ET0整体变化趋势由西南向东北逐渐增加。     

基于云模型的中国参考作物蒸散量时空分异特征

为了深入分析中国参考作物蒸散量(ET_0)的时空分异特征,利用中国843个气象测站1951-2014年的观测资料,采用FAO—Penman-Monteith(98)公式计算ET_0.依靠处理定性概念与定量描述不确定转换的云模型,研究了ET_0时空分布的均匀性和稳定性,并对ET_0在月、季、年及空间上的变化特性进行了分析.结果表明ET_0年际变化呈现逐年波动式的下降趋势,整个区域的ET_0以-1.72 mm/10 a的倾向率逐年下降;ET_0年际变化表现为单峰型,11月到次年3月分布较均匀、稳定,4—8月较为离散、不稳定;ET_0四季分布差异明显,夏季最大,春季次之,秋、冬季最小;秋、冬季ET_0分布较春、夏季更均匀、稳定;时间尺度越大,均匀性和稳定性越低.中国ET_0在空间上总体呈现由东北地区向西北地区递增的趋势,西南南部和华南地区相对较高.与时间分布相比,空间分布上较不均匀、不稳定,说明时间变化较为连续,空间变化较为离散.     

半湿润半干旱流域降雨径流关系及下垫面相似性

以半湿润半干旱地区的5个流域为研究对象,建立并综合各流域降雨径流相关图,发现其中3个地理位置相距较远的流域可以采用一个共同的降雨径流关系图描述,误差在许可范围内且精度等级在乙级以上。采用相似性指标、相对均方根误差和地形指数分布曲线综合定量评价流域的下垫面条件,发现这3个流域的下垫面条件较为相似。结果表明,下垫面条件较为相似的流域,尽管地理位置相距较远,仍可以用一个共同的降雨径流相关图描述;相对均方根误差和地形指数分布曲线更适用于评价半湿润半干旱流域下垫面条件的相似性。     

参考作物蒸散量的变化特征研究

为了分析西宁参考作物蒸散量(ET0)的变化特征,采用Penman-Monteith(P-M)公式,计算年及四季的ET0值并进行了影响因素分析。结果表明,西宁地区ET0的年际、年内变化呈下降趋势,且趋势显著;ET0年内分布为6月份达到最大值,12月份达到最小值;西宁地区的ET0与平均温度、风速、日照时数呈显著正相关,与降水和相对湿度成显著负相关。这说明ET0值受各种因素的综合影响。     

线性回归分析在水稻腾发量中的应用

通过建立回归模型,利用回归分析对水稻腾发量进行预测,并采用逐步回归筛选变量法对模型进行了优化.     

京津冀地区城市绿色空间与生态环境质量时空演变规律探讨

未来城市发展更加需要依托城市群这一载体,区域生态环境的变化是其能否保持可持续发展的重要基础。基于2000-2020年三期MODIS遥感数据,通过划分城市绿色空间及构建遥感生态指数RSEI模型,辅以趋势分析等方法,定量分析城市化背景下京津冀地区土地生态环境的时空动态变化和演变规律。结果表明：1)京津冀地区主要绿色空间为中、高植被密度区并呈逐年增加的趋势。随着城市灰色空间以及人造绿色空间增加,转换为无植被覆盖区和低植被覆盖区的面积占13.58%;2)植被密度整体呈上升趋势并可划分为3个梯度,第一梯度为张家口、承德和保定3个城市,占整个上升区的61%,植被密度减少的转换类型主要存在于较高城市化水平的城市;3)研究区东部和南部生态状况改善明显,中西部、北部以及部分城市中心呈缓慢下降趋势,不同绿色空间生态指数发生正向转换时生态状况呈提升状态,发生负向转换时生态状况呈下降趋势,下降速率(0.038 5/a)高于提升速率(0.026 1/a).研究结果可以为京津冀地区合理发展和科学治理绿色空间提供科学数据和理论依据,对区域经济、社会和环境的可持续协调发展具有实践意义。     

济南市降水特征时空演变规律分析

以济南市为研究对象,采用中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集中的降水数据,基于Mann-Kendall检验法和Sen‘s坡度法,对济南市各区域1979-2015年城区、山区及平原区域降水特征的时空演变规律进行了分析.结果表明: 1)1979-2015年济南市年平均降水量为643.4mm,丰水年与枯水年常交替出现,年际变化幅度大,年平均降水量呈波动型增长,但增长趋势并不明显; 2)济南市年降水量空间分布呈由西南向东北阶梯型递减的特征,且其分布特征与地形关系密切,南部山区降水普遍大于北部平原地区,空间分布极不均匀; 3)济南市夏季降水集中,约占全年降水量的60%以上,且紧邻主城区的南部山区夏季降水量高达494.6mm,故主城区遭受山洪灾害的风险较大; 4)近37年济南市平原区和主城区汛期降水量呈增加的趋势,山区汛期降水量有所减少,但降水量变化程度不显著.      

深圳市降水特征时空演变规律分析

采用中国区域地面气象要素数据集中的降水数据,基于Mann-Kendall检验法、Sen's坡度法、Morlet复小波分析法并结合极端降水指标,对深圳市1979—2015年降水量的时空演变规律进行了分析.结果表明:1)1979—2015年深圳市年平均降水量为1 841.28mm,最大主周期为10a,呈现不显著减小趋势.年降水量表现出西多东少、南多北少的空间分布特征.2)西部城区夏季降水和东部郊区相近,春、秋、冬季降水多于东部郊区,且汛期和非汛期降水量都多于东部郊区.3)极端降水时间和雨量南部多于北部、中西部地区多于东部,且极端降水整体呈现降水历时变短、场次降水强度变大的趋势,西部城区表现更为显著.4)西部城区年降水量、汛期降水量和极端降水指标都呈现不显著增加趋势,而东部郊区呈现不显著减小趋势,表现出一定的雨岛效应.     

云南省经济作物地理集聚的时空演变研究

利用1990-2013年数据测算了云南省主要经济作物生产的区位基尼系数、Global Moran's I指数和Local Moran's I指数,分析云南省经济作物生产的集聚程度及时空格局演变特征.结果表明:(1)经济作物生产集聚程度较高,县域尺度集聚特征明显.(2)不同农作物集聚程度差异较大,呈逐渐增强的趋势.(3)经济作物集聚生产在空间上呈正相关性,总体上出现增强态势;油料、水果生产的县域关联程度大幅上升,甘蔗、茶叶生产的县域关联程度在波动中上升,而烤烟生产的县域关联程度急剧下降.(4)云南省经济作物生产形成高-高集聚空间模式:油料生产集中于罗平和腾冲,以罗平为核心的滇东区域形成高-高集聚区;甘蔗生产高-高集聚区分布在临沧、德宏县区;烤烟生产不断扩散,但仍以曲靖各县市为主,并形成高-高集聚区;茶叶高-高集聚区分布在临沧、西双版纳和普洱地区;水果生产分布广泛,但大规模集聚生产主要集中在红河州南部和西双版纳地区.     

三江源地区干旱指数时空演变及成因分析

基于1966—2017年三江源区11个气象台站的逐日气象资料,运用彭曼公式(Penman Monteith)计算潜在蒸散量(ET0)并进一步分析干旱指数(aridity index,AI)对于气候因子的敏感性.结果表明:三江源地区1966—2017年干旱指数总体呈明显下降趋势(0.1/10 a),年均值为1.76,属于半干旱区;研究区5年的干旱指数距平值于1990年后为负值,表明该区域气候于1990年后趋于湿润化,Mann-Kendall突变检验结果表明干旱指数分别在1988年和1992年发生突变;根据干旱指数的空间分布特征,将三江源区划分为东南湿润区、中部半湿润区和北部干旱区,其余大部分地区属于半干旱区和半湿润区;干旱指数对日照时数和相对湿度响应较为敏感,敏感系数分别为9.3和6.4,但对平均温度极为不敏感.相对贡献分析结果表明,三江源地区的干旱指数主要受相对湿度和平均风速的控制.     

遥感技术和SEBAL模型在干旱区腾发量估算中的应用

陆地表面的腾发量分布具有很大的空间变异性,而传统方法只能进行点上的计算。为反映表面腾发量的空间特征,引入遥感技术和SEBAL(surface energy balance algorithm for land)模型。遥感技术能够方便、快捷地获取地面信息,而SEBAL模型则利用Landsat TM/ETM影像获取的遥感信息计算区域腾发量。该文在SEBAL模型的基础上,针对具体研究区域的客观情况进行参数改进,在ERDAS软件支持下,计算获得了研究区域地面反照率、地面温度以及各能量分量的空间分布。结果分析表明,参数改进后模型计算过程简捷,结果基本合理,具有广阔的应用前景,尤其对于缺乏观测资料的地区,更是一种行之有效的方法。