雅鲁藏布江流域潜在蒸散量计算方法

文中用NOAA数据、DEM数据结合实测气象数据对Penman公式进行修正,再用修正后的Penman公式计算雅鲁藏布江流域潜在蒸散量。方法上,把气象与水文站点点数据如气温、总云量、风速、水汽压、地面温度、相对湿度、日照百分率等用遥感软件转换成流域面上的栅格数据,并使其投影与NOAA数据一致,在DEM的支持下,用修正的Penman公式计算出流域面上的潜在蒸散量。验证流域潜在蒸散量需要把流域站点20 cm口径的蒸发皿蒸发量转换成大型蒸发池蒸发量。结果表明,流域大部分站点的潜在蒸散量计算精度在75%以上。     

分布式模型在流域蒸散模拟中的应用与验证

本文根据四川杂谷脑河流域上游地区1989—2000年的气象站常规观测数据，应用分布式模型方法，考虑流域的空间异质性及时空变异性，选择离散单元格尺度为500m，时间步长为1d，采用Penman—Monteith公式的改进形式，估算流域多年平均潜在蒸散量的时空分布；结合流域下垫面特点，估算逐日实际蒸散量的时空分布；并将模型模拟的多年平均值与研究区同期水量平衡法计算结果相比，相对误差＋3．47％且时空分布合理。本研究为流域分布式降雨一径流模型提供了可靠的实际蒸散量模拟方法。     

近55年贵州省潜在蒸散量变化特征及影响因子分析

为了解贵州省潜在蒸散的变化特征及影响影子,根据1961-2015年贵州省80个气象观测站的常规观测资料,采用Penman-Monteith公式、回归分析、Mann-Kendall检验分析和GIS空间分析等方法,计算并分析了贵州省潜在蒸散量及其变化特征和影响因子。结果表明:近55年来贵州省ET_0呈下降趋势,空间上总体呈现出南高北低,西高东低,由西南向东北递减的变化趋势;除平均风速外,平均温度、最高温度和相对湿度与ET_0均极显著相关性。     

河北省潜在蒸散量与水分盈亏量时空动态特征分析

研究区域潜在蒸散量的时空动态特征可为地区农作物合理种植及农业科学灌溉奠定理论基础。在全球变暖、蒸散速率不断加快的背景下,利用河北省12个气象站的实际气象观测资料,采用Penman-Monteith公式计算了河北省1967—2019年的潜在蒸散量（ET₀）和水分盈亏量（K）,并对其时空动态变化特征进行了分析。在此基础上,引入Morlet小波函数分析法对河北省53年的ET₀和K进行周期分析。结果表明,研究时段内ET₀存在明显的地带性特征,其总体呈上升趋势,而K呈下降趋势。各个季节的蒸散量变化存在一定差异性,其中春、秋、冬季ET₀呈上升趋势,而夏季呈下降趋势。水分盈亏周期在35 a震荡最为明显,季节尺度上夏、秋两季震荡幅度较大。因此,河北省季节特征的明显变化对水分盈亏量影响很大。研究结果可为河北省农业节水和种植结构调整提供切实可靠的理论依据。     

三种通过常规气象变量估算实际蒸散量模型的适用性比较

为了分析比较3种通过常规气象变量估算实际蒸散量模型的适用性,采用无量纲化分析方法将基于互补相关理论的平流-干旱（简称AA模型）模型和Granger模型与Katerji和Perrier提出的通过气象变量确定表面阻力进而直接估算实际蒸散量的PenmanMonteith(PMKaterji)模型转化为类似的可比形式,即将实际蒸散量与Penman潜在蒸散量之比(蒸散比)表示为Penman潜在蒸散量中辐射项所占比例的函数。3种模型分别采用不同的函数形式,通过对函数特性的分析发现, AA模型适用于既不非常干燥和也不非常湿润的环境,计算的实际蒸散量在干燥的环境下偏小,而在湿润的环境下偏大;Granger模型在蒸散比变化范围较大都适用,并且在一般湿润状况下与AA模型近似等价;PMKaterji模型在蒸散比变化范围较大时模拟效果不好。通过干旱(黑河试验沙漠与戈壁站)与湿润(淮河试验安徽寿县站)两种状况下的实测数据的对比分析验证了理论分析的正确性。     

江西省潜在蒸散量模型适用性研究

为找出适用于江西省的潜在蒸散量(ET₀)简化计算模型,在仅有温度资料下得出精度最高的模型,本文以区域内南昌、南城、赣州、景德镇和吉安5个站点1961～2017年的逐日气象资料为基础,计算Penman-Monteith(PM)模型、极限学习机(ELM)模型、支持向量机(SVM)模型、随机森林(RF)模型、M5树(M5T)模型和Hargreaves(HS)模型的逐日ET₀数据,结果表明:ELM模型ET₀日值拟合方程斜率为0.973～1.151,与标准值"1"最接近,月值与PM模型标准值拟合效果最高,5个站点RMSE为0.331～0.457mm/d,而R²和E_ns分别达到了0.945～0.969和0.944～0.969,误差最低而一致性最高,综合表明ELM模型精度最高,可作为江西省ET₀计算的标准模型使用.     

汉江上游流域潜在蒸散量敏感性分析

为研究全球变暖背景下汉江上游流域潜在蒸散量的变化特征,根据汉江上游流域1960—2015年汉中、石泉和安康3个气象站的逐日实测气象数据,采用彭曼-蒙蒂斯方程计算逐日潜在蒸散量ET_0。应用敏感性公式计算ET_0对5个主要气象因子的敏感系数,并结合气象因子的多年相对变化分析ET_0变化成因。结果表明:受太阳周年运动及地形等地理要素的共同影响,汉江上游不同气象因子及ET_0的年内分布不一;汉江上游ET_0对相对湿度最为敏感,各气象因子年敏感系数多呈显著下降趋势,敏感程度均达到"中"以上等级;ET_0同气象因子表现出复杂非线性关系,日照是汉中站ET_0变化的主导气象因子,石泉和安康站ET_0变化的主导气象因子是相对湿度。     

黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析

为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。     

三门峡库区芦苇湿地蒸散量及其影响因子分析

根据三门峡库区长时间序列气象观测数据,采用FAO推荐的标准化Penman-Monteith公式,对库区湿地优势种群芦苇的实际蒸散量ETc进行了估算,分析了芦苇湿地蒸散量的年内和年际变化规律,并对影响芦苇湿地实际蒸散量的主要环境因子进行分析。结果表明:夏季三门峡库区芦苇湿地的实际蒸散量较大,冬季较小,在6月达到年度最高值,为190.17 mm;库区多年平均(1957—2010年)芦苇湿地实际蒸散量为1 056.59 mm,54 a中最高为1 278.23 mm(1959年),最低为818.05 mm(1984年);库区湿地ETc与各环境因子之间存在多元线性回归关系。     

河北省潜在蒸散量时空变化特征及气候影响因素

潜在蒸散量是确定作物需水量的重要依据和基础,准确估算和科学分析其气象影响因素,对于优化调整农业种植结构及合理配置水土资源具有重要意义。根据河北省及相邻行政区内24个气象站点1960-2016年的逐日气象数据,采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0),利用敏感系数和贡献率对ET0变化的气候影响因素进行分析,结果表明:近57年来河北省ET0多年平均值为1 095.70mm,整体呈显著下降趋势,平均下降幅度为-8.91mm/(10a);ET0年内变化率夏季最高,冬季最低;ET0空间分布大致自西向东呈半环状递减趋势,四季与年尺度格局基本一致。河北省年平均ET0对相对湿度表现为负敏感,对其他气象因子表现为正敏感。ET0年变化对各气象因子的敏感程度依次为相对湿度>最高气温>平均风速>日照时数>平均气温>最低气温,其变化对气象因子的敏感性存在空间差异。平均风速是河北省ET0全年及春、秋、冬三季变化的主导因子,日照时数为夏季ET0变化的主导因子。空间分布上,西北部地区ET0变化的主导因子为平均气温,东北部地区为日照时数,中南部及沿海地区ET0变化的主导因子为平均风速。该研究成果可为水资源的优化配置及区域干旱评价提供一定的理论支撑。     

寒区湿地实际蒸散发动态特征及影响因素研究

为了解寒区湿地实际蒸散发(ETa)过程,有效利用水资源,基于哈尔滨金河湾湿地2015年8月-2016年7月涡度相关系统通量观测数据,分析了不同时间尺度下ETa变化规律及影响因素。研究期间年ETa为660mm,日最高值达8.1mm/d,夏季(3.4mm/d)最高,春季(2.3mm/d)、秋季(1.4mm/d)次之,冬季(0.1mm/d)偏低且变化平稳。5月生长期作物系数(Kc)由0.95增加到1.18左右,6月-8月中旬稳定期Kc在1.05~1.18之间,8月下旬-9月枯萎期Kc由1.05减小到0.85左右。影响ETa的主要气象因素为净辐射和饱和水汽压差。不同时间尺度下ETa与气象因子相关性略有不同:净辐射和水汽压差与ETa的相关性在两个尺度上均很显著,但30min尺度净辐射与ETa的相关性更高。温度与ETa的相关性在两个尺度上基本一致,高温促进ETa蒸散发而低温抑制ETa蒸散发。日尺度上空气湿度与ETa在秋、冬季相关性明显,30min尺度上春、冬季相关性明显。风速与ETa仅在30min尺度上夏、秋季有一定的相关性。     

基于Budyko理论的北京地区实际蒸散发估算及特征研究

为了探究近些年北京地区实际蒸散发的时空变化特征,采用基于Budyko理论的傅抱璞经验模型,对北京地区1980-2016年实际蒸散发进行了估算;并根据Mann-Kendall趋势分析、相关分析等方法,对研究区实际蒸散发的时间变化特征、空间格局以及影响因素进行了探讨;为提高傅抱璞经验模型在研究区的适用性,依据北京地区历史时期水文气象数据,结合水量平衡法对该模型参数进行了校准和验证。结果表明:优化参数后的经验模型在研究区具有较高的模拟精度,且适用性较强;北京地区多年实际蒸散发均值为447 mm;时间尺度上,呈不显著的下降趋势;空间上,表现出明显的空间异质性,其中,蓟运河山区的蒸散发最大,其次为潮白河流域东部;实际蒸散发的这种时空变化特征与区域降水量密切相关。     

近30年来白洋淀流域平原区地下水位动态变化及原因分析

白洋淀流域平原区是华北平原的农业高产区域,灌溉用水主要靠开采地下水。近几十年来,白洋淀地下水位下降严重,在1974年-2007年。该区域地下水埋深以平均每年0．51m的速率下降,1980年以后下降速率明显加速,在2000年-2007年年均下降速率达到了0．99m。引起地下水位持续下降的主要原因是地下水超采严重,且用水高峰期遭遇枯水期,尤其体现在1980年以后年降水偏枯．同时社会经济用水量维持在高峰阶段。低效的农业用水模式及地下水超采已经严重制约了白洋淀地区水资源的可持续利用。     

白洋淀水体氮、磷和重金属的变化特征及影响因素

为了探讨白洋淀水体污染的变化特征和来源,利用多元统计方法对白洋淀湖水中离子、营养盐（氮、磷）和重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb及Zn）进行研究,分析其时空变化,并揭示其影响因素和主要来源。结果表明：白洋淀湖水水化学类型包括HCO₃-Ca·Mg和SO₄·Cl-Ca·Mg,湖水总氮、Cd、Cr、Cu、Pb及Zn的平均值均高于V类水质限值。近20年来湖水总氮和总磷的平均值均呈现波动性下降,而两者无明显相关性,主要受气候和人类活动的共同影响。在空间上,淀内湖水营养盐和重金属表现出西部地区高、东南地区低的特征,多元统计分析进一步证实流域府河携带的污染物质是白洋淀水体氮、磷和重金属的主要来源,也是影响其空间变化的主要因素,但淀内不同地区的人类活动对湖水中N、P、Pb及Cr的影响也不可忽视。     

Uncertainty analysis of actual evapotranspiration reconstructed with GRACE gravity satellite data in the Jinsha River BasinEI北大核心CSCD

通过GLDAS数据对GRACE重力卫星水储量数据进行降尺度处理,采用水量平衡方程重构了金沙江流域2007—2016年25个子流域月实际蒸散发数据,采用拉丁超立方抽样法确定各水量平衡参数的不确定性,并对各参数和实际蒸散发进行不确定性分析。结果表明:抽样样本数为415时,抽样结果较好,各参数中降水量的不确定性变化范围最大,水储量变化次之,径流深最小;金沙江流域年均实际蒸散发不确定性变化范围为46.02~146.19 mm,空间分布总体上表现为自西向东、自北向南逐渐增大的趋势,信噪比分布与不确定性分布有一定的相似性;在年、季节尺度下,流域内不同土地利用类型的实际蒸散发不确定性由大到小排序均为林地、灌丛、农田、草地、其他占地类型;实际蒸散发不确定性在季节上呈现出差异性,夏季不确定性变化范围最大,冬季最小。     

黄河流域1961—2012年蒸散发时空变化特征及影响因素分析

基于黄河流域1 500个0.25°×0.25°网格,应用可变下渗能力模型VIC-3L计算1961—2012年黄河流域水文过程,获得日尺度的实际蒸散发量和潜在蒸散发量数据。运用Mann-Kendall趋势检验方法和Budyko水分能量平衡公式,分析了实际蒸散发量、潜在蒸散发量、蒸散发率和干燥指数的时空变化趋势及蒸散发受水分能量供应条件限制情况。结果表明:总体上实际蒸散发量和潜在蒸散发量呈减小趋势,其中潜在蒸散发量减小趋势显著,但在流域不同区域的增减趋势不同;蒸散发率和干燥指数的变化不明显;黄河流域上游蒸散发主要受能量供应条件限制影响,而中下游受水量供应条件限制影响较大。     

陕西省潜在蒸散发的敏感性及变化成因分析

潜在蒸散发(ET_0)是准确估计作物需水量和合理制定农田管理制度的重要参考依据,分析其对气象要素的敏感性对评估区域陆地水资源利用效率具有重要意义。根据陕西省1955-2015年的20个气象站的逐日实测气象数据,利用Penman-Monteith方程计算逐日ET_0,应用敏感性公式计算ET_0对最高气温、最低气温、相对湿度、平均风速、日照时数等5个关键气候要素的敏感系数,探究敏感系数的时空分布规律及变化趋势;并结合气象要素的多年变化定量分析的变化ET_0成因。结果表明:(1)ET_0对气象要素的敏感系数年内变化幅度依次为:相对湿度日照时数最低气温风速最高气温。(2)陕西省年均ET_0对气象要素的敏感程度均在"中"等级以上,相对湿度最为敏感;年际敏感系数显著增减变化趋势南北差异大,且空间分布特征表现不一。(3)ET_0与关键气候要素之间呈现的复杂非线性关系,使各气象站ET_0变化的主导气象要素也不尽相同,存在明显空间差异。     

近40年丹江口库区潜在蒸散量变化特征及影响因素

全球气候变化背景下,丹江口库区潜在蒸散量变化特征对于南水北调中线水源区水循环研究及水资源评估具有重要意义。应用Penman-Monteith蒸散模型估算潜在蒸散量,分析近40年丹江口库区潜在蒸散量和干燥度指数时间变化规律,研究结果表明:(1)丹江口库区年降水量呈波动减少趋势,年均值839.9mm,其中年降水量、雨季和旱季降水量分别以14.3mm/(10a)、4.5mm/(10a)和9.0mm/(10a)的速率减少;(2)丹江口库区年蒸散量呈波动增加趋势,年均值860.0 mm,其中年蒸散量、雨季和旱季蒸散量分别以12.2 mm/(10a)、10.2 mm/(10a)和2.9mm/(10a)的速率增加;(3)丹江口库区干燥度指数呈波动增加趋势,年均值1.07,其中年干燥度指数、雨季和旱季干燥度指数分别以0.02/(10a)、0.07/(10a)和0.31/(10a)的速率增加;(4)潜在蒸散量与干燥度指数和相对湿度呈显著负相关性,与平均风速和日照时数呈显著正相关性,与温度相关性不显著。近40年来,由于降水量减少和蒸散量增加,丹江口库区气候有向干旱化演变的趋势。     

呼和浩特盆地地下水化学特征及成因

在水文地质调查和样品采集分析的基础上,采用描述性统计、离子比例系数、Piper三线图、Gibbs图及剖面Schoeller图等方法对呼和浩特盆地地下水展开了系统研究。研究结果表明:(1)地下水化学成分形成过程明显受到地形地貌和地下水赋存条件的控制。山前冲洪积扇前缘的潜水与承压水主要受碳酸盐和硫酸盐的风化溶解作用影响,以HCO_3-Ca·Mg型地下水为主;而最终至冲湖积平原中心,蒸发浓缩过程和阳离子交替吸附过程成为水化学成分主控因素。(2)由冲湖积平原边缘至中心,水化学类型快速演变,阳离子经Ca·Mg·Na型过渡为Mg·Na型、Na·Mg型并最终以Na~+占绝对优势,而阴离子则由HCO_3·Cl型、Cl·HCO_3型、Cl·SO_4型最后演变为Cl型。(3)在地表水系和灌区附近,混合效应明显改变了地下水化学成分。此外,人类活动的影响同样不可忽视,在人口密集区及主要农业区周边出现高氮地下水,甚至导致Cl·NO_3型水形成。