基于LAI的PM蒸散发计算模型及应用

采用空间分辨率为8 km×8 km、时间分辨率为15 d的美国航空航天局(NASA)全球监测与模型研究组发布的卫星GIMMS/NDVI数据,反演了褒河流域叶面积指数(LAI)的空间分布,引入基于LAI的Penman-Monteith模型,模拟了褒河流域蒸散发能力的时空分布,分析比较了不同植被覆盖下蒸散发能力的变化规律。结果表明:褒河流域植被蒸腾作用强于土壤蒸发,并且不同的植被覆盖对蒸散发能力的大小和时间分布有着显著的影响。     

基于气象因子敏感性的参照蒸散发简化计算模型

Penman-Monteith（P-M）参照蒸散发计算模型参数众多,对于实测资料匮乏地区,难以适用。基于四川若尔盖湿地1980~2007年的月值气象数据,利用单因子分析法,并结合DAAG共线性诊断、残差标准差、F检验和t检验,对影响该地区参照蒸散发的气象因子的敏感性进行分析可知,按敏感性大小排序依次为最高气温、日照时数、最低气温、最大相对湿度、最小相对湿度及风速。运用多元线性逐步回归法,建立了由各气象因子构成的参照蒸散发的优化计算模型。利用P-M计算结果作为参照值,对所构建模型进行了验证。结果表明,该优化计算模型有效可行,可替代P-M模型计算若尔盖湿地蒸散发量。      

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。     

黔中地区潜在蒸散发的时空变化及对土地利用变化的响应

土地利用变化对潜在蒸散发的影响是水文等相关领域研究的热点问题.基于黔中地区1995-2015年气象数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散发(ET0),同时利用1995-2015年5期土地利用数据,分析近20年该地区ET0的时空变化特征以及不同土地利用类型对ET0的影响.结果表明:1995-2015年黔...     

扎龙湿地水质评价与水环境分析

扎龙湿地水生态环境污染日益加重,使湿地水生态环境遭到破坏,生态系统功能下降。保护与利用之间的矛盾日益突出。文中在水质评价和水环境分析的基础上,提出了控制水污染途径,保护湿地植被,恢复水生态系统功能等治理措施。     

基于 Kc和 NDVI 关系的蒸散发量空间尺度提升 及时空变化

为探究流域长时序高空间分辨率蒸散发量计算对区域水资源开发利用、水利工程规划设计及农业可持续发 展的重要意义,以河北省邢台市柳林流域为研究对象,基于 Penman-Monteith 模型和蒸渗仪实测蒸散发数据计算 不同时期的流域作物系数（Kc）,并建立 Kc与归一化植被指数（normalized?difference?vegetation?index,NDVI）的关系, 利用 250?m 分辨率 NDVI 产品将蒸渗仪测算的蒸散发量升尺度到柳林流域,计算流域各网格 2000—2021 年的蒸 散发量,分析蒸散发量的时空变化规律。结果表明：柳林流域多年平均潜在蒸散发量为 1?135.6mm,呈下降趋势; 多年平均蒸散发量为 591.4mm,呈上升趋势。蒸散发量在空间上西北高东南低,四季蒸散发量空间分布特征与多 年平均蒸散发量一致,且季节上分配不均。基于 NDVI 估算的蒸散发量与水量平衡法计算的蒸散发量 2000—2020 年多年平均相对误差为 7.9%,说明利用 Kc与 NDVI 关系可以较精确地对蒸散发量进行空间尺度提升。     

黄淮海流域实际蒸散发时空演变规律分析

蒸散发是气候系统能量循环和水分循环的关键要素,探究黄淮海流域实际蒸散发的演变规律及其影响因素对深入理解该区域水循环对气候变化的响应具有重要意义。基于1980—2018年黄淮海流域的GLEAM蒸散发产品数据、气象数据和NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall检验及相关性分析等方法,分析了实际蒸散发的时空演变规律及其影响因素。结果表明：GLEAM产品的计算值在黄淮海流域的验证精度较好,流域内多年平均实际蒸散发量为474 mm,呈显著上升趋势。实际蒸散发的空间变化范围是183～708 mm,空间差异显著,呈现从东南向西北方向递减的趋势,季节的空间分布与年际分布特征基本一致。实际蒸散发与NDVI均呈显著正相关关系,与降水和气温以正相关关系为主。黄淮海流域降水变化不明显,气温显著升高,NDVI增加是流域内实际蒸散发量显著上升的主要原因。     

可能蒸散发量的三种计算方法

本文是《中德合作山东粮援项目区水平衡研究》中分析计算可能蒸散发量的三种计算方法，豪德法、净辐射法和彭曼法，以供有关水平衡研究之参考。可能蒸散发量是指在给定的气候条件和充分供水情况下蒸散发的最大水深。影响可能蒸散发量的气候参数有气温、相对湿度、风速、日照时数、总辐射量等。     

基于Choudhury-Yang公式的泾河流域蒸散发归因分析

1999年以来黄土高原实施了大规模的植树造林工程,但该工程是否加剧了区域水资源压力引发了社会的广泛讨论。为科学解析黄土高原水循环演变过程,基于Choudhury-Yang公式计算了黄土高原泾河流域2000-2014年蒸散发变化,并定量区分了气候因子和下垫面因子对流域蒸散发变化的贡献。研究结果表明:退耕还林工程实施以来,泾河流域实际蒸散发呈下降趋势,年均降幅为-2.28mm;降水是该流域蒸散发变化的主导因子,其平均贡献率达到76.8%,远大于潜在蒸散发(40.8%)和下垫面变化(-17.5%)的影响。基于Choudhury-Yang公式的蒸散发归因识别方法,对定量区分气候和下垫面变化对流域蒸散发的影响具有重要的科学意义。     

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。     

基于温度效应的作物系数及蒸散量计算方法

准确估算作物蒸散量对于制定合理的灌溉计划和提高水资源利用效率至关重要。为反映逐日需水量的动态变化,考虑温度对作物生长状态的影响,采用三基点温度(最适温度、上限温度、下限温度)计算作物系数及蒸散量,并对不同时间尺度上计算精度进行评价。利用五道沟水文实验站大型称重式蒸渗仪实验资料及气象资料,建立了全生育期冬小麦和夏玉米蒸散量模型,结果表明:通过温度模拟冬小麦和夏玉米作物系数变化拟合度均较高,相关系数均达0.80以上,平均绝对误差均约为0.10;不同时间尺度(1、3、5 d),蒸散量模型均具有良好的预报能力,冬小麦预测值与实测值相关系数分别为0.95、0.98、0.98,夏玉米为0.90、0.94、0.97。随着时间尺度由1 d升至5 d,冬小麦绝对误差由0.67 mm·d-1降至0.41 mm·d-1,预报准确率(1 mm·d-1)由73%升至90%,夏玉米绝对误差由0.94 mm·d-1降至0.37 mm·d-1,预报准确率(1 mm·d-1)由67%升至90%,预报精度提高。     

小时与日尺度PM公式的参照作物腾发量及其水稻单作物系数值差异

以昆山试验站2012-2013年自动气象站观测的小时气象资料为依据,分别采用ASCE PM公式和FAO56PM公式计算小时ET_0,在对比两种小时ET_0计算结果基础上,通过逐小时累积求和得到日ET_0值(分别记作ET_(0-dhA)和ET_(0-dhF)),进而与日尺度参照作物腾发量ET_0(记作ET_(0-d))进行对比,在明确ET_(0-d),ET_(0-dhA)和ET_(0-dhF)差异的基础上,分析了基于不同ET_0确定的水稻单作物系数差异(分别记为K_(c-d)、K_(c-dhA)与K_(c-dhF))。结果表明:在水稻不同生育阶段内,小时ET_0值大致呈抛物线型日变化,在中午时ET_0达到最大,午夜则最低; 2种PM公式计算得到的小时ET_0值存在微小差异,差异范围在-0. 02～0. 5 mm/h内,白天ASCE PM公式计算值偏大,夜间则无明显规律。在日尺度上,ET_(0-d),ET_(0-dhA)和ET_(0-dhF)三者之间具有良好的线性关系,大小关系表现为:ET_(0-dhA) ET_(0-d) ET_(0-dhF)。总体上,由实测日腾发量ET_a求得的节水灌溉水稻单作物系数大于按照FAO推荐方法确定的作物系数值,且采用不同日ET_0计算结果得到的水稻K_c值之间的大小关系为:K_(c-dhA)K_(c-d)K_(c-dhF),但其差异较小,差异程度在5%以内。     

贵州省多种参考作物蒸散量估算方法的适用性及修正研究

基于 1961—2013 年贵州 19 个气象站点观测资料,以 FAO56 Penman － Monteith( P － M)方法 为 标 准,分 析 了 Imark － Allen、Hargreaves － Samani、McCloud、Priestley － Taylor、Makkink、Thornthwaite 等 6 种参考作物蒸散量估算方法在贵州省的适用性,并利用经验系数对 6 种方法进行修正。结果表明: 修正前,年尺度上 McCloud、Thornthwaite 法与 P － M 法十分接近,应用前景较好,Priestley － Taylor 法适合在季节和月尺度上的估算,Imark － Allen、Hargreaves － Samani、Makkink 法的偏差较大,适 用 性 较 差。修 正 后 Imark － Allen、Hargreaves － Samani、McCloud、Priestley － Taylor、Makkink 法的适用性提高,修正后 Thornthwaite 法适用性仍不高。利用经验系数对这些方法进行修正可以较好地提高估算精度。     

参考作物腾发量时间序列的长程相关性和多重分形分布

本文应用修正的Penman-Monteith模型计算了分布在全国各地的16个站点的参考作物腾发量时间序列,并采用新近发展的多重分形非趋势波动分析法(MF-DFA)计算了序列的长程相关指数H和奇异谱f(α)。结果表明,潜在蒸散序列围绕一定趋势的波动不是完全随机的现象,而是由内在自相似机制决定的长程相关过程;其不同层次的波动是一个有序的多重分形分布,奇异谱可用二项倍增串级模型描述。     

乌鲁木齐参考作物蒸散量计算方法的比较

以Penman-Monteith方法为标准,利用Hargreaves方法,Priestley-Taylor方法和FAO-17 Penman方法计算乌鲁木齐的参考作物蒸散量ET0(Reference Crop Evapotranspiration),对计算结果分别作了对比分析,并对不同的方法进行相应的修正。结果表明:(1)乌鲁木齐的ET0季节分布极不均匀,表现出夏季、春季、秋季、冬季依次减小的趋势;(2)总的来说,PT和HG方法的估算值比PM的标准值要偏低,F17方法的估算值比PM方法的标准值要偏高,造成不同方法的估算偏差的主要原因是由于各自选用了不同的辐射项和动力项所致;(3)在气象资料缺乏、精度要求不高的时候,PT方法能够用来计算乌鲁木齐的ET0,如果精度要求较高,可以使用修正后的公式;(4)修正后的HG公式计算结果最接近PM方法的标准计算结果,如果使用HG方法估算乌鲁木齐的ET0,必须先进行修正;(5)F17方法采用了与PM方法不同的风速修正方案,修正前后的误差都较大,不适用于乌鲁木齐ET0的计算。上述方法在其它地区的适用性有待进一步检验。     

黄河三角洲湿地蒸发蒸腾及其对土地利用/覆被变化的响应特征研究

以黄河三角洲为研究区,基于1986年6月5日和2009年6月4日的Landsat TM影像进行土地利用/覆被分类及变化特征研究,同时,基于SEBAL模型估算区域蒸发蒸腾量,进而分析湿地蒸发蒸腾的数量特征、空间格局特征及其对土地利用/覆被变化的响应特征。结果表明:23年间,58.74%的区域土地利用/覆盖类型发生了变化,未利用地大幅减少,水体和建设用地大幅增加,显著的土地垦殖与耕地荒废则同时存在;蒸发蒸腾强度大小按土地利用/覆被类型排序依次为水体>滩涂>苇地>林草地>耕地>建设用地>未利用地,研究区未利用土地变为水体和耕地是导致区域蒸发蒸腾整体提高的主导原因,而耕地流失则是导致区域蒸发蒸腾整体下降的主要原因,但23年间实际变化以前一种情形占优势,因而区域蒸发蒸腾总体呈现为增加趋势。研究结果对区域土地利用规划和水资源管理有重要的理论和实践指导意义。     

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。     

鲁北地区秸杆覆盖对冬小麦需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算区域水资源平衡的重要参数,不同气候和不同栽培条件下作物系数和需水量会发生变化。通过大田试验,以Penman-Monteith公式计算小麦播种~成熟期间参照作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算作物实际蒸发蒸散量,进而对小麦秸杆覆盖和露地栽培条件下各生育阶段的作物系数进行计算。结果表明,鲁北地区小麦秸杆覆盖栽培比露地栽培生育期内作物需水量减少40.3 mm,作物系数降低9.1%,水分利用效率增加18.0%。冬小麦产量提高10%左右。     

基于SPEI的三江平原干旱时空分布特征分析

干旱监测指标是人们监测旱涝变化情况的重要参数,可为灾害预警、影响评估、应急管理及决策提供依据。基于1961—2014年的月降水量和月平均气温时间序列分别计算不同时间尺度(1月、3月、12月尺度)的SPEI值,在此基础上分析不同年、季节和月份干旱强度和干旱站次比的变化特征以及干旱发生频次的空间分布特征。结果表明:三江平原干旱强度及干旱发生范围总体呈略微上升趋势,夏季干旱强度最大,秋季干旱发生范围最广;空间尺度上,中旱及以上强度干旱发生频次较高的区域主要集中于鹤岗、富锦、佳木斯、萝北、集贤等地,呈从东南向西北增加的特点;三江平原的干旱情况在不同年代呈波动态势,1970年代和2000年代为干旱最严重的年代纪。