参照腾发量的新定义及计算方法对比

本文介绍了彭曼－蒙特斯方程和参照腾发量的新定义。对比了彭曼－蒙特斯法和修正彭曼法的基本方程，主要参数和计算程序。应用河北省雄县和望都两地的日气象观测资料，用这两种方法分别计算了参照腾发量。对计算结果进行了逐项以比和相关分析，建议在国内推广应用标准化的彭曼－蒙特斯方程来估算参照腾发量，并以此为确定新的作物系数和校准其它经验方法。     

基于BP神经网络的参照腾发量预测模型

本文在分析影响作物蒸发蒸腾量的气象因子的基础上，以不同的气象因子组合为输入向量，以参照腾发量为输出向量，构建了气象资料不足情况下三种计算参数腾发量的BP神经网络模型BPET1、BPET2和BPET3。利用宁夏引黄灌区2000～2003年的逐日气象资料对所建模型进行反复训练和预测，并把预测结果与传统的Penman-Monteith公式计算而得的同期作物ETO值相比较。其中，BPET1的预测值与ETO值的相关系数平方为0．9914；BPET2的预测值与ETO值的相关系数平方为0．9917；BPET3的预测值与ETO值的相关系数平方为0．9854。研究结果表明，本文构建的模型计算精度较高，方法简便可行，能满足实际生产需要。     

内蒙古东部牧区缺测数据条件下适宜ET_0计算方法优选

内蒙古东部牧区多地处偏远边疆,气象站点有限,应用FA056 Penman-Monteith计算ET0相对困难。为了在缺测气象数据条件下准确计算ET0,本文依据该区内典型气象站点资料,以FAO56 Penman-Monteith为标准方法,以FAO17 Penman、Priestley-Taylor、Irmark-Allen拟合法、Hargreaves-Samani法为对照方法分别对ET0进行计算,并对4种方法适用性进行评价。结果表明:Priestley-Taylor与Hargreaves-Samani法计算值较FAO56 PM法计算结果偏大,不适于该地区ET0计算。FAO17 Penman法和Irmark-Allen拟合法与FAO56 PM法计算结果平均相对误差小于15%,计算精度较高,但Irmark-Allen拟合法仅需气温和日照时间气象资料,因此,Irmark-Allen拟合法适宜缺测气象条件下内蒙古东部牧区ET0计算。     

黄土高原地区潜在腾发量模拟及时空变化

运用世界粮农组织推荐的Penman-Monteith方程和1980~2008年黄土高原不同经纬度18个气象站气象要素观测数据,研究了黄土高原地区不同气象站点参照腾发量的时空变化特征。结果表明:1980~2008年黄土高原参照腾发量年平均值为874.74~1129.79mm,并随着纬度从北到南和经度从东到西有逐渐增加的趋势;20多年间绝大部分研究点的ET0呈逐年增加趋势,其变化倾向率为4.04~48.25mm/10a,无论包头、横山、绥德、延安、洛川、固原、环县和临汾等地降雨量逐年减少,还是东胜、榆林、民和、靖远、海原和长治等地降雨量逐年增加,可见黄土高原的干旱化正在加剧。黄土高原各气象站点的参照腾发量年内最大值均出现在6、7月;5~8月的ET0占全年的比重为52.9%~59.2%,比重随着纬度的增加而减少。     

作物腾发量实时预报与田间试验验证

获得实时、有效的作物腾发量数据是进行实时灌溉预报的基础和难点.本文根据公共的天气预报信息,提出了实时的估算作物腾发量的方法流程,并利用作物根区土壤水量平衡方程,用冬小麦田间灌溉试验的土壤水分数据对该模型和方法进行了检验;同时为检验实时参照腾发量估算方法的可靠性和实用性,对当地媒体发布的实际天气预报信息与实际气象观测值进行了对比.结果表明,在现有天气预报准确度条件下,该方法可以有效的实时估算作物腾发量,为田间实时灌溉管理与决策提供较为可靠的参数.     

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。      

遥感估算蒸腾蒸发量的时空尺度推演方法及应用

本文提出了适合任意蒸腾蒸发量(ET)的时空尺度推演方法，建立了不同土地类型区域的水分盈亏计算方法。利用NOAA/AVHRR和Landsat TM遥感数据分别反演出影像，获取当天的实际蒸腾蒸发量，通过Penman-Monteith公式并使用气象数据计算出参照蒸腾蒸发量，然后用空间和时间的推演法，形成高分辨率、长时间序列的遥感反演ET结果，同时对降雨量进行样条插值得到数字图像。以此为基础，通过区域水量平衡分析方法对通县1999年的区域水分盈亏状况进行了研究。     

基于粒子群算法与最小二乘支持向量机的ET0模拟

以月最高气温、月最低气温、月平均气温、平均风速、日照时数以及相对湿度6个气象因子的不同组合作为输入数据,以FAO Penman-Monteith公式计算结果作为标准值,构建基于粒子群优化算法与最小二乘支持向量机的ET_0预测模型(PSO-LSSVM)。选取新疆额尔齐斯河流域哈巴河气象站1986—2013年的气象数据进行模型训练与预测,并与其他常用ET_0计算公式进行对比研究。结果表明,PSO-LSSVM模型能够很好地反映ET_0同各气象因子之间的非线性关系,其中气温条件是影响ET_0模拟精度最重要的因素,同时随着气象因子输入的减少PSO-LSSVM模型模拟精度有所下降;当分别基于辐射条件、温度条件计算时,PSO-LSSVM模型模拟结果较Priestley-Taylor公式、Hargreaves-Samani公式计算结果要优。基于多因子量化指标的ET_0预测模型实现了精度和实用性的统一,可为缺资料地区ET_0研究预报提供科学参考。     

农田水分转化模型参数优选与应用

本文介绍了农田水分转化关系模型参数的确定方法。以在北京市水科所试验站观测的不同灌溉水平条件下的土壤水分资料为依据，进行了参数优选实例计算。并用该模型及其参数求得了该站１９９５年冬小麦不同灌溉供水量条件下的腾发量与根区下界面水分通量。该模型参数求解方法，对于充分利用大量的田间土壤水分观测资料研究农田水分转化规律和农田高效用水技术具有十分重要的意义。     

作物蒸腾与棵间蒸发计算原理与应用研究

通过对作物蒸腾与棵问蒸发的计算原理及计算方法进行分析与研究,并采用不同受旱水平下的冬小麦实测腾发量对其进行了验证。     

基于气温预报的HS公式短期逐日参考作物腾发量预报评价与分析

为了开展基于气温预报Hargreaves-Samani(HS)公式短期逐日参考作物腾发量预报评价分析,收集南京站2002—2013年逐日观测气象数据和2012—2013年预见期7 d的逐日天气预报数据,采用FAO-56 Penman-Monteith(PM)公式及2002—2012年气象数据计算逐日ET₀(参考作物腾发量),并对Hargreaves-Samani(HS)公式参数进行率定。采用率定后的HS公式开展2012—2013年预见期7 d的ET₀预报,并对预报结果进行精度评价和敏感性分析,结果表明:最低温度预报准确率要高于最高温度;校正后的HS公式各相关统计指标较好,HS公式ET₀计算校正值与PM公式计算值总体上一致,校正后的HS公式精度得到提高;ET₀预报精度随预见期增加而下降,且基于最低温预报的ET₀预报精度要高于最高温度;ET₀预报误差对低温预报的敏感性要小于高温预报,ET₀预报误差对夏季温度预报误差敏感性最大,而对冬季温度预报误差敏感性最小。     

Spatial variation of reference crop evapotranspiration on Tibetan Plateau

This study is based on meteorological observation data collected at 38 weather stations on the Tibetan Plateau over several decades. Daily reference crop evapotranspiration (ET0) was calculated with the FAO-56 standard Penman-Monteith formula. A test of normality was performed with Statistica 6.0 software, isotropic and anisotropic semi-variogram analysis was conducted with the GS+ (geostatistics for the environmental sciences) system for Windows 7.0, and the characteristics of spatial variation of daily ET0 were obtained. The following results can be obtained: Daily ETo for different periods on the Tibetan Plateau are distributed normally; Except for daily ETo in the E-W (east-west) direction in the summer, which showed a slight negative correlation with distance change, the Moran's indexes of daily ET0 for different periods in all directions on the Tibetan Plateau within a 100-km distance were positive, demonstrating a positive correlation with distance change; Variograms of daily ET0 in June, the dry season, the wet season, as well as annual average daily ET0 fit well with the Gaussian model; A variogram of daily ET0 in December fit well with the exponential model; Variograms of daily ET0 for the four seasons fit well with the linear with sill model.     

拉萨河流域潜在蒸散发的气象因子敏感性

蒸散发可以反映气候变化对水资源的影响状况,根据拉萨河流域两个站点1955-2018年的逐日气象数据,采用FAO-56-Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发(ET_0),进而采用敏感性分析、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率及小波分析等方法对拉萨河流域ET_0的变化特征及其影响因素进行分析。对比两个站点的变化规律,结果表明:流域ET_0整体对最高温度最为敏感,最高温度的贡献率最大,气象因子的敏感系数年内变幅为相对湿度最高温度风速日照时数最低温度;流域ET_0的日变化趋势为每10年增加0.03 mm,Mann-Kendall检验流域ET_0增长并不显著;流域的ET_0在25～30a尺度上周期振荡明显,出现了7次循环交替。     

基于云模型的淮北平原参考作物蒸散量时空分布

传统的时空分布分析方法仅可以描述参考作物蒸散量(ET0)的平均时空分布情况,难以对ET0时空分布的离散程度与稳定性进行量化。根据安徽淮北平原5个站点的气象数据与地理信息资料,采用彭曼-蒙特斯公式计算ET0,基于云模型分析了其时空分布特征。结果表明:年ET0呈下降趋势,春、冬季增长,夏、秋季减小;年ET0空间分布较为均匀,季节ET0空间分布不均匀;2004年较为分散而不稳定,1956年较集中而稳定;阜阳站较为分散而不稳定,宿县站较集中而稳定;ET0时间变化的离散程度相对于空间分布较小,稳定性相近。因此,基于云模型分析ET0时空分布特性可行、有效,研究结果可为淮北平原不同作物蒸散发以及旱灾、灌溉等研究提供科学参考。     

Temporal variations of reference evapotranspiration and its sensitivity to meteorological factors in Heihe River Basin,China

On the basis of daily meteorological data from 15 meteorological stations in the Heihe River Basin(HRB) during the period from 1959 to 2012, long-term trends of reference evapotranspiration(ET0) and key meteorological factors that affect ET0 were analyzed using the MannKendall test. The evaporation paradox was also investigated at 15 meteorological stations. In order to explore the contribution of key meteorological factors to the temporal variation of ET0, a sensitivity coefficient method was employed in this study. The results show that:(1) mean annual air temperature significantly increased at all 15 meteorological stations, while the mean annual ET0 decreased at most of sites;(2) the evaporation paradox did exist in the HRB, while the evaporation paradox was not continuous in space and time; and(3) relative humidity was the most sensitive meteorological factor with regard to the temporal variation of ET0 in the HRB, followed by wind speed, air temperature, and solar radiation. Air temperature and solar radiation contributed most to the temporal variation of ET0 in the upper reaches; solar radiation and wind speed were the determining factors for the temporal variation of ET0 in the middle-lower reaches.     

Evaluation of Reference Evapotranspiration Equations Under Humid Conditions

Five reference evapotranspiration (ET₀) equations are evaluated using data from seven humid locations. The equations evaluated include Hargreaves, Thornthwaite, Turc, Priestley–Taylor, and Jensen–Haise. The objective of this study is to evaluate ET₀ estimated by these equations against the corresponding values estimated using the standardized FAO-56 Penman–Monteith (PM) equation. For each location, ET₀ estimates by the all equations were statistically compared with FAO-56 PM ET₀ estimates. The Turc equation yielded the smallest root-mean-square-difference (RMSD) values at the all locations except Novi Sad, Serbia. The final ranking of equations was based on the weighted RMSD. The Turc equation has the lowest weighted RMSD and ranking first, and other equations ranked in decreasing order are: Priestley–Taylor, Jensen–Haise, Thornthwaite, and Hargreaves. The Turc equation gives the reliable calculation at all humid locations and it has proven to be the most adjustable to the local climatic conditions. The results obtained from this study, indicate very clearly that the Turc equation is most suitable for estimating reference evapotranspiration at humid locations when weather data are insufficient to apply the FAO-56 PM equation.     

基于气象预报的参考作物蒸发蒸腾量的神经网络预测模型

参考作物蒸发蒸腾量(ET0)是进行实时灌溉预报和农田水分管理的主要参数，BP神经网络能够较好地反映ET0与诸影响因素间复杂的非线性关系。本文将ET0看作时间序列，选取前3日ET0作为影响因子，以天气预报可测因子包括最高、最低和日平均温度、反映天气类型的阴晴指数、日序数和风力等级进行修正，建立了三层BP神经网络模型。选取江苏射阳站2003与2004年气象资料，应用Matlab神经网络工具箱，采用trainer算法进行模型训练与预测。结果证明，所建模型能够很好地反映诸多影响因子与ET0之间的关系，具有较高的模拟精度和较好的泛化能力。     

Assessment of Blaney-Criddle Equation for Calculating Reference Evapotranspiration with NOAA/AVHRR Data

Reference evapotranspiration (ET₀) data are desirable for assessing crop water requirements and irrigation needs. A large number of methods have been developed for assessing ET₀ from meteorological data. In several places of the world, the existing network of weather stations is insufficient to capture the spatial heterogeneity of this variable The purpose of this work is to investigate whether it is possible to attain reliable estimation of ET₀ only on the basis of the remote sensing-based surface temperature (T_s) data by Blaney-Criddle (B-C) model under a semi arid environment of Iran. This study has assumed that the daytime surface temperature at the cold pixel obtained from the AVHRR/NOAA sensor can be used instead of air temperature in the Blaney-Criddle (BC) equation for ET₀ estimation in irrigated area. For this purpose, 61 NOAA- AVHRR satellite images acquired between June and September in 2004 and 2005 and weather data measured at two weather located in two irrigation regions with sugar cane located in Khuzestan plain in the southwest of Iran were used to calibrate and test the B-C model. The FAO-56 Penman–Monteith model was used as a reference model for assessing the performance of the calibrated BC model. The results show that calibrated B-C model provided close agreement with the reference values, with an average RMSE of 1.0 mm day^?1and a R² of 0.91.     

多源降水信息在秦淮河流域洪水模拟中的应用

目前天气雷达测雨与卫星遥感降水具有高时空分辨率与大面积的覆盖范围等特点,为洪水模拟预报提供了新的数据支持,但此类降水产品的预报能力差别较大,因此需对其进行精度评估。结合地面雨量站观测数据,在中纬度秦淮河下游流域定量评估S波段雷达测雨和全球高分辨率卫星CMORPH,Era-Interim,GPM和TRMM(3B42V7)降水数据的精度,并采用三水源新安江模型对选定的3场洪水过程进行了模拟。结果表明:在洪水过程径流模拟中,S波段雷达测雨数据与4种卫星降水产品均具有较好的径流模拟适用性;除雨量站外,精确度最高为S波段雷达和GPM,是当前评估中最好的降水产品,径流模拟精度达到0.92以上,且两种降水产品的趋势一致,其次是TRMM(3B42V7),Era-Interim,CMORPH卫星降水数据。研究成果可为天气雷达与常用卫星遥感降水数据在流域洪水模拟的水文预报应用提供参考与借鉴。     

两个典型太阳能热水系统工程实际运行效果分析

目前对太阳能热水系统的技术性和经济性分析多在理论层面上,实际的运行数据很少,而太阳能热水供应属于"望天收",真实的天气情况很难用理论分析方法模拟,其理论计算具有一定的缺陷性。通过两个建有全天候24h监控系统的太阳能热水系统工程,真实地反映了太阳能热水系统使用中的参数变化,分析了理论计算与实际数据的差别,为太阳能热水系统的设计提供了实践依据。