基于CSA-SIM-LSSVM的不同时间尺度参考作物蒸散发估算研究

参考作物蒸散发(ET0)是估算作物需水量的基础指标,对区域农田用水灌溉、管理和调配具有重要指导意义.针对ET0估算模拟精度不高的问题,基于最小二乘支持向量机(LSSVM)模型,利用由耦合模拟退火算法与单纯形法组合得到的CSA-SIM算法,进行模型参数的自适应调节,以此提出CSA-SIM-LSSVM模拟模型.以华北平原边...     

基于小波变换的BP神经网络参考作物腾发量预测模型

受气温、日照、风速、水汽压等因子随机变化的影响,参考作物腾发量时序过程具有非线性、多时间尺度变化等特性.为研究参考作物腾发量在时间尺度上的分布规律,提出了一种基于小波变换与人工神经网络相结合的参考作物腾发量预测模型.该模型吸取了小波分析的多分辨分析功能和人工神经网络的非线性逼近能力,具有较高的预测精度.以韶山灌区参考作物腾发量时间序列为样本,论述了上述模型的优越性.     

遥感Penman-Monteith模型对区域蒸散发的估算

引入了基于MODIS叶面指数的Penman-Monteith(P-M)模型,实现了对区域尺度上日蒸散发的有效估算,并同时实现了对植被蒸腾和土壤蒸发的分别估算.对澳大利亚东南区域的流域410061的蒸散发的研究表明,利用此模型模拟的蒸散发与实测蒸散发有很好的一致性,日蒸散发拟合的R2为0.80,Nash-Sutcliffe有效性系数为0.77.在总的蒸散发中,蒸腾约占70%,蒸发约占30%,蒸腾作用强于蒸发.研究结果证明了基于遥感叶面指数的Penman-Monteith模型可以很好地估算区域尺度的日蒸散发.     

参考作物腾发量预报的傅立叶级数模型

以傅立叶级数和表示多年日平均参考作物腾发量在年内的变化过程,结合天气类型修正系数,提出了一种新的参考作物腾发量预报模型,即傅立叶级数模型.将模型应用于陡山灌区的参考作物腾发量实时预报;结果表明,该模型的预测精度比原有的指数模型(亦称逐日均值修正模型)的预测精度高.这种模型简单,可方便地嵌入灌溉预报系统,适应性强.     

北京市降雨量与参考作物腾发量多时间尺度的集对分析

为了揭示北京市降雨量和参考作物腾发量之间的不确定性关系,以期为二者的变化规律分析、预报和预测提供支撑,利用1961—2009年的长时间序列资料,应用小波分析方法对北京市的降雨量和参考作物腾发量的波动周期和局部特征进行分析,应用集对分析方法分析不同时间尺度下的降雨量和参考作物腾发量之间的同一性、差异性和对立性。结果表明,北京市降雨量和参考作物腾发量之间存在不同时间尺度的周期波动,且差异性在短、中、长周期尺度水平上占据主要位置,而在中长周期尺度水平上对立性占据主要位置,这为分析降雨量和参考作物腾发量在多时间尺度上的变化规律和二者在多层次上的关系提供支持。     

基于水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发估算

由于区域蒸散发时空变异性较大,难以采用点位监测方法来测定,因此,流域蒸散发估算是目前水文学领域的难点和重点问题。从水热耦合平衡理论入手,采用傅抱璞公式估算嫩江流域及典型汇水区的实际蒸散发。结果表明,傅抱璞公式的逐年蒸散发估算结果具有较高精度,且干燥度较大的汇水区的估算结果精度较高。然后,对嫩江流域蒸散发进行时空演化分析。结果表明:在1956—2000年,年实际蒸散发和潜在蒸散发均无趋势性变化;在2000—2013年,多年平均实际蒸散发与潜在蒸散发在空间上呈相反分布,整体上从上游至下游递减(递增)。最后,分析了下垫面参数w的分布规律,其表现为由上游至下游随植被覆盖率的减小而减小的特征。研究表明,傅抱璞公式为流域的蒸散发估算提供了可靠的方法,对于流域水资源预测和生态需水推求等具有十分重要的意义。     

应用彭曼公式计算作物需水量

对作物需水量、参照作物腾发量、作物系数、彭曼公式等概念进行了说明.简介了彭曼公式计算参照作物腾发量的方法.     

植物水分来源季节性变化对区域蒸散发模拟的影响

植物水分来源会随季节变化。在旱季表层土壤水分不充裕时,植物会逐步使用深层土壤水或地下水,而当雨季表层土壤水分充足时,植物主要使用表层土壤水。然而当前的水文模型、陆面模式和气象模型很少考虑这一现象。本文对分布式陆面-水文模型Par Flow.CLM进行改进,引入以能量差为驱动的根系吸水计算方法,分析植物水分来源季节性变化对区域蒸散发模拟的影响。改进后的模型能够较好地模拟区域蒸散量和土壤水动态,并能较好地再现植物对地下水的使用情况。改进模型结果显示,植物使用地下水的时间主要集中在旱季,植物对地下水的使用是植物应对干旱的重要策略之一。对比美国加利福利亚州Tonzi实验站干旱年2008和平水年2009的结果,2008年植物使用地下水时间比2009年长53 d,用量高36%。改进模型和原模型结果对比显示:当蒸散发主要受到能量限制时,两个模型的模拟结果较为一致;但当蒸散发主要受到水量限制时,两个模型在蒸散发和深层土壤水的模拟结果上有显著差异。改进模型考虑了植物水分来源季节性变化对区域蒸散发模拟的影响,并能模拟地下水位降低对植物用水的影响。结果表明:改进模型中植物腾发量比原模型结果高71 mm/a,占全年总腾发量的43%。若忽略植物水分来源的季节性变化,会对区域蒸散量和深层土壤水的模拟产生巨大影响,且这种影响在旱季或干旱半干旱地区更为明显。     

基于涡度相关观测的寒区滨河湿地蒸散发特征分析

蒸散发是湿地生态系统水循环的重要组成部分,研究湿地生态系统蒸散发的时空变化规律,对分析湿地生态系统的水量平衡具有重要意义。选取典型寒区滨河湿地——哈尔滨金河湾湿地为研究区,利用彭曼公式计算湿地潜在蒸散发量,并与涡度相关观测的实际蒸散发量进行对比分析;为探明土壤蒸发和植被蒸腾对湿地实际蒸散发的贡献,利用双涌源模型对实际蒸散发进行分解研究。结果显示:试验观测年份,金河湾湿地生态系统全年潜在蒸散发量为847.17 mm,潜在蒸散发量的月变化呈现双峰曲线,实际蒸散发量为420.46 mm,实际蒸散发量的月变化呈现典型的单峰分布曲线,风速与辐射对实际蒸散发的影响最大,降水偏少、气温较高是造成潜在蒸散发量与实际蒸散发量差异的主要原因;实际蒸散发量中土壤蒸发量为182.90 mm,植被蒸腾量为237.56 mm,植被蒸腾占主导地位。     

参考作物腾发量多时间尺度分析的小波变换

采用Penman-Monteith方法对国内4个不同气候带气象站点的长系列逐日参考作物腾发量ET0值进行了计算,以昌平站ET0年日均值和月日均值时间序列为例,对比采用不同母小波进行小波变换的结果,确定Morlet小波为ET0多时间尺度分析的最优母小波.以Morlet小波为基础,对4个站点ET0多时间尺度特征进行分析,结果表明:4个站点ET0多年来均存在多个时间尺度上的周期变化,其中以5、10 a最为普遍和显著.小波分析的结果,对于中长期不同时间尺度ET0的预测和灌溉用水预测具有指导意义.     

基于Morlet小波的ET_0序列多时间尺度分析

以某地区1984~2003年逐月的参考作物腾发量(ET0)为基本资料,首先对ET0时间序列进行了Dmey小波消噪和距平处理,然后采用Morlet复小波对其进行多时间尺度分析,显示了ET0在各个时间尺度下的演变特征.结果表明,ET0具有120月、55月、40月和16月左右的主要周期变化,这4种主要周期变化主导了ET0在整个时域上的波动变化特性;并且自2003年后期以来,ET0变化的大趋势是从低于平均水平逐渐增大并会持续若干月.     

云南石林喀斯特地区地表蒸散发遥感反演研究

云南石林喀斯特地区属于典型的生态脆弱区,地表蒸散是喀斯特地区的重要地表环境参数。采用Landsat5 TM遥感影像数据和地面气象测站辅助数据,利用改进的Priestlry-Tayley方程算法反演实验区地表蒸散,与传统方法相比,该方法不需要过多的气象参数和繁琐的计算,并且具有较好的反演精度。采用MOD16蒸散发数据和实际测站蒸散发数据与TM反演蒸散发数据进行精度检验,研究区TM反演蒸散发数据与实际测站数据进行对比分析,绝对误差为-0.32 mm,测站点处MOD16蒸散发数据与实际测站数据进行对比分析,绝对误差为-1.05 mm。最后随机选取地表土壤和植被类型的测试点,实验结果表明TM反演蒸散发数据和MOD16蒸散发数据在土壤测试点的平均绝对误差为-0.78 mm,植被测试点的平均绝对误差为3.795 mm。     

基于MOD16产品的沂沭泗河流域蒸散量时空变化特征

[目的]蒸散量是陆面水循环和地表能量平衡的重要组成.沂沭泗河流域位于淮河流域东北部,研究其蒸散量时空变化有利于研究区域水循环及流域对气候变化的响应.[方法]基于MOD16数据分析2005年—2014年沂沭泗河流域蒸散发时空分布与变化特征.[结果]2005年─2014年沂沭泗河流域蒸散量年均蒸散为514.59 mm,呈现...     

基于MODIS数据的湿地退化监测方法研究——以扎龙湿地为例

由于水资源的缺乏而导致湿地的萎缩和退化是目前我国湿地面临的主要生态环境问题之一.依据湿地生态系统的特征和湿地蒸散发的能量与水分平衡原理,本文构建了湿地水分亏缺指数（WWDI：Wetland Water Deficit Index）对湿地退化进行遥感动态监测,并以扎龙湿地为例,探讨了该方法的可行性.具体步骤是：首先,在地表能量平衡系统模型的基础上,利用MODIS遥感数据产品获得湿地蒸散模型的各项参数,并结合气象数据对湿地的实际蒸散进行估算;采用Penman-Monteith公式估算湿地的潜在蒸散量;在此基础上,利用湿地实际蒸散量和潜在蒸散量之间的比值关系,来反映湿地因缺水而退化的程度和空间分布状况.最后利用该方法对2009年8月29日扎龙湿地的水分亏缺状况进行了实证研究,讨论了该方法进行湿地退化遥感监测的优缺点.     

佳木斯市城市蒸散发量计算

介绍了佳木斯市精测研究区蒸散发量的各种计算方法。对于研究区水面、不透水面、透水面的蒸发量,进行了理论模型计算和实测数据的校核,并进行了不透水下垫面蒸发实验和分析。计算及实验结果表明,对研究区蒸散发量的计算成果合理,可用于佳木斯市城市水资源精测评价。     

基于P-M模型和MOD16数据的长江中下游潜在蒸散量比较分析

蒸散发的时空变化研究对于理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的意义.基于1961-2013年共53 a的气象站点资料,利用Penman-Monteith(P-M)模型计算了长江中下游流域的潜在蒸散量(PET),并采用反距离权重(IDW)插值生成流域的PET年值及季节值的空间分布.另外以蒸散发产品MOD16A2为基础,计算流域2004-2013年遥感蒸散发的时空分布,同时和P-M公式计算的结果进行对比分析,探索两者之间的相关性.结果表明:1)流域的年PET值1961-2002年呈减少趋势,2002-2013年大体呈增加趋势;2)采用反距离权重(IDW)插值生成流域的年PET均值为885 mm,4个季节的PET值对年值的贡献大小顺序为:夏季春季秋季冬季;3)在长江中下游流域中,MOD16/PET与P-M公式计算的PET值的相关系数、平均相对误差与均方根误差平均值分别是0.67、10.4%、0.31 mm/d,表明MOD16A2产品对研究区的模拟精度较高,可以用来进行遥感蒸散量的时空分布研究.     

陕西关中地区实际蒸发量的时空变化特性分析

通过计算得出了陕西关中地区年、四季实际蒸散发量和气候因子的空间分布特征及实际蒸散发量与其影响因素的偏相关系数,分析了实际蒸散发量和气候因子的突变和周期性质。结果表明,关中地区年和四季实际蒸散发量的空间分布是一致的,而与其影响因素的偏相关系数却不同。关中地区年实际蒸散发量在1974年发生了突变性的减小且存在9a的振荡周期。     

水资源总量的计算

过去水资源总量定义为流域产水量，即由降水量减去包气带蒸散发量、水体蒸发和植物截流量。本文认为应将包气带蒸散发量分为包气带地表蒸散发量和植株蒸腾两部分，后者应包含在水资源的总量中。     

基于SPEI的潮白河流域气象干旱时空特征分析

在全球变暖加剧的背景下,区域干旱情况愈发严重.潮白河流域作为密云水库的重要集水区,对其干旱特征研究具有重要的现实意义.基于中国区域地面气象要素驱动数据集,提取潮白河流域1979—2018年的气象数据,计算不同时间尺度的标准化蒸散发指数(SPEI)值,分析潮白河流域气象干旱时间和空间上的变化特征.结果表明:①1979—2...     

黑河流域上中下游潜在蒸散发变化及其影响因素的差异

通过黑河流域及其周边气象站点的气象数据,对比分析了1958~2005年黑河流域上中下游潜在蒸散发变化的不同趋势及气象因子的不同影响.黑河流域上游山区潜在蒸散发具有弱增大的趋势,主要表现为辐射项的增大;中下游绿洲潜在蒸散发具有显著下降的趋势,主要表现在空气动力学项的减小.通过相关性分析发现,太阳辐射和平均气温是辐射项的主要因素,而风速和相对湿度是空气动力学项的主要因素.气温升高对上游山区潜在蒸散发的增大具有显著影响,而风速下降对中下游绿洲潜在蒸散发的影响非常显著.