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[期刊] 自然资源学报
[作者]
李可利 张鑫
为有效提高陕西省参考作物蒸散量(ET_0)的计算精度,选取陕西省6个气象站点57 a(1960—2016年)每日气象资料,构建8种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的ET_0计算模型,将其与Hargreaves-Samani、Makkink和Iramk等三种在陕西省ET_0计算精度较高的模型进行比较。结果表明:ANFIS模型能较好地反映气象因子与ET_0之间的复杂非线性关系,在仅有气温数据时,ANFIS模型具有足够的精度(平均R~2=0.894,平均R_(MSE)=0.558 mm/d,平均MRE=18.258%),ANFIS模型的精度随着气象因子数量的增加而增加;在相同气象条件下,ANFIS模型模拟效果最好;ANFIS模型具有较强的泛化能力,基于不同站点也有较高的精度(平均R~2=0.974,平均R_(MSE)=0.276 mm/d,平均MRE=8.608%),具有很好的可移植性。因此,在缺少气象数据时,ANFIS可以作为陕西省ET_0的计算模型,为农业用水管理及水资源优化配置提供帮助。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
杨聪,于静洁,宋献方,夏军,刘昌明
短时段参考作物蒸散量的估算是研究华北山区小尺度范围内的水分循环和转化的重要环节。因受观测条件的限制,北方半湿润半干旱山区短时段参考作物蒸散量的研究相对较少。本文利用FAOPenman-Monteith公式、FAOPenman修正式和Priestley-Taylor公式对华北山区东台沟小流域观测到的4个月的气象数据进行了逐日的参考作物蒸散量计算,结果显示,FAOPenman修正式的计算值比FAOPenman-Monteith公式的计算值平均偏大16%左右,而且经过统计分析,它们具有很好的相关性,即在代表流域内使用FAOPenman修正式计算出参考作物蒸散量之后,再乘以一个折算系数(如0.84),即可得到与FAOPenman-Monteith公式的计算值较为相近的结果;而Priestley-Taylor公式的计算值与FAOPenman-Monteith公式的计算值相比,差异比较显著。分析其原因,我们认为是由于Priestley-Taylor公式没有考虑空气动力项对参考作物蒸散量的影响。因此,如果在华北山区使用Priestley-Taylor公式计算参考作物蒸散量,必须根据季节对公式中的常数项α重新进行修正。本文通过对2003年8月～2004年8月期间逐日计算得到的ET0(P-T)和ET0(P-M)值进行对比分析后,给出了修正后的不同季节的α值,为华北山区计算作物蒸散量提供了依据。
[期刊] 资源科学
[作者]
米娜 陈鹏狮 张玉书 纪瑞鹏 周广胜 李荣平
模拟蒸散的物理过程,计算农田蒸散量是进行生态系统水资源评价和管理的重要手段,同时也是气象部门进行土壤湿度预报的首要条件。本研究以玉米农田为研究对象,基于涡度相关法观测的蒸散实测资料,比较分析了基于常规气象数据的蒸散模型(Hargreaves法、Priestley-Taylor法、FAO-Penman-Monteith法)和基于气象梯度数据的蒸散模型(波文比法、梯度法、生态系统过程模型模拟)的模拟精度。结果表明:①Hargreaves法、Priestley-Taylor法和FAO-Penman-Monteith法日蒸散的模拟结果较为一致,总体上高估20%~26%,其中Priestley-Tayl...
[期刊] 资源科学
[作者]
张东 张万昌 徐全芝
利用汉江上游流域13个气象站的气象观测数据,对SWAT2000模型内嵌的3种潜在蒸散量计算方法:①Penman Monteith(PM)法、 ②Pristley Tayler(PT)法和③Hargreaves法以及FAOPenman Monteith(FAOPM)法、DeBruin法进行了蒸散量(ET0)计算方法的分析和评价。以气象站实测小型蒸发数据经过折算得到的陆面潜在蒸散量为标准,对模拟蒸散量结果进行检验,根据相关系数、解释方差、确定性系数以及相关曲线斜率等4个指标的比较,详细讨论了各方法的适用性及模拟精度,认为5种方法中PM法和FAOPM法模拟精度最高。但是进一步分析发现FAOPM法存在...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
宋悦 粟晓玲 牛纪苹 崔晨风
【目的】分析陕西省参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的时空特征,并对未来的ET0进行预测,为制定该地区作物灌溉制度、水资源规划提供参考依据。【方法】根据陕西省陕北、关中和陕南3个地区18个气象站1961-2000年历年逐日气象资料,采用世界粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算历年逐日ET0;依据NCEP再分析数据以及大气环流模式HadCM3输出的大尺度气候要素资料,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来A2和B2排放情景下的ET0进行预测。【结果】1961-2000年,陕西省ET0值在空间上自南至北呈递增趋势,除了7个气象站ET0呈上升趋势外,其余11个气象站平均ET0均呈下...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
张学梅 王自奎 沈禹颖 杨惠敏
参考作物蒸散量(ET_0)是评估区域植被耗水进而指导水资源优化管理所需的主要参数之一,但我国大部分地区标准化气象台站稀疏、部分研究点的气象资料通常难以获取,给ET_0的计算带来了很大困难。以地处内陆旱区的内蒙古河套灌区为例,利用该区4个标准气象站1981-2006年的气象资料,讨论了研究点在没有历史气象数据且现有气象数据不完备的情况下,采用临近台站气象数据估算ET_0的可靠性。估算方法分别为估算未知气象数据的FAO56Penman-Monteith方程(PM56)、基于临近台站气象数据校正的经验公式以及利用临近台站气象数据训练的人工神经网络模型。结果表明:(1)在完全没有气象数据的条件下,可采用临近站点的气象数据估算研究点的ET_0,平均绝对误差(MAE)为0.43～0.52 mm d~(-1),均方根误差(RMSE)为0.56～0.63 mm d~(-1);估算精度与台站间的距离有关,利用维度信息校正太阳辐射值可提高估算精度。(2)仅有最高和最低气温数据时,估算气象数据的PM56方程计算误差较大,且站点之间表现不稳定,人工神经网络模型的估算精度最高,MAE和RMSE分别为0.14～0.22mm d~(-1)和0.17～0.29 mm d~(-1);校正后的Hargreaves公式的估算效果次之,MAE和RMSE分别为0.23～0.26 mm d~(-1)和0.30～0.31 mm d~(-1)。(3)在已知温度和辐射数据时,利用临近台站气象数据训练的人工神经网络模型依然表现最好,MAE和RMSE分别为0.13～0.19 mm d~(-1)和0.17～0.25 mm d~(-1),其他两种方法误差较大。在内陆干旱条件下,利用研究点的气温数据结合临近台站的历史气象信息可有效估算参考作物蒸散发。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李英豪 陈涛涛 迟道才 金冶 张瑞
标准化降水蒸散指数(SPEI)通过参考作物腾发量(ET0)与降水的差值表征一个地区干湿状况,是分析干旱演变趋势的一种具有多尺度、多空间特性的重要指标,已广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。为了研究不同ET0的计算方法对SPEI的影响,根据内蒙古赤峰附近的6个气象站56a的逐日气象资料,以Penman-Monteith法(PM法)为标准,分别对基于温度的Thornthwaite法(TW法)和基于辐射的Priestley-Taylor法(PT法)进行了多重对比分析。结果表明:在干旱频率方面,两种方法较PM法都低估了旱情。TW法更接近PM法的计算结果。在多时间尺度干旱频率分析方面,PM法在特旱和正常方面的频率在大部分时间尺度下大于其他两种方法,而在重旱和干旱方面的频率小于其他两种方法。较PM法而言,TW法和PT法对干旱的响应偏弱,弱化了干旱等级。且随着时间尺度的增加,3种方法相互间大小规律整体不变。时间尺度大于3个月的情况下,3种方法 SPEI间差异规律更为明显。在干旱历时方面,两种方法与PM法无显著性差异。在平均干旱强度方面,PT法显著低于PM法,而TW法与PM法无显著性差异。PT法低估了干旱强度,TW法与PM法更为接近。U检验表明TW法与PM法一致性最好,在干旱历时和平均干旱强度方面,TW法与PM法间一致性系数(0.964,0.353)均高于PT法与PM法间的系数(0.628,0.279)。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
梁丽乔 闫敏华 邓伟 李丽娟
采用松嫩平原西部34个气象站1951￣2000年5个气象要素资料,运用FAO Penman-Monteith方程计算参考作物蒸散量,建立了各站与区域蒸散量序列。运用气候数理统计方法对蒸散量序列时空变化特征进行诊断分析,并以点、面相结合的方式揭示气候突变规律。结果表明,蒸散量基本上以西南部沙地为高值中心向东北呈带状递减;近50年区域蒸散量略呈增加趋势,研究区北部的蒸散量增加贡献最大;区域蒸散量以1962和1982年为转折点,呈明显的阶段性变化;在50年的演变过程中,区域蒸散量被检测到2次增加突变和1次减少突变,典型站突变发生时间与区域突变基本相符,但突变性质存在明显的地域差异。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
符静 秦建新 黎祖贤 张中波 胡顺石
作为重要的水文气象参数,参考作物蒸散量(ET_0)在全球生态系统中发挥重要作用。为深化认识湿润气候区ET_0变化,基于湖南省87个气象站1960~2015年逐月气候资料,应用Penman-Monteith(P-M)模型估算ET_0,利用线性趋势、Mann-Kendall检验、反距离加权插值等分析了ET_0及主要气候因子的时空变化,采取逐步回归函数来确定P-M方程所涉及的气候因子对ET_0变化的贡献。研究表明:年均ET_0降幅为-3.346 mm/10 a,日照时数和风速下降是ET_0减少的主要原因,而相对湿度下降提高了ET_0。春、夏、秋、冬四季ET_0变化幅度分别为2.966、-5.451、-0.922、-0.207 mm/10 a,春季ET_0增加是由相对湿度下降和最高气温上升引起的,夏、秋、冬三季ET_0减少主要与日照时数和风速下降有关。风速、相对湿度、日照时数呈下降趋势,而气温、降水、湿润指数呈上升趋势,后者表明气候暖湿化趋势。气候变化背景下ET_0显示出不同时间尺度(年、季)空间分布的多样性。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
周瑶 张鑫 徐静
使用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了青海省东部农业区7个气象代表站的逐日参考作物蒸散量(ET0),运用多窗谱方法(MTM)对青海省东部代表站的ET0的变化周期进行了分析,同时,分析了影响ET0的主要气象要素的变化趋势,运用基于偏导数的敏感系数法分析了生长季ET0对气温、日照时数、相对湿度、风速的敏感性,结果表明,青海省东部农业区的7个站点有比较一致的19.23～22.22 a的周期;整个东部农业区的气温(最高温度、最低温度、平均温度)呈明显的上升趋势,日照时数、风速、相对湿度则随纬度的变化而趋势不同,北纬36°以南的两个站日照时数、风速均有增加的趋势,相对湿度则减小,以北的...
[期刊] 资源科学
[作者]
冯禹 王守光 崔宁博 赵璐
为实现气象资料缺乏情况下参考作物蒸散量(ET0)的精确模拟,利用川中丘陵区3个气象站点1999-2013年的逐日气象资料作为输入量,以FAO-56 Penman-Monteith模型计算的ET0作为标准值,建立基于遗传算法优化神经网络的ET0模拟模型(GA-BPNN),并将其模拟结果同Hargreaves、Mc Cloud、Priestley-Taylor和Makkink等4种常用ET0计算模型的计算结果进行对比。结果表明:GA-BPNN模型能够很好地反映ET0同气象因素之间的非线性关系,模拟精度较高;当基于温度资料模拟ET0时,GA-BPNN模型模拟精度高于Hargreaves和Mc Clo...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
周丹 张勃 任培贵 张春玲 杨尚武 季定民
基于陕西省18个气象站点1961—2010年实测气象资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),通过计算各站历年逐月的SPEI指数值,统计近50 a各站点出现的干旱过程,分析了陕西省历年、历年各季及月尺度上的干旱发生频率、覆盖面积和干旱发生强度,揭示了陕西省干旱发生的时空和强度演变特征。研究结果表明,近50 a来陕西省干旱发生频率呈明显的增长趋势,尤其是1990年以来的近20 a;陕西省在年、春、夏、秋、冬及月尺度上均有干旱发生。其中,秋季干旱最为严重,春季次之。在年代际变化方面,全省以20世纪90年代干旱最为严重,2000年以来的干旱次之;干旱出现既有全省性的大范围干旱,也有区域性的局部干旱,...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
董旭光 顾伟宗 王静 刘焕彬
根据山东省1961—2010年90个气象站的逐日气象观测数据,采用计算参考作物蒸散量(ET0)的Penman-Monteith模型方法,分析了山东省ET0对最高气温、最低气温、风速、日照时数、相对湿度的敏感性,并结合各气象要素的多年相对变化定量探讨了影响ET0变化的主导因素。结果表明:近50 a来,山东平均ET0以-1.818 mm/a的趋势减少,夏季减少趋势最显著,1983年前后ET0发生突变。各气象要素对ET0变化的敏感区域、与ET0相关性地域差异明显。虽然平均风速和日照时数的敏感系数较低,但其减小趋势极显著,多年相对变化较大,使平均风速成为ET0变化负贡献最大的气象要素,日照时数次之,最...
[期刊] 资源科学
[作者]
孙小舟 封志明 杨艳昭
西辽河流域在区域和国家粮食安全中的地位重要,随着社会经济的发展,用水量增加导致水资源紧缺,参考作物蒸散量可为该区作物灌溉和区域灌溉需水量提供定量依据,本文采用Penman-Monteith模型计算了西辽河流域11个气象台站1952年～2007年来的月和年参考作物蒸散量,采用Kendall秩次相关法,对变化趋势进行了相关分析。研究结果表明:①西辽河流域多年平均蒸散量介于861～1330mm之间,空间分布呈现中部高,四周低的态势,月最高气温是西辽河流域年内参考作物蒸散量变化的主导因素;②近55年来,西辽河流域年际蒸散量变化整体呈增加趋势,但增加不显著,季节分布情况而言,多数站点春季和夏季参考作物蒸...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
黄会平 曹明明 宋进喜 韩宇平 陈姗姗
根据1957—2012年全国608个气象站的逐日气象资料,利用Penman-Monteith公式计算作物潜在蒸散量,对全国及水资源一级分区潜在蒸散量时空分布特征、变化趋势进行分析;基于Arc GIS及SPSS软件,采用主成分分析方法,对潜在作物蒸散量的影响因子及其分布特征进行探讨。结果表明:近56 a来,全国年潜在蒸散量在616~2 128 mm之间,河西走廊、南部岭南地区、海南岛以及华南沿海作物潜在蒸散量较大,而在黑龙江一带、四川盆地及西南地区东部,潜在蒸发量较小。各分区年均潜在蒸发量均呈现减少趋势,西北诸河区倾向率最大,为-12.22 mm/10 a;影响潜在蒸散量的因子中,第1主成分为热...
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