青海海北地区基于自然降水的土壤墒情反演分析

海北地区是干旱易发区,土壤墒情的监测预测对于指导抗旱具有重要意义。利用自然降水数据,结合土壤物理参数,建立了海北地区土壤反演模型。分析表明:表层土壤水分随降水量变化显著,深层土壤变化一般,但在发生干旱时土壤水分与降水匹配较好;浅层土壤体积含水率与旬降水量之间相关性在0.70以上,且均通过了显著性检验;自动站土壤体积含水率数据基本能够代表土壤墒情状况,与人工观测数据具有较好的线性关系;土壤墒情反演值与实测值相关性在0.79以上。     

青海省降水与旱地土壤水分关系的研究

本文在全省选取互助、贵德、铁卜加、门源4个代表站和东部浅山农业区10个站，分析干旱地段降水量与土壤水分变化的定量关系。结果表明，大部分地区不同深度、不同范围的土壤相对湿度和干土层与旬降水量的相关关系显著。因此可以直接建立降水与土壤相对湿度增减的预报关系式，用于土壤相对湿度的预报。对于无法建立相关关系的地区，通过分析最小有效降水量，可以确定降水量对土壤水分的贡献。利用降水与土壤相对湿度增减的相关方程和干土层厚度变化与降水量关系进行土壤墒情预报，在1991—1995年期间的资料回代中效果较好。     

河南省不同土壤类型墒情变化规律

分析河南省台站土壤墒情数据库1997年10月至2003年6月资料,找出不同土壤类型的墒情变化规律。土壤有效水分含量分析表明：壤土最大,粘土次之,沙土最小;土壤墒情受地下水影响较大,地下水位较浅的地区不容易出现干旱。根据土壤墒情资料确定了土壤墒情订正系数和不同土壤类型田间持水量在全省的分布,并将其应用到墒情预报模型中。     

基于自动观测站的鲁中地区土壤水分变化规律及精细化预报模型的研究

为了建立鲁中地区土壤水分精细化预报模型,利用2010—2013年农田土壤水分自动站逐日资料进行土壤水分年、月变化特征研究,并结合附近自动气象站资料,以土壤水分平衡方程、农田蒸散模型为基础,采用逐步回归和曲线估计等方法建立4—6月无降水条件下平原水浇田与山旱田土壤水分1 d、7 d降幅的经验预报模型。结果表明:鲁中地区0~100 cm土壤水分贮存量年变化趋势和0~50 cm基本一致,年最高出现在8月,最低出现在6月,年降幅最大出现在3—6月,易出现干旱。对预报模型进行回代和预报检验结果显示,回代平均相对误差为0.07%,7 d模型和1 d模型滚动预报第7天0~50 cm土壤水分贮存量,绝对误差分别为-0.15和-2.17 mm,平均相对误差分别为-0.07%和-1.56%,模型具有较强的理论基础和实用性,预报精度较高,为鲁中地区土壤墒情监测和精细化预报提供支持。     

植被温度条件指数在土壤墒情遥感监测中的应用

利用多年极轨气象卫星遥感资料,在计算出植被条件指数和温度条件指数的基础上,计算了遥感监测土壤墒情的植被温度条件指数(TV)。通过实测土壤湿度和TV的散点图,可以得到土壤墒情遥感模型的干旱等级指标,可用于干旱等级定性监测;通过建立土壤湿度和TV的回归方程,可进行土壤墒情定量监测。该方法兼有植被条件指数和温度条件指数的优点,且计算简单,对地面气象要素依赖性小,实时性好,在作物生长旺盛期,其定量反演0~30 cm土壤墒情精度平均可达80%以上,可以替代作物缺水指数法。     

旱地农田土壤水分动态平衡的模拟

从农田土壤水分平衡方程出发，综合考虑了农田水分的主要收支项，特别是对水分渗漏量估算进行了必要的改进，建立了旱地农田土壤水分的动态模型。运用地处半干旱气候区的甘肃天水和陕西经阳气象站气象资料和非灌溉作物地土壤水分观测资料摸拟了农田土壤水分的逐旬变化，其结果比较理想地描述了实际农田土壤水分变化规律。     

遵义市5-8月干旱的时空分布与监测指标的初步研究

根据遵义市13个台站近44 a 5-8月逐旬雨量资料,统计步长为2-12旬的滑动雨量,进行全市各台站各时段雨量序列的描述统计和雨量特少量级的频率统计,分析5-8月干旱的时空分布特点,并初步确定不同时期干旱监测的指标。     

棉田土壤水分动态数值模拟及灌水指标的确立

通过对土壤－－作物－－大气系统的动态分析,应用本模式只需常规气象资料即可逐旬模拟出土壤水分变化,对照棉田各生育期的实际需水量,为科学灌溉提供理论依据。对比实测值与模拟曲线的结果,表明两者在变化趋势上具有明显的一致性。     

松原市土壤墒情监测及干旱预报模型方法研究

基于自动土壤水分观测站数据建立本地土壤水分变化模型,通过人工取土烘干法观测的实际土壤湿度数值对自动土壤水分观测站数据进行修正和校订,再由修正过的自动土壤水分观测站数据作为当日的初始湿度,通过天气预报中无降水日数或降水日期及雨量大小做出未来一段时间内的失墒或增墒的模型,再通过不同的气象条件对增、失墒进行相关订正,做出相应的土壤墒情的预报,最后根据土壤墒情预报结果对照本地的土壤干旱量级指标,从而随时做出快速准确的本地旱情预报,为各级领导组织指挥农业生产、开展人影作业、指导农民进行田间管理等活动提供及时可靠的决策依据。本文通过此模型对2012年松原地区夏季干旱情况进行预报,再通过实际土壤墒情实况进行对比,预报结果基本正确。由于人工测值有一定随机性,所以人工观测值与自动站观测数据的对比只能做为参考而不可能完全吻合。但从长期数据应用情况来看,基于土壤自动水分观测站的土壤墒情监测及干旱预报模型方便稳定,反应水分变化趋势更有连续性。     

第四讲 农田土壤水分预报

一、开展土壤水分预报服务的意义 农田土壤水分是农作物正常生长发育的重要农业气象条件之一,它对各项田间工作能否顺利进行和能否取得良好作业质量也有密切关系。土壤水分状况,俗称墒情。在自然条件下旱作农田的水分供应,往往与作物需水有矛盾,特别是在干旱和半干旱的农业区,如我国北方各省区,由于降水量少、变率大,这种矛盾更为突出。土壤含水量常不能满足作物生长的要求。尤其是春季,群众素有“十年九春旱”之说,有的年份春夏连早,严重影响作物生长发育和收成。如北京地区小麦生育期间除自然降水外,还要灌溉2—3次才能得到较好的产量。而在多雨的南方,雨多固然对水稻生育有利,然而对小麦     

四川盛夏伏旱的MODIS遥感监测方法

本文利用2006～2010年7、8月的MODIS卫星遥感资料、土壤湿度观测资料和Ci综合气象干旱指数,讨论了NDVI-Ts特征空间干、湿边的拟合方法,建立了7～8月各旬的TVDI指数计算模型.根据31个农业气象站点的土壤相对湿度观测资料,获得了5种干旱等级的观测样本,并通过样本类内离散度、类间离散度,以及与土壤相对湿度和Ci指数相关性的比较,对比分析了TVDI和VSWI两种干旱遥感监测方法对四川盛夏伏旱的监测能力,结果表明:对于四川盛夏伏旱的遥感监测来说,用TVDI指数监测比用VSWI指数监测更合适,效果更好,TVDI指数监测到的干旱区比较可靠.     

闽东南花生、甘薯气象条件分析

利用闽东南近10多年花生、甘薯的农业气象资料，分析花生、甘薯生产的条件。根据回归统计分析得出以下结论：（1）夏、秋旱是制约闽东南花生、甘薯产量的主要气象灾害。（2）当春花生在6月下旬－7月出现持续无透雨天数＞20d，且耕作层土壤相对湿度达30％以下时，将影响花生子粒膨大，造成减产。（3）当8－10月持续无透雨＞30d，且耕作层土壤相对湿度达25％以下，将影响甘薯膨大。（4）若6－10月该地出现连续大－暴雨过程，由于旱地耕作层蓄水能力低，将造成水肥大量流失，生态恶化。（5）闽东南旱地土壤蓄水能力低，水资源匮乏，应加大投资力度，将地面灌溉改为喷洒灌溉，既可防止水肥流失，又可提高水的利用率。     

黄淮平原农业干旱预警系统研究

采用区域气候模式与土壤水分模型相结合的技术,建立黄淮平原农业干旱预警系统。系统的气候模式采用NCAR的区域气候模式(RegCM2),为土壤水分模型提供所需的气象要素场数值预报。土壤水分模型采用适合于黄淮平原冬小麦、夏玉米等作物的土壤水分平衡方程。试运行结果表明,利用区域气候模式和土壤水分模型构建的区域性土壤水分模型,土壤水分预报的平均相对误差在15%以下,可以较好地模拟出土壤水分变化和干旱分布状况,可用于土壤水分预报和干旱监测。     

CLDAS融合土壤相对湿度产品适用性评估及在气象干旱监测中的应用

基于2008—2017年全国自动气象观测站逐旬土壤相对湿度观测数据,综合评估中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）0～20 cm层融合土壤相对湿度产品在中国地区的适用性,评估表明CLDAS土壤相对湿度产品在中国东北、西北、江南大部及华南等地区存在较大系统性误差,总体上适用性较差。为消除CLDAS土壤相对湿度产品的系统性误差,采用回归订正法、7旬滑动平均订正法和临近加权前旬订正法对CLDAS土壤相对湿度产品进行误差订正处理,对订正结果评估发现：订正处理后CLDAS土壤相对湿度产品与站点观测的相关性显著增加,系统偏差基本消除,适用性明显提高,3种订正方法中临近加权前旬订正法的订正效果最优。最后,采用经不同方法订正后的CLDAS土壤相对湿度产品对2017年5月东北—华北地区一次气象干旱个例进行重现,对比验证表明：相对其他两种订正方法,经临近加权前旬订正法处理后的CLDAS土壤相对湿度产品能更为精准地重现2017年5月东北—华北地区气象干旱的落区和强度。〖JP〗     

利用MODIS资料监测和预警干旱新方法

为了提高遥感监测土壤水分和干旱的技术水平,在对常用遥感监测土壤水分和干旱方法进行评价的基础上,根据土壤热力学理论,提出了利用EOS/MODIS资料遥感监测农业干旱的新方法———能量指数模式。实际监测应用结果表明,能量指数模式更适合农作物土壤水分和干旱的监测,监测效果明显优于已经业务化的其它模式。农作物生长季节干旱的预警应当在土壤水分遥感监测的基础上,考虑未来预警期内的预报降水量和最高气温,并且把这个预报降水量和最高气温定量转化为土壤水分订正值,按照当地的标准划分成干旱预警等级。     

西北4省(区)干旱遥感监测方法——以Erads软件为例

介绍了将DVBS系统接收处理得到的NOAA/AVHRR卫星遥感资料,转入Erads软件,在Erads软件中对图像进行校正、拼接,通过建模运算实现干旱遥感监测的方法和监测流程。利用该方法对2006年7月下旬西北4(省)区的地面旱情进行监测,结果表明利用该工作流程,选择合适的干旱遥感模型可以得到监测区域的旱情,旱情监测结果与地面20 cm土壤相对湿度监测的旱情结果较一致。     

干旱指数在淮河流域的适用性对比

利用淮河流域河南、安徽、山东、江苏4省170个站1961—2010年逐日气温、降水以及土壤墒情和干旱灾情资料,从干旱年际变化、季节演变、空间分布、典型干旱过程诊断、不合理跳跃点以及与土壤墒情、干旱灾情相关性等方面,对比分析降水距平百分率 (Pa)、Z指数、标准化降水指数 (SPI)、相对湿润度指数 (MI)、综合气象干旱指数 (CI) 和改进的CI (CINew) 在淮河流域的适用性。结果表明:各干旱指数对淮河流域的典型旱年均有较好的诊断能力;在干旱季节演变及空间分布的诊断方面,Pa,MI,CI和CINew与实际较为吻合,而Z指数和SPI诊断效果较差;在典型干旱过程诊断以及不合理跳跃次数方面,CI和CINew更能刻画出干旱发生发展机制,而Pa,Z指数,SPI,MI效果较差;与土壤墒情和历史干旱灾情相关性方面,CI和CINew比Pa,Z指数,SPI,MI具有更好的相关性。即对于淮河流域的干旱监测诊断,CI和CINew要优于Pa,Z指数,SPI及MI,具有更好的适用性。     

多时间尺度SPI在安徽省气象干旱监测中的适用性研究

基于安徽省81个气象站1961—2017年逐日降水数据及土壤墒情和干旱灾情资料,从诊断干旱日数年际变化、季节演变、空间分布、频率分布、典型干旱过程演变及与土壤墒情、干旱灾情的相关性等方面,研究6种时间尺度SPI在安徽省气象干旱监测效果。结果表明:不同时间尺度SPI在干旱监测中差异明显,6种时间尺度SPI对于干旱日数年际变化、不同等级干旱频率分布具有较好的监测效果,但对于干旱日数季节演变和空间差异性诊断与实况存在偏差;从典型干旱过程诊断来看,时间尺度越短,降水权重越大(例如SPI30、SPI60),SPI监测曲线对降水的响应越敏感,而SPI150、SPI180等时间尺度长的SPI对降水的响应又过于"迟钝";从与土壤墒情的相关性来看,时间尺度短的SPI30与10 cm表层土壤墒情相关性最好,相关系数达0.91,时间尺度长的SPI180与50 cm深层土壤墒情相关性较好;在各时间尺度SPI与年降水量的负相关及与干旱灾情的正相关方面,相关系数随着时间尺度的增长均先增后减,时间尺度适中的SPI120相关性最好。总体来看,不同时间尺度SPI代表不同含义,针对不同时间尺度的气象干旱应采用不同时间尺度的SPI进行监测评估。     

西北地区东部春季土壤湿度变化的初步研究

利用中国西北地区东部 (包括宁夏、内蒙古西部以及甘肃、陕西两省 35°N以北地区 )农业气象站近 2 0年固定地段旬土壤湿度资料 ,对该地区春季土壤湿度的变化进行了初步分析。结果表明 ,中国西北地区东部土壤湿度的变化具有 3年左右的周期 ,而且 2 0世纪 90年代以来呈下降的趋势 ,这与该地区的降水和气温变化有关系 ;西北地区东部的土壤湿度变化对该地区群发性沙尘暴的爆发有一定影响