四川省多种土壤水分资料对比分析

从降水响应、指标评估两个方面对比分析了四川省西昌、宜宾和乐至3站2017~2018年CLDAS土壤湿度产品、人工观测和自动土壤水分站3种土壤水分资料。结果表明,3种资料的土壤相对湿度对降水都有较好的响应,其中自动站对土壤水分变化的响应最为明显,而CLDAS的响应则较为平缓,CLDAS体积含水量对降水的响应不如CLDAS相对湿度好,特别是在深层,基本没有响应降水影响。对比评估指标显示,各站土壤相对湿度人工观测与自动站的相关性最好,西昌站3种资料两两间相关性最好,乐至站各资料间的相关性较差,偏差和均方根误差也较大,体积含水量各站各资料间相关性没有相对湿度高。总体看,CLDAS土壤湿度产品,特别是相对湿度在浅层对降水的响应要好于深层,与人工观测和自动站的相关性也好于深层,CLDAS土壤湿度产品在浅层可以弥补四川部分地区自动站稀疏的缺陷。      

云南土壤水分自动站观测值的业务化检验及其标准

按照土壤水分自动站业务化检验标准对云南2010年建立的20个土壤水分自动站观测值进行了业务化检验,其中17个站点通过业务化检验。为评估业务检验合格站点的数据质量,对检验时段人工对比观测数据进行分析,由于检验时段多分布在雨季,大部分土壤层观测数据的样本标准差较小,导致检验后干季时的土壤自动站与人工观测结果误差较大。将各站点的土壤体积含水量绝对误差转换成土壤相对湿度误差后,土壤相对湿度误差值大于等于10%的土层占有效检验总数的24.4%;误差值小于6%的只占总数的41.2%。分析认为当前土壤水分自动站业务化检验的评判标准值得商榷和论证。     

FDR土壤水分传感器原状土壤标定方法研究

为获得测站准确的土壤水分传感器标定参数,利用自动土壤水分站点的大型原状土壤为样本,在实验室同时进行人工称重观测和仪器自动对比观测,得到一系列的人工自动测量数据,以人工称重数据为准对自动土壤水分传感器进行订正。由于采用原状土壤,样本土壤的质地、密度、土壤颗粒和结合紧密度基本没有受到破坏,订正后的自动土壤体积含水量值能更加真实反映台站实际土壤墒情,能够修订人工对比观测期间由于样本空间不足导致的不合理的田间标定方程。     

贵港土壤水分观测数据的应用与分析

通过对贵港市三个土壤水分自动站(贵港、桂平、平南)2014年的1月1日-12月31日的10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、80cm、100cm、共8个层次的土壤体积含水量的分析,找出贵港土壤水分的时间变化特征。     

GStar-I型自动土壤水分观测仪数据标定方法研究

采用数理统计方法对渭南市蒲城、白水、韩城、华阴4站人工与GStar-I型自动土壤水分观测仪观测的土壤体积含水量数据进行相关分析和多项式拟合,结果显示:自动观测土壤水分数据与人工观测数据显著相关,拟合方程标定效果优于D值标定效果,方程标定后数据准确率提高,可满足干旱监测和服务需求。     

基于吉林省观测土壤水分的WOFOST模型模拟研究

利用吉林省白城站试验数据进行模型参数调整,通过独立的观测资料对生育期、叶面积指数、地上部分各器官生物量进行模拟验证与评价。以白城站和榆树站代表吉林省西部玉米种植区和中部黄金玉米带参数,利用农业气象观测站发育期资料、气象资料和经过质量控制后的逐日土壤水分自动站观测数据进行模拟。为了提高WOFOST模型模拟精度,将由模型通过降水量计算的土壤体积含水量替换为实测土壤水分计算的体积含水量,采用替换后的土壤体积含水量参与模型下一步运算,以此来模拟2001—2016年春玉米穗生物量变化状况,构建玉米土壤体积含水量改善率(PD)指标,来表征降水驱动和土壤水分驱动对作物模型模拟结果的影响。结果表明:(1)模型对白城站春玉米生育期、叶面积、地上部分总生物量和叶生物量较准确,而穗生物量模拟效果一般。(2)从代表站白城来看,穗生物量模拟值与降水量存在明显正相关,降水偏少的年份土壤模拟效果明显优于降水驱动。(3)从区域来看,以盐碱土为主的地区或降水量偏少的年型下土壤水分驱动效果优于降水驱动;在以黑土为主的区域或降水偏多的年型下,两者模拟效果基本接近。(4)总体来说,利用观测土壤水分替换降水量参与模型能够显著提高模型模拟精度。     

GStar I型自动土壤水分观测仪数据标定方法研究

采用数理统计方法对渭南市蒲城、白水、韩城、华阴4站人工与GStar I型自动土壤水分观测仪观测的土壤体积含水量数据进行相关分析和多项式拟合,结果显示：自动观测土壤水分数据与人工观测数据显著相关,拟合方程标定效果优于D值标定效果,方程标定后数据准确率提高,可满足干旱监测和服务需求。

     

自动土壤体积含水量异常数据分析和判定

以琼中2014—2021年自动土壤体积含水量数据为例,研究自动土壤体积含水量异常数据的判定方法,分析造成数据异常的原因。结果表明：依据降水与土壤水分自然变化规律,采用界限值检查和空间、时间一致性检查等数据质量控制方法,分析自动土壤水分历年数据年、月、旬、日变化趋势,可快速判定自动土壤水分历史数据集中异常数据出现时段;结合异常时段同期的降水量和台站值班记录及当地墒情实况可判定异常数据的正误。造成自动土壤体积含水量数据异常主要原因有：①传感器故障;②强降水天气,雨水冲刷石块移动造成土壤环境发生变化;③仪器安装不当,套管管壁与土壤开孔的孔壁之间存在缝隙,强降水造成传感器对应部位积水;④对套管管壁与土壤开孔的孔壁之间缝隙灌浆填补时,未严格按规范要求操作,破坏了土壤原有结构。     

欧空局主被动微波土壤水分融合产品 在甘肃省干旱监测中的应用

选取甘肃省为研究区域,利用自动土壤水分观测站(ASMS) 0～10 cm土壤体积含水量数据对ESA CCI_SM(European Space Agency climate change initiative soil moisture)产品进行质量评估,并基于此产品分析长时间序列土壤体积含水量的时空变化特征,在此基础上,进一步构建土壤水分状态指数(soil moisture condition index,SMCI)应用于干旱监测。结果表明:(1) ESA CCI_SM在陇东地区与自动站土壤水分观测值的相关性最好(R=0. 71),其次是陇中、陇南和甘岷地区,共有92%的站点的R通过0. 01显著性检验。(2) ESA CCI_SM产品较好地呈现了西北部土壤湿度较干燥、东南部较湿润的空间分布特征。土壤体积含水量具有明显季节变化,秋季较高,其次是夏季,冬春季较低。(3)基于ESA CCI_SM产品构建的SMCI较好地监测出2002年7—10月伏秋连旱和2009年4—6月春夏连旱的发生发展过程,该数据产品在陇东和陇中雨养农业区的干旱监测应用较好。     

DZN3型土壤水分自动站测墒质量分析

对2011年3-7月28次DZN3型土壤水分自动站与人工土壤相对湿度观测资料进行质量对比分析,结果显示:自动站观测数据与人工观测数据相比普遍偏小,30 cm土层数据偏差最小,20、40、50 cm土层次之,10、60、80、100 cm土层偏差较大;10、20、80、100 cm 4个土层自动站相对湿度演变趋势与人工测值较为接近,相关性较好;自动站土壤水分传感器对土壤水分变化敏感程度较低,其相同土层土壤相对湿度波动振幅小.分析结果可为评估DZN3型土壤水分自动站的监测能力及监测数据订正与应用服务提供客观依据.     

便携式土壤水分测量仪本地化应用研究

为提高PASW-1型便携式土壤水分测量仪在实际工作中的准确率,利用烘干法对仪器进行本地化标定。通过回归分析,得到不同土壤层次的标定曲线,根据标定曲线反演并计算出土壤相对湿度,结合气象干旱等级划分标准,制定出自动体积含水量对应的干旱等级查询表,便于实际业务应用。     

人工与自动土壤水分平行观测资料对比分析

采用对比差值、差值概率和相关分析等方法对南城2005年9月8日至2007年1月28日期间HYA-SF型土壤水分自动监测站与人工平行对比观测的土壤湿度资料进行统计和一致性分析。结果表明,人工与自动观测资料的一致性在40 cm、50 cm土层表现最好,在5 cm、10 cm土层表现相对最差;总体上自动观测值高于人工观测值,二者数据差异在少雨或干旱季节常小于多雨季节;对比观测时段内人工与自动观测数据序列的相关性在各层均表现为显著,多项式回归趋势基本能反应土壤含水量的变化趋势。分析结果可为评估HYA-SF型土壤水分自动站的监测能力提供客观依据。     

影响土壤水分观测精确度的原因及观测注意事项探讨

该文利用汇川基本气象站的人工、自动土壤水分观测资料,通过对人工、自动土壤水分观测方法及资料的对比分析,得出可能影响土壤水分观测精确度的原因及观测注意事项。对提高土壤水分观测质量及土壤水分自动站的推广和应用有一定的指导意义。     

土质对FDR水分传感器拟合参数影响的试验研究

通过制作人工土柱的方法,对壤土、黏土、砂土等土质进行FDR(Frequency Domain Reflectometry)水分传感器拟合标定试验,分析了传感器频率与土壤水分之间的关系,以及不同质地土壤对传感器标定参数的影响。数据分析结果表明:FDR土壤水分传感器感应频率随土壤体积含水量的增加而单调减小,具有很好的相关性,不同的土质对土壤水分传感器标定参数影响较大,黏土测试的传感器归一化频率范围在0.64~0.94之间,壤土测试的传感器归一化频率范围在0.4~0.86之间,砂土测试的传感器归一化频率范围在0.3~0.94之间,土壤按类别进行标定比集中标定的效果更好。分析结果对土壤种类复杂地区的自动土壤水分观测仪精细化标定具有一定指导意义。     

四川地区自动土壤水分站数据质量控制方法研究

本文利用各类人工、自动土壤水分资料,统计得到不同层次土壤水分各观测要素的气候极值和时变阈值,研发了适用于四川地区自动土壤水分资料的质量控制方法,具体包括站点参数信息检查、数据缺测检查、体积含水量界限值检查、气候极值检查、时间一致性检查(时变检查和持续性检查)。并对2014年21个自动土壤水分站218个S文件进行了检查测试,检查数据约500万个,质控结果显示,数据缺测约占总数据量的1.6%,超过气候极值数据约占总数据量9%,未通过时间一致性检查的数据约占0.5%,超出体积含水量界限值的数据约占0.3%。在所有疑误信息中,超过气候极值所占比例最大,土壤水分各要素历史气候极值有待进一步完善。      

四川部分台站迁移新旧站址观测资料对比评估

利用四川近年台站迁移新旧站址对比观测资料,采用统计检验方法,对新旧站址观测资料进行对比评估.结果表明：迁站后观测环境得到改善,热岛效应影响减小,气温降低,相对湿度和风速升高.迁站对气温极值的影响大于平均值,对降水、相对湿度和风向的影响较大,新旧站址的风向一致性较差.由于旧站址遭受破坏的程度,周边障碍物的存在形式、所处方位、距离、下垫面状态及迁移距离、高差等的不同,造成对气象要素的影响程度会不同,从而造成迁站对各站及各要素影响的差异.     

自动土壤水分观测站业务化检验分析

土壤水分监测对农业生产和科学研究都具有重要意义,自动土壤水分观测数据得到了广泛应用,实现了土壤水分的自动监测。通过对天津新建DZN3型自动土壤水分观测站业务化检验过程进行介绍,分析了自动观测数据的到报率和土壤常数的测定,并对人工与自动观测数据做了详细的对比分析,通过两个实例分析了对比检验的方法,确定了能够业务化运行的自动土壤水分观测站,分析了站点未通过检验的原因,并对重新进行业务化检验的站点和日常维护提出了建议,介绍的方法为今后开展相关业务化检验奠定了基础。     

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。     

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。     

青藏高原两类下垫面地表能量分配对气候要素的响应研究

利用青藏高原北麓河观测站（退化高寒草甸）和玛曲观测站（高寒草原）2014年地面观测资料,通过组合分类法,对比分析了两类下垫面生长季土壤含水量、水汽压差和净辐射对地表能量分配的直接影响和间接影响,并且利用路径分析法研究了影响地表能量分配的关键气候因子。结果表明:北麓河站和玛曲站潜热占比（潜热通量与地表可利用能量的比值）对土壤含水量的响应分别处于土壤水分抑制阶段和能量抑制阶段。其中,北麓河站潜热占比在水汽压差较大时随土壤含水量增长较快,受净辐射的影响较小;而玛曲站潜热占比随土壤含水量的变化趋势受水汽压差和净辐射的影响均较小。北麓河站潜热占比随水汽压差的增大先减小后趋于不变,并且潜热占比对水汽压差的敏感性随土壤含水量的增大而减小;而玛曲站潜热占比随水汽压差的增大先增大后趋于不变,几乎不受土壤含水量和净辐射的影响。北麓河站和玛曲站潜热占比均随净辐射的增大趋于稳定,其稳定值分别与土壤含水量和水汽压差有关。路径分析结果显示,降水是影响北麓河站潜热占比的主要气候因子,而气温是影响玛曲站潜热占比的主要气候因子。