气候变化下广东省参考作物蒸散量变化趋势及其影响因素分析

为探究气候变化下广东省参考作物蒸散量(ET₀)时空变化特征及其影响因子，基于1980—2020年广东省辖区内37个气象站点的地面观测资料，采用FAO—56 Penman-Monteith法计算各站点逐日ET₀,系统分析了广东省ET₀的时空变化特征，运用敏感性和贡献率分析方法定量研究了各气象要素变化对ET₀影响程度。结果表明：时间尺度上，广东省多年年平均ET₀为1 150 mm,整体上以14.84 mm/10a的速率显著上升，空间尺度上，ET₀从北到南呈上升趋势，变化范围为1 069～1 235 mm; ET₀对相对湿度和气温的敏感程度高于日照时数和风速。贡献率分析结果表明：气温是广东省ET₀变化的主导因子，其次是日照时数，相对湿度和风速的贡献率相对较小。气温的潜在升高与相对湿度的下降可能会导致未来更高的ET₀和干旱事件，研究可为广东省水资源规划和农业灌溉管理提供科学依据。     

基于云模型的云南参考作物蒸散量时空变化及影响因素分析

云模型可定量描述参考作物蒸散量(ET₀)的随机性和模糊性，基于云模型分析云南ET₀的时空变化，结果可为云南农业灌溉、水旱灾害等研究提供参考。以云南省31个气象站1958—2013年的逐日气象资料为基础计算ET₀,基于云模型并结合线性倾向、M-K趋势检验、偏相关分析等研究云南参考作物蒸散量及影响因素的变化特征。结果表明：1958—2013年，云南ET₀在时间和空间上分布不均匀，空间分布较时间变化更不均匀且不稳定。56 a间ET₀呈不显著增加趋势，2000年后ET₀显著大幅增加且分布极不均匀极不稳定；春季ET₀最大，冬季ET₀最小，冬春ET₀分散且不稳定；ET₀呈“中高东西低、南多北少”的空间分布和“西增中东减”的变化规律，滇中高值区ET₀变化不均匀且不稳定；湿度、日照时数和风速是影响ET₀的主要因素。     

1959—2018年内蒙古参考作物腾发量时空变化特征分析

为深入了解气候变化对内蒙古地区ET₀的影响，利用FAO Penman-Monteith公式计算了内蒙古地区近60年50个气象站点的逐日ET₀,探讨内蒙古地区ET₀的时空分布特征、年代际变化和周期变化规律。结果表明：内蒙古ET₀自西向东呈逐渐减少的分布趋势，多年平均值为1 018 mm,气候倾斜率为4.2 mm/10a,呈显著上升趋势；四季变化中，春季、夏季和秋季等作物生长期的ET₀之和约占全年总值的95%,空间分布与年值相似；各气候区ET₀年平均值从大到小依次为特干旱气候区、干旱气候区、半干旱气候区、干旱半湿润气候区和湿润半湿润气候区，各气候区的变异系数较小，呈弱变异性，不同气候区均在20世纪90年代末发生突变；ET₀变化周期主要为59、14、24 a。     

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。     

白洋淀流域潜在蒸散量与实际蒸散量变化分析

基于Penman-Monteith公式和Budyko假设,利用白洋淀流域1960年-2011年的气象、水文资料,计算分析了该流域潜在蒸散量与实际蒸散量的长期变化趋势,并初步分析了实际蒸散量变化与降水变化、潜在蒸散量变化的关系。结果表明:过去52年白洋淀流域潜在蒸散量和实际蒸散量分别以10.3mm/(10a)和11.6mm/(10a)的速度呈下降趋势;年代际变化分析表明,潜在蒸散量的下降趋势在不同年代际间具有持续性,而实际蒸散量则表现为波动下降,其波动性受降水波动的影响,年实际蒸散量的变化与年降水的变化呈正相关关系(R2=0.99),与潜在蒸散量的变化呈负相关关系(R2=0.37),即降水量的变化对实际蒸散量的变化起主要控制作用。     

河北省潜在蒸散量变化特征及主导因子辨析

潜在蒸散量(ET_0)是地球表面水循环研究及水资源规划管理中重要因素,明确其变化规律及特征对区域水资源利用及农业生产布局有重要意义。根据河北省及周边地区1960—2018年24个典型气象站点逐日气象数据,利用Penman-Monteith模型、偏相关分析、敏感性分析、M-K检验法及空间插值法分析了河北省潜在蒸散量(ET_0)时空分布特征。结果表明:(1)59a来河北省ET_0平均值为1077.13 mm,平均下降幅度为-2.31 mm/10a,整体呈由西向东、由南向北减少趋势。(2)偏相关分析与敏感性分析表明,RH(平均相对湿度)、WS(风速)和SH(日照时数)对年均ET_0变化影响程度较大;WS、SH与年均ET_0变化趋势一致,而RH与年均ET_0变化趋势相反;RH、HT(日最高气温)、SH是影响ET_0变化的敏感因子,而AT(平均气温)及LT(日最低气温)则为相对不敏感因子。(3)河北省年平均ET_0变化的主导因子为SH,其次为WS;主导因子随季节变化有所差异。春季SH主要影响偏北部地区,WS集中影响中部及偏东部;夏季SH大致影响河北省全境;秋季河北省偏北部地区主要受RH影响,中东部及偏南部地区主要受WS影响;冬季河北省大部分地区受SH影响。研究成果可为河北省水资源的优化配置及农业发展提供一定理论支撑。     

川中丘陵区节水栽培技术对冬小麦水分利用效率的影响

水分不足是限制川中丘陵区冬小麦生长发育及产量的重要因子。通过不同节水栽培措施条件下耗水特性、潜在蒸散量与作物系数的研究成果,对冬小麦的产量与水分利用效率进行了分析。试验结果表明：①在冬小麦全生育期,常规灌溉（保证田间持水量75%）耗水量最高,达到421mm ;依赖于降雨耗水量最低,仅为348mm 。②川中丘陵区冬小麦生育期逐日的潜在蒸散量（ET₀）的平均值在0.93～3.81mm/d 幅度内变动,并呈现出前期平稳、中后期逐渐增加的特征。③在冬小麦全生育期,各处理措施的K_c值幅0.23～1.92之间,并呈现一抛物线特征。在拔节期达到最大值,成熟期达到最低值;且秸秆覆盖+常规灌溉栽培措施平均K_c值最大,对照平均K_c值最小。④冬小麦产量以秸秆覆盖+常规灌溉处理最高,达到 6 222.53 kg/hm²,而以对照（A）最低,仅为3 852.00kg/hm²;冬小麦的水分生产率与灌水生产率则均表现为秸秆覆盖+节水灌溉处理最高,分别达到0.55kg/m³和3.62kg/m³。     

河北省潜在蒸散量时空变化特征及气候影响因素

潜在蒸散量是确定作物需水量的重要依据和基础,准确估算和科学分析其气象影响因素,对于优化调整农业种植结构及合理配置水土资源具有重要意义。根据河北省及相邻行政区内24个气象站点1960-2016年的逐日气象数据,采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0),利用敏感系数和贡献率对ET0变化的气候影响因素进行分析,结果表明:近57年来河北省ET0多年平均值为1 095.70mm,整体呈显著下降趋势,平均下降幅度为-8.91mm/(10a);ET0年内变化率夏季最高,冬季最低;ET0空间分布大致自西向东呈半环状递减趋势,四季与年尺度格局基本一致。河北省年平均ET0对相对湿度表现为负敏感,对其他气象因子表现为正敏感。ET0年变化对各气象因子的敏感程度依次为相对湿度>最高气温>平均风速>日照时数>平均气温>最低气温,其变化对气象因子的敏感性存在空间差异。平均风速是河北省ET0全年及春、秋、冬三季变化的主导因子,日照时数为夏季ET0变化的主导因子。空间分布上,西北部地区ET0变化的主导因子为平均气温,东北部地区为日照时数,中南部及沿海地区ET0变化的主导因子为平均风速。该研究成果可为水资源的优化配置及区域干旱评价提供一定的理论支撑。     

近20年西南地区地表蒸散与干旱时空变化特征

利用西南5省161个气象站1996~2015年的气温、水汽压数据资料,以及MODIS产品数据,基于改进的混合型线性双源遥感蒸散模型拟合西南地区的地表蒸散状况,并定义蒸散干旱指数(EDI)分析该区干旱时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近20 a来实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%;春季由东南向西北递减,广西南部以及云南南部实际蒸散量较大;夏季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;秋季与冬季则呈现由南向北递减的规律。(2)潜在蒸散也呈现增加趋势,季节上存在一致性,春、夏两季蒸散量占全年总量的60.6%,空间上相比实际蒸散而言,变化存在一定规律,潜在蒸散量春季、秋季以及冬季呈现明显的由南向北递减的趋势,具有纬向分异规律,而夏季则表现为由东向西递减的经向分异规律。(3)年际间的EDI呈现波动趋势,且近20 a来明显下降,但各年EDI均值都大于0.5,说明整体干旱化程度相对严重。     

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。     

鄱阳湖流域水分盈亏时空变化特征分析

根据1960~2014年鄱阳湖流域13个气象站点的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith法、Mann-Kendall趋势检验法和相关分析法,研究鄱阳湖流域水分盈亏量时空分布变化趋势及其与气象因子的关系。研究结果表明:鄱阳湖流域近55 a来水分盈亏量多年平均盈余为565.88 mm,空间上呈由西北向东北和由西南向东北逐渐递增的趋势;水分盈亏量年内分布呈秋季亏缺,其他季节盈余,水分盈余量表现为春季夏季冬季秋季;在研究时段内流域各地水分盈余量均呈增加趋势,但各季节水分盈余量变化存在一定的差异性,其中春季和秋季呈减少趋势,但趋势不明显,而夏季和冬季均呈显著的增加趋势(p0.05)。鄱阳湖流域水分盈亏量与降雨、日照时数和日最高气温关系密切,流域年水分盈余量的增加是由于夏季和冬季降水量的增加、日照数和风速的减少。     

不同训练时间跨度情况下3种机器学习模型估算ET0性能研究

为探究在不同训练时间跨度情况下3种机器学习模型估算ET₀的性能，收集中国干旱区二连浩特、都兰、格尔木、哈密和吐鲁番共5个气象站点在1960-2019年的气象数据，针对最高气温、最低气温、平均气温、相对湿度、风速、每日地外辐射和全球太阳辐射7个气候因子，以PM公式计算每日ET₀的结果作为标准，探讨Adaboost、XGBoost和RF共3种机器学习模型在不同训练集时间跨度情况下对每日ET₀的预测情况。结果表明：(1)3个机器学习模型在不同训练时间跨度情况下估算精度排序为Adaboost模型>RF模型>XGBoost模型。(2)从训练集数据量大小的角度综合考虑，更推荐以20年为训练集时长进行训练来估算每日ET₀,以期达到与训练集时长更长时的预测效果。     

基于MOD16产品的涟江流域蒸散量时空变化特征

地表蒸散量对调节区域水热条件起着重要作用,也是区域水文水循环研究的重要内容。基于MOD16遥感数据集,分析2000—2014年涟江流域地表蒸散量的时空变化特征。研究表明:涟江流域蒸散量实测值与MOD16遥感产品之间的相关系数较高(R~2=0.91),表明该数据集能满足对涟江流域地表蒸散发的研究需求;流域不同季节、不同土地利用类型及地貌类型的蒸散量存在差异性,表现为:夏季春季秋季冬季,林地草地耕地未利用地建设用地,岩溶高原峰丛洼地;15 a间的多年平均蒸散量总体呈上升趋势,尤其是2011—2014年的蒸散量较大,气温、降水、土地利用方式和地质条件背景对地表蒸散发产生重要影响,植被覆盖的增加是流域蒸散量上升的主要原因。研究结果对科学认识地表蒸散发的时空变化特征及其影响因素、流域水循环研究、水资源的合理开发利用和生态环境建设具有重要的理论与实践意义。     

近40年丹江口库区潜在蒸散量变化特征及影响因素

全球气候变化背景下,丹江口库区潜在蒸散量变化特征对于南水北调中线水源区水循环研究及水资源评估具有重要意义。应用Penman-Monteith蒸散模型估算潜在蒸散量,分析近40年丹江口库区潜在蒸散量和干燥度指数时间变化规律,研究结果表明:(1)丹江口库区年降水量呈波动减少趋势,年均值839.9mm,其中年降水量、雨季和旱季降水量分别以14.3mm/(10a)、4.5mm/(10a)和9.0mm/(10a)的速率减少;(2)丹江口库区年蒸散量呈波动增加趋势,年均值860.0 mm,其中年蒸散量、雨季和旱季蒸散量分别以12.2 mm/(10a)、10.2 mm/(10a)和2.9mm/(10a)的速率增加;(3)丹江口库区干燥度指数呈波动增加趋势,年均值1.07,其中年干燥度指数、雨季和旱季干燥度指数分别以0.02/(10a)、0.07/(10a)和0.31/(10a)的速率增加;(4)潜在蒸散量与干燥度指数和相对湿度呈显著负相关性,与平均风速和日照时数呈显著正相关性,与温度相关性不显著。近40年来,由于降水量减少和蒸散量增加,丹江口库区气候有向干旱化演变的趋势。     

黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析

为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。     

中国南方农田蒸散量实测及其影响因素分析

利用基于闭路QCLAS-EC激光分析仪的涡度相关法对湖南省岳阳市郊区的一片蔬菜地的实际蒸散发、水汽通量以及潜热通量进行了连续两年的野外观测,并对原始观测数据进行处理,计算蒸散量,以分析研究区域实际蒸散量的年际尺度周期变化趋势和季节变化规律。结果表明,实验区域全年蒸散量在730~803 mm之间;季节变化大,8月达到全年最高水平3.5 mm/d,而1月只有0.4 mm/d。整个研究区域实测蒸散量变化规律是:春夏季较高,秋冬季较低;种植季较高,非种植季较低;每天的正午以及下午较高,夜晚较低。此外,利用高分辨率的实测工具观察不同的农业活动对实际蒸散的影响,发现种植引起蒸散发上升,收割引起蒸散发下降,并且收割使蒸散发下降的幅度要明显高于种植使蒸散发上升的幅度;灌溉对蒸散发有促进作用但是作用较小,施肥对蒸散发的影响目前尚不明确。     

河北省潜在蒸散量时空变化特征及气候影响因素分析

潜在蒸散量是确定作物需水量的重要依据和基础,准确估算和科学分析其气象影响因素,对于优化调整农业种植结构及合理配置水土资源具有重要意义。根据河北省及相邻行政区内24个气象站点1960-2016年的逐日气象数据,采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0),利用敏感系数和贡献率对ET0变化的气候影响因素进行分析,结果表明:近57年来河北省ET0多年平均值为1 095.70mm,整体呈显著下降趋势,平均下降幅度为-8.91mm/(10a);ET0年内变化率夏季最高,冬季最低;ET0空间分布大致自西向东呈半环状递减趋势,四季与年尺度格局基本一致。河北省年平均ET0对相对湿度表现为负敏感,对其他气象因子表现为正敏感。ET0年变化对各气象因子的敏感程度依次为相对湿度最高气温平均风速日照时数平均气温最低气温,其变化对气象因子的敏感性存在空间差异。平均风速是河北省ET0全年及春、秋、冬三季变化的主导因子,日照时数为夏季ET0变化的主导因子。空间分布上,西北部地区ET0变化的主导因子为平均气温,东北部地区为日照时数,中南部及沿海地区ET0变化的主导因子为平均风速。该研究成果可为水资源的优化配置及区域干旱评价提供一定的理论支撑。     

节水灌溉中农田土壤水蒸散模型的研究

在节水灌溉中，农田土壤水分常处在水分胁迫条件下，本文对水分胁迫下农田土壤水分蒸散模型进行了研究，在水分胁迫下实际蒸散量（ＥＴ）与潜在蒸散量（ＥＴｍ）之间关系为：ＥＴ＝Ｋｗ·ＥＴｍ，Ｋｗ与根层土壤有效水含量具有直线相关性。模型中考虑根系分布的影响，能明显提高模型精度，为节水灌溉确定农田实际耗水量提供科学依据，并提高农田土壤水分利用率。     

三江平原主要生态类型耗水分析和水分盈亏状况研究

利用SEBAL模型并集成MODIS卫星数据,计算了三江平原2006年生长季5—10月的地表蒸散量,结合降水量数据,借助GIS技术对主要生态类型的耗水和水分盈亏状况进行分析。计算结果表明:森林、湿地、旱田和水田生态系统在2006年生长季的耗水量分别为697.14、562.21、486.17和523.52mm,森林生态系统的蒸散量大于其他生态系统;从2006年生长季总体来看,三江平原北部和中部区域耗水量要小于降水量,东部、南部和西部则相反。森林、湿地、水田和旱田生态系统在2006年生长季水分盈亏量平均值分别为-193.46、-23.38、-1.86和37.59mm;从湿地、水田和旱田的水分盈亏情况对比来看,湿地开垦为水田比湿地开垦为旱田更适于当地的自然条件;对于农作物来说,从整个生长季来看三江平原降雨量可以基本满足地表蒸散的需求,但是时空不匹配,在特定的月份上,会出现干旱。     

基于遥感的三江平原主要生态类型耗水分析和水分盈亏状况研究

利用SEBAL模型和MODIS的MOD11A1、MOD13A2、MOD43B3产品计算了2006年生长季5-9月三江平原地表蒸散量，并且结合降水量数据,借助GIS技术对主要生态类型的耗水和水分盈亏状况进行分析。结果表明：森林、湿地、旱田和水田生态系统在2006年生长季的耗水量分别为697.14、562.21、486.17和523.52mm，在本研究区，森林生态系统的蒸散量大于其他生态系统；在2006年生长季总体来看，三江平原北部和中部区域耗水量要小于降水量;东部、南部和西部则相反。森林、湿地、水田和旱田生态系统在06年生长季水分盈亏量平均值分别为-193.46、-23.38、-1.86和37.59mm；从湿地、水田和旱田的水分盈亏情况对比来看，湿地开垦为水田比湿地开垦为旱田更适应于当地的自然条件，对于农作物来说，从整个生长季来看三江平原降雨量可以基本满足地表蒸散的需求，但是时空不匹配，在特定的月份上，会出现干旱。