希腊作物蒸散的区域性研究

在希膜的几个试验站对作物蒸散进行了测量，并建立了大量的一年生作物和果树的作物系数，用于与修正的彭曼公式计算出的“基本”作物蒸散相比较，这些系数明显小于ＦＡＯ２４号文件推荐的值，在所有试验站，应用局地获得的作物系数，可更加准确地预报出作物蒸散量。     

美国农业气象和农田蒸散研究

美国的农业气象比较强调基础和应用研究，重点为土壤－大气系统中的能量交换，水分交换，物质积累和转化，农业生产模型以及植物与环境相互作用机制等。试验多在大田条件下进行，配有比较完善的数据自动化采集系统，在农田实际蒸散的测定中，中子仪和蒸散仪得了广泛的应用，并用来检验各种蒸散计算公式。潜在蒸攻的计算方法很多，多在Ｐｅｎｍａｎ公式的基础上发展而来，并研制了相应的计算机软件，和其它公式相比，Ｐｅｎｍａｎ－Ｍ     

参考作物蒸散模型对比分析及评价

利用山东省6个气象台站45 a(1960-2004年)的逐日气象资料并选用7种参考作物蒸散模型,分别计算了上述各地的参考作物蒸散,对模型结果进行时空分布对比分析;进而以FAO推荐的Penman-Monteith模型为对照,利用最小一乘法对其余6种模型进行优化并对优化前后的模型进行时空比较.结果表明:Makkink模型在6个台站的时空分布模拟效果均最好,Mass-transfer模型在7-8月明显偏低,Net Radiation模型各站全年基本都偏高;根据不同月份的相对偏差情况,采用最小一乘法进行分月优化,优化后的模型预测月参考作物蒸散标准误差小于5 mm,平均相对误差小于8.5%,台站的年参考作物蒸散相对误差也基本小于10%,说明这些含参数较少的模型经优化后基本上可用,当资料缺损时不失为Penman-Monteith模型的替代模型.     

咸阳市农田蒸散分析

利用1971—2012年咸阳市农田土壤水分连续观测资料及各月温度、降水等气候要素资料,计算分析了不同水分条件下的蒸散量变化,为建立合理的节水灌溉制度提供科学依据。     

华北地区玉米田实际蒸散量的计算

以简化农田实际蒸散的计算过程为目的，利用1999年河北定兴县中国气象科学研究院农业气象试验基地的玉米田0~300 cm土壤湿度和气象要素的实测资料以及华北地区5个站1991~1995年0~50 cm土壤湿度和气象资料，探讨由简化参考蒸散模式计算玉米田实际蒸散的可能性；对比了Priestley-Taylor模式和FAO（1998）Penman-Menteith模式的计算结果，以农田试验资料为基础，采用叶面积系数和平均土壤相对湿度为因子，建立了实际蒸散的计算模式。并以华北地区8个站1999~2000年0~50 cm土壤湿度和气象资料进行验证，平均误差一般为10%~15%.     

基于P-T模型估算雨养大豆田蒸散量

基于2005—2007年涡度相关系统实测值和小气候观测资料,利用Priestley-Taylor (简称P-T) 模型对三江平原雨养大豆田5—10月的蒸散量进行模拟和分析。结果表明:P-T模型参数α采用常规值1.26时,大豆出苗前和生长期模拟值明显大于实测值,大豆收割后模拟值明显小于实测值,模型不能用于模拟大豆田蒸散量。大豆生长期内参数α与叶面积指数呈对数正相关关系;当饱和水汽压差较小时,参数α与其呈幂函数正相关关系,当饱和水汽压差较大时,参数α与其呈幂函数负相关关系。大豆出苗前参数α与太阳辐射呈正相关关系,与饱和水汽压差呈负相关关系;大豆收割后参数α与风速呈显著正相关关系。依据回归方程修正参数α后,多个用于检验模型模拟效果的统计量均表明:P-T模型对不同时期大豆田蒸散量的模拟精度明显提高,能够较好地估算大豆田蒸散量。总而言之,P-T模型必须修正参数α方可用于估算三江平原雨养大豆田蒸散量。     

WOFOST模型蒸散过程改进对玉米干旱模拟影响

分别利用优化蒸散计算（PM方案）、作物系数（CC方案）和二者同时优化（PMCC方案）改进WOFOST模型,基于降水适宜年（2012年）和干旱年（2015年和2018年）在辽宁省锦州开展的玉米分期（4月20日、4月30日和5月10日）播种试验资料评价模型改进效果。结果表明：2012年,PM方案可增大潜在蒸散,CC方案在作物系数小（大）于1时使潜在蒸散减小（增大）;3个方案对叶面积指数、地上生物量和土壤湿度模拟几乎不产生影响。2015年,PM方案的拔节后叶面积指数、地上生物量、产量和土壤湿度较原模型明显减小,蒸腾速率在喇叭口期之前增大,之后减小;CC方案在喇叭口期之前蒸腾速率小于原模型,之后大于原模型,其他4个变量略大于原模型。PMCC方案的各变量模拟值介于PM方案和CC方案之间,3个播期模拟精度叶面积指数分别提高6%,21%和3%,地上生物量分别提高8%,8%和14%,产量分别提高66%,63%和66%。2018年,PMCC方案前两播期地上生物量模拟精度分别提高5%和1%,产量模拟精度分别提高32%和5%。PMCC方案可改善模型在干旱条件下的模型性能。     

基于涡度相关的春玉米逐日作物系数及蒸散模拟

作物系数是计算作物蒸散量的关键参数。利用2006—2008年和2011年辽宁锦州玉米农田生态系统的涡度相关、气象、作物发育期及叶面积指数观测数据,分析不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数特征及其与叶面积指数的关系。研究表明:作物系数与玉米农田实际蒸散均呈单峰型变化,约在7月末至8月初达到最大值 (玉米开花吐丝期)。在此基础上,建立了不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数与叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平), 同时,采用积温表示的标准化生育期方法模拟相对叶面积指数,并建立了逐日作物系数与相对叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平),解决了无叶面积观测地区玉米逐日实际蒸散量的计算。研究结果可为玉米农田用水管理以及灌溉措施的制定提供参考。     

基于温度的参考作物蒸散量计算方法的适用性评价

参考作物蒸散量是表征气候干湿程度、植被耗水量、生产潜力及水资源供需平衡的重要指标之一。以海口和敦煌两个气候相差较大的站点为例,利用Irmark-Allen、Hargreaves、Jensen-Haise 3种基于温度的ET 0计算方法,计算了 2013 2015 年两个站点的参考作物蒸散量,以FAO98 Penman-Monteith方法计算所得结果为标准,依据相关系数(R)及其显著性(P)、均方根误差(RMSE)和平均偏差(MBE)等量化指标,分别对3种方法计算结果在两个站点月和日序列的适用性进行评价,并对这3种方法进行本地化修正优化和检验。结果表明:本地化前,Irmark-Allen方法在海口的计算与Penman-Monteith的偏差最小且相关性好( R =0.97, P <0.01,RMSE=0.38 mm/d,MBE=-0.01 mm/d),其他两种方法均高估。3种基于温度的ET 0方法在敦煌都有很大的误差,其中Irmark-Allen方法在夏季偏低,在冬季偏高;Hargreaves方法整体偏高;Jensen-Haise方法在冬季不适用,出现无效负值,而在其他时段偏高。本地化后,3种基于温度的ET 0方法在两个地区都得到明显改善,其中Jensen-Haise方法在海口效果最好( R =0.96, P< 0.01,RMSE=0.61 mm/d,MBE=0.003 mm/d),在敦煌效果也是最好的( R =0.96, P <0.01,RMSE=0.69 mm/d, MBE=-0.02 mm/d)。     

基于蒸散干旱指数的华北地区干旱研究

本文利用卫星遥感资料以及常规气象资料驱动基于地表净辐射、植被指数、平均气温和日温差的蒸散模型来估测日实际蒸散量,并与栾城站涡动相关法测量的实际蒸散作对比验证。定性分析了实际蒸散与各相关影响因子的时空变化规律;通过蒸散干旱指数（EDI）分析华北地区的干旱分布特点,并分别与PDSI指数和降水距平百分率作对比。结果表明：ET模型估测的蒸散值与实测值的相关性很好,其模拟精度对于大面积干旱监测的空间尺度上是可用的;EDI距平指数表征干旱分布的空间分辨率较高,且对旱情的指示和干旱程度的判定比较可靠。     

A Measurement Based Sensitivity Analysis of the Penman-Monteith Actual Evapotranspiration Model for Crops of Different Height and in Contrasting Water Status

Summary This paper presents a study of the sensibility of the Penman-Monteith evapotranspiration model to climatic (available energy and vapour pressure deficit) and parametric (aerodynamic and canopy resistances, r _a and r _c respectively) factors in a semi-arid climate, for crops in contrasting water status (well irrigated and under water stress) and of different heights. Three experiments were carried out in southern Italy on reference grass (≈ 0.1 m), grain sorghum (≈ 1 m) and sweet sorghum (≈ 3 m). For this analysis the sensitivity coefficients, taken as hourly means, were evaluated during the growth season when the crops completely covered the soil. The relative errors on evapotranspiration were also evaluated for r _a and r _c . The results showed that, for reference grass, available energy and aerodynamic resistance play a major role. For crops under water stress the most important term to evaluate is canopy resistance. For a tall crop, as sweet sorghum, the role of the vapour pressure deficit is fundamental, both when the crop is in good water status and under water stress. Received July 14, 1997 Revised February 5, 1998     

Sensitivity of Potential Evapotranspiration Estimation to the Thornthwaite and Penman–Monteith Methods in the Study of Global Drylands

Drylands are among those regions most sensitive to climate and environmental changes and human-induced perturbations.The most widely accepted definition of the term dryland is a ratio,called the Surface Wetness Index(SWI),of annual precipitation to potential evapotranspiration(PET)being below 0.65.PET is commonly estimated using the Thornthwaite(PET Th)and Penman–Monteith equations(PET PM).The present study compared spatiotemporal characteristics of global drylands based on the SWI with PET Th and PET PM.Results showed vast differences between PET Th and PET PM;however,the SWI derived from the two kinds of PET showed broadly similar characteristics in the interdecadal variability of global and continental drylands,except in North America,with high correlation coefficients ranging from 0.58 to 0.89.It was found that,during 1901–2014,global hyper-arid and semi-arid regions expanded,arid and dry sub-humid regions contracted,and drylands underwent interdecadal fluctuation.This was because precipitation variations made major contributions,whereas PET changes contributed to a much lesser degree.However,distinct differences in the interdecadal variability of semi-arid and dry sub-humid regions were found.This indicated that the influence of PET changes was comparable to that of precipitation variations in the global dry–wet transition zone.Additionally,the contribution of PET changes to the variations in global and continental drylands gradually enhanced with global warming,and the Thornthwaite method was found to be increasingly less applicable under climate change.     

基于MOD16的呼伦贝尔蒸散量变化分析

利用2001—2014年MOD16数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔市ET、PET的时空变化特征。研究表明,呼伦贝尔市的年平均ET为310.0 mm,呈林区农区牧区分布,年平均倾向率为15.3 mm/10 a。年平均PET为1 096.0 mm,呈农区、牧区两侧向林区递减分布,年平均倾向率为-20.7 mm/10 a。牧区西部ET显著增加(P0.05)、PET显著减小(P0.05),其他地区ET、PET变化不显著。ET与PET之差在5—6月最高,该时段为呼伦贝尔市缺水最为严重的月份。结合气象因子分析,全年的PET均会受到气温的影响,而只有冬季的ET会受到气温影响,植被生长季里ET和PET都会受到相对湿度和降水的影响,生长季的日照长度也会对PET产生影响,但10 m风速与ET和PET的相关性较差。     

A note on the similarity groups of the Penman-Monteith Big Leaf Model

The Penman-Monteith Big Leaf Model is expressed in terms of eight similarity variables. A simple relationship is derived relating these nondimensional variables to the inverse of the Monin-Obukhov length, L, multiplied by height. Placing this surface energy balance model within such a framework may be of use when coupling to atmospheric models where similarity variables have already been defined.     

基于碳水通量耦合原理改进Penman-Monteith蒸散发模型

陆地蒸散(ET)涵括地表和潮湿叶片的蒸发和植物的蒸散发,是陆地水循环的重要组成部分。Penman-Monteith方程是估算陆地蒸散的重要方法,方程中的叶片或冠层气孔导度是提高估算精度的关键因子。根据碳水循环的耦合原理,植物光合作用模型可用于估算叶片或冠层气孔导度。植物光合作用模型可分为三类:1)使用总冠层导度的大叶模型(BL),2)区别阴、阳叶冠层导度的双大叶模型(TBL),3)区别阴、阳叶叶片导度的双叶模型(TL)。与这三类光合作用模型相对应,衍生出基于不同导度计算方法的三种蒸散估算模型。三种蒸散模型之间的主要区别在于是否进行从叶片尺度到冠层尺度的气孔导度集成。这三种模型中,双叶模型使用叶片尺度的气孔导度,集成度最低。反之,大叶模型使用冠层尺度的气孔导度,集成度最高。由于在Penman-Monteith中,蒸腾和气孔导度之间的关系是非线性的,气孔导度的集合会导致负偏差。因此,与通量测量相比,大叶蒸散模型的估算偏差最大,而双叶蒸散模型的估算偏差最小。     

利用区域气候模式RIEMS产品分析日蒸散量及其影响

利用区域气候模式RIEMS输出的各种气象参数,采用了BEF等4种不同方法计算了沂沭河上游流域的潜在蒸散量,并与该流域6个气象站实测蒸发数据计算的陆面潜在蒸散量进行了比较。结果表明,根据平均偏差、平均绝对偏差、均方根差和相关系数指标的综合判断,该4种方法的估测精度从高到低依次为双线性曲面回归经验函数法(BEF)、Hargreaves-Samani(Harg)法、Pristley-Tayler(P-T)法和Penman-Monteith(P-M)法。在时间序列上,4种方法计算的逐日蒸散量与观测值呈相同的变化趋势,但计算值在蒸散发最强、最弱和降水最多、气温最高的7-9月有较大差异。BEF法估测的精度最高,与观测值最接近,Harg法、P-M法和P-T法都有明显的偏高现象。BEF法只需要较少的参数就能得到较高的估测精度,因此可作为利用区域气候模式RIEMS产品计算沂沭河流域蒸散量的首选方法,进而为RIEMS模式中耦合的陆面水文过程模型TOPX提供满足精度要求的日蒸散量驱动参数。     

基于两种潜在蒸散发算法的SPEI对中国干湿变化的分析

利用美国普林斯顿大学高分辨率的全球陆面同化数据集和美国国家环境预测中心的辐射再分析数据,根据Thornthwaite和Penman-Monteith公式分别计算了1948～2008年中国区域潜在蒸散发量;而后,使用降水和两套潜在蒸散发数据分别计算得到标准化降水蒸散发指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),并以此研究了1949～2008年中国区域干湿变化时空特征以及两种SPEI结果之间的差异;最后,给出了两种SPEI在中国的适用区域。结果表明:两种SPEI均显示中国地区整体上存在变干趋势,季节上以春季的变干趋势最为显著;空间上表现为以长江为界的南涝北旱,显著变干的区域有内蒙古中部、华北、东北以及四川东部地区,显著变湿的地区主要位于新疆北部和西部。同时,各种不同等级干旱也呈增加趋势,其中以中等干旱增加最为显著。1990年代中后期以来是中等和极端干旱发生最多的时期,空间上与SPEI显著减小的区域相对应。两种SPEI在 冬、春季差异最大,这主要是由于期间两种潜在蒸散发的计算结果之间存在很大差异。在Penman-Monteith公式中,由于空气动力项对冬、春季北方潜在蒸散发的贡献显著增加,基于该公式的SPEI相对而言能更合理地描述干湿变化特征。     

基于熵权的水环境质量评价物元分析模型及其应用

水环境质量评价是水环境保护和治理工作中的一项重要任务。应用熵权法来确定评价指标的权重,建立了基于熵权的水环境质量评价物元分析模型,对重庆市凤嘴江的水环境质量进行了评价,并与传统物元分析方法和BP网络法进行对比。结果表明,该方法的评价结论合理,用熵权法确定评价指标的权重客观、计算简便。     

基于熵权的水环境质量评价物元分析模型及其应用

水环境质量评价是水环境保护和治理工作中的一项重要任务。应用熵权法来确定评价指标的权重,建立了基于熵权的水环境质量评价物元分析模型,对重庆市凤嘴江的水环境质量进行了评价,并与传统物元分析方法和BP网络法进行对比。结果表明,该方法的评价结论合理,用熵权法确定评价指标的权重客观、计算简便。