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。     

北京地区玉米风灾损失定量评估模型研究

风灾是北京地区玉米减产的一个重要因素,是影响玉米产量最常见的一种气象灾害,严重的风灾可造成玉米绝收。为实现对玉米风灾造成损失的定量评估,利用收集到的历史上出现的玉米风灾及产量损失数据,结合自动气象站观测资料,分析了风灾发生过程中对玉米产量损失影响显著的气象因子,最终确定选取玉米受灾过程中的最大风速的最大值、持续时间内的最大风速的平均值、最大风速持续时间和过程降水量4个气象因子,并考虑到玉米不同生育期抗风能力的不同,增加了玉米生育期影响因子,利用这5个要素,运用统计学方法建立了北京地区玉米风灾损失定量评估统计模型。通过对样本数据的拟合及剩余样本的检验,建立的定量损失评估模型具有一定的准确性和实用性,可为政策性农业保险的定损,以及生产部门确定风灾损失及保险公司理赔提供科学依据。     

基于作物旱度指标的农业干旱评价指标与模型研究

在广泛研究国内外农业干旱指标的基础上,首次提出"作物旱度指标I"t、"作物相对旱度指标Ir"t、"作物干旱强度指标Di"建立了广元市农业干旱评价指标和模式。当作物相对旱度指标Ir20≧0.6持续15天时发布农业干旱预警,为防旱治旱提供决策依据。     

基于灰色关联度法的雾灾损失评估模型研究

根据大雾灾害的实际情况和数据的可得性,选取了死亡人数、受伤人数、受灾面积、大雾持续时间和直接经济损失作为评价指标,运用灰色关联度法来建立雾灾损失评估模型,并进行实例分析。结果表明：运用灰色关联度方法建立的雾灾损失评估模型进行雾灾的灾害等级划分,是较为合理的,基本符合实际情况。     

气候变化综合评估模型的损失函数研究进展

该研究从综合评估模型(IAM)的模型耦合视角出发,介绍了当前损失函数的研究进展,主要从损失函数的构建方法、损失函数与IAM气候模块和经济模块的耦合以及IAM与气候模式的耦合角度分析了损失函数的耦合功能及其存在的科学问题,探讨了损失函数的改进方向。通过文献梳理发现,损失函数的构建方法上,主要采用专家判断法、元分析法和统计学方法,但各有优缺点;与气候模式的耦合功能上,损失函数多以温升为气候变化因素,降水等气候变化信息无法表达,且由全球尺度的年平均值进行标定,不能体现区域的差异和季节的变化,无法直接描述极端气候事件造成的巨大损失;与经济模块的耦合功能上,基于生产部门的损失函数缺乏间接损失评估功能,缺乏对经济增长的动态影响机制。针对上述IAM中气候变化对经济影响的反馈机制的不足,需重点从细化区域气候变化因素影响和细分经济产业部门两个方向重构损失函数,紧密连接气候模式与经济模块,全面评估气候变化经济损失,并需要从技术上解决损失函数在耦合经济模块与气候模式时出现的时空尺度不匹配问题,最终为IAM与气候模式甚至地球系统模式的耦合提供重要的解决方案。     

吉林省重大暴雨过程影响损失评估模型的建立

利用1961-2012年吉林省逐日降水资料、暴雨灾情资料、逐年GDP和人口资料采用灰色关联度分析方法建立重大暴雨过程指数及灾损指数,利用相关分析法对重大暴雨过程造成损失的影响因素进行探讨,采用多元回归法建立重大暴雨过程影响损失评估模型,并进行拟合和试评估检验。结果表明：吉林省重大暴雨过程造成的损失与前7 d雨量及重大暴雨过程指数相关显著;利用前7 d雨量和重大暴雨过程指数建立的影响损失评估模型拟合和试评估效果均较好,可在实际业务中应用;由于在重大暴雨过程发生前,评估因子就可获得,因此,可以对其灾害损失进行定量预评估,在实际业务中指导意义较大。     

绥化市干旱灾害分析及评估模型的研究

1引言绥化市地处黑龙江省中南部,属寒温带大陆性季风气候,季节变化明显,气候四季差异大。受季风气候的影响,绥化市春季干旱,夏季短热,秋季早霜,     

基于SWAT模型的岷江上游流域水文模拟与干旱评估

以地势复杂、海拔高差悬殊的岷江上游流域为研究区域,选取2013~2017年水文、气象观测、土地利用、土壤类型及DEM等数据,驱动SWAT（Soil and Water Assessment Tool）分布式水文模型,在参数敏感性分析的基础上对模型进行校正和验证,模拟岷江上游流域日径流量变化过程,并采用基于SWAT计算的CI综合气象干旱指数,分析岷江上游流域典型年份干旱灾害的时空演变特征。结果表明：（1）SWAT模型在岷江上游流域具有较好的适用性,校正期及验证期R²和E_NS值均在0.70以上;（2）SWAT模型能较好地模拟岷江上游流域的水文变化过程,实测与模拟的逐日径流量变化趋势大体一致,尤其是6、7月主汛期时段的模拟效果最好;（3）基于SWAT计算的CI综合气象干旱指数较为客观地反映了岷江上游流域干旱的时空演变特征,有助于实现干旱灾害的监测和评估。     

灌浆期升温和干旱胁迫对江苏冬小麦产量和干物质分配的影响

利用修订的WOFOST模型,结合全球气候变化的大背景以及江苏省冬小麦的实际情况,在冬小麦灌浆期进行了升温胁迫和干旱胁迫模拟,研究了江苏省冬小麦在气候变化背景下的农业气象灾害损失,并检验了WOFOST模型对复合胁迫的模拟能力.利用江苏省徐州、淮安和常州三个站点2008—2017年气象、土壤和冬小麦产量等资料,基于WOFOST作物模型,从地上部分的干物重和干物质分配两个角度探讨升温胁迫和干旱胁迫以及二者的复合胁迫对冬小麦产量形成的影响.结果表明,灌浆期升温和干旱复合胁迫严重影响冬小麦籽粒干物质积累和产量.升温(1℃、2℃、3℃)胁迫、干旱(轻度、中度、重度)胁迫以及二者复合胁迫均导致冬小麦减产率不同程度增大,籽粒干物质分配比例不同程度降低,复合胁迫的影响程度大于单一胁迫.升温对江苏南部冬小麦减产程度最大,籽粒干物质积累受阻最为严重;干旱对江苏中部冬小麦产量影响最为严重,籽粒干物质积累程度由南到北递减;复合胁迫下,减产率多表现为由南至北递增,而干物质积累程度递减.     

基于SPI的1961－2020年昌吉地区作物生长季气象干旱时空特征研究

基于昌吉地区7个气象站1961－2020年降水量资料，计算昌吉地区作物生长季标准化降水指数（SPI-7）。运用趋势分析法、M-K突变检验法和小波分析法探究了昌吉地区作物生长季SPI-7指数的年际和年代变化特征；在此基础上分析了作物生长季干旱的站次比和干旱强度的年际变化,并结合该区实际发生的旱灾对SPI进行了验证。结果表明：1961—2020年昌吉地区作物生长季标准化降水指数以0.08/10 a的速率呈微弱的正趋势（变湿），在年代变化趋势中呈现出变干-变湿-变干的变化波动, 1981年标准化降水指数由低到高突变；干旱强度呈增加趋势，干旱发生的区域面积有轻微减少的趋势；干旱强度在全区范围内主要为轻旱和中旱等级，并表现为全域性干旱和区域性干旱；空间分布上看干旱率最高区域在东部地区，轻旱主要集中在东部，中旱、重旱和特旱集中在西部地区，干旱强度大的区域大致分布在西部地区；在周期性变化方面，SPI指数存在着6年、9年、16年周期震荡；历史旱灾与SPI指数干旱评价结果吻合率较高，SPI指数在昌吉地区作物生长季的干旱监测与分析中具有较好的实用性。     

基于SPEI的河南省冬小麦生育期干旱时空特征分析

利用河南省24个地面气象站1961-2009年逐日降水和气温资料计算SPEI(标准化降水蒸散指数),并按照SPEI的标准界值将干旱强度划分为轻度干旱、中度干旱和极端干旱.根据河南省冬小麦的生长特点将小麦生育期划分为生育前期、分蘖期和返青-抽穗-成熟期.采用Meteoinfo软件、Morlet小波分析方法、线性回归研究不同生育期干旱变化趋势、覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,结果表明,冬小麦各个生育阶段均出现过不同程度的干旱,只是不同地区、不同年份发生的频率和强度不同,但各阶段均存在着轻度干旱发生的概率最大,而极端干旱发生的概率最小的特点.驻马店地区在各阶段发生干旱的概率都较大.对河南省冬小麦全生育期的SPEI分析表明,全生育期干旱出现概率的极值中心有显著的10 a左右的周期变化特征,近年来干旱指数呈逐渐增大的趋势.     

淮河上游地区夏玉米生长降水关键期内旱涝致灾降水阈值研究

基于淮河上游地区11个气象站点1959—2015年降水资料,利用夏玉米气候产量与生育期降水序列进行相关性分析,确定降水影响夏玉米生长的关键时段,定义为夏玉米生长降水关键期,并采用21种分布函数对降水关键期内降水序列进行拟合,选取K-S和A-D方法进行拟合优度检验,建立最优概率分布模型,再基于降水概率分位数法定量化设计夏玉米各级旱涝的降水阈值R,并验证指标的合理性。结果表明:(1)淮河上游地区夏玉米抽雄-成熟生育时段及前一旬降水量对夏玉米产量影响显著;(2)各站点夏玉米生长降水关键期内降水序列的最优概率分布模型差异明显;(3) 11个站点夏玉米各级旱涝灾害的降水阈值地区差异较大,利用泰森多边形法确定整个淮河上游地区夏玉米生长降水关键期内旱涝致灾降水阈值分别是:重旱R73 mm,旱73 mm≤R138 mm,正常138 mm≤R337 mm,涝337 mm≤R475 mm,重涝R≥475 mm。     

WRF模式2m温度在山东预报效果的评估

利用山东省内123个国家气象站2017年11月至2018年2月逐时观测地面温度对WRF模式08：00和20：00起报的2 m温度进行检验,评估了预报时效为72 h的逐时温度与日最低（高）温度的预报效果并初步分析了个别站点大值误差成因。结果表明：WRF模式08：00起报2 m温度的准确率要高于20：00起报,白天预报的效果优于夜晚;鲁西北和半岛地区的2 m预报温度的平均绝对误差总体低于鲁中和鲁南地区,全省大部分站点负误差比例高于正误差比例;WRF模式对于日最高温度的预报效果优于日最低温度;模式地形高度误差造成泰山站2 m预报温度正误差较大,基于两种温度梯度方案对泰山站2 m温度进行订正,订正后的平均绝对误差总体下降,利用单一的温度梯度在有的预报时刻出现负的订正效果,利用随预报时刻变化而变化的温度梯度在各预报时刻订正效果更为稳定;泰安站出现焚风时2 m预报温度有较大负误差,这主要是受WRF模式泰山站地形高度误差影响;WRF模式在微山湖区域土地类型与真实土地类型存在差异是薛城站夜间2 m温度负误差较大的重要因素之一。     

基于四维灾体模型的浙江省气象灾害损失年景评价

应用浙江省气象灾情统计年鉴资料,运用四维灾体评估模型,对浙江省的气象灾害损失进行科学评估。浙江省2003—2017年灾害损失年景评价分析结果显示,2004年和2005年为气象灾害损失明显偏重年景,进入2010年以来,2013年为年景最差年份;台风灾害损失在每年浙江省气象灾害损失年景评价中具有非常重要的作用,重大台风事件易造成气象灾害偏重或明显偏重的损失年景。评估结果表明,四维灾体模型下的气象灾害评估较为科学客观。     

基于GWR模型的典型区域GPM数据降尺度研究——以浙江省为例

为提高研究区域的降尺度效果,基于地理加权回归法(Geographically Weighted Regression, GWR),选取全球降水计划(Global Precipitation Measurement, GPM)3IMERGM产品,以数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)作为控制解释变量,将其分别与解释变量水汽通量散度、气温构建两个降尺度模型、与解释变量归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)构建对照降尺度模型,对浙江省进行降尺度研究。利用研究区域内气象站点的实测数据,对由不同解释变量构建的3个降尺度模型的降尺度结果进行对比分析及精度验证。结果表明：构建的3个降尺度模型中,引入解释变量水汽通量散度构建的降尺度模型的综合效果优于其余两种模型,水汽通量散度较NDVI、气温更适合作为解释变量。构建的降尺度模型有效地提高了GPM数据的空间分辨率(由0.1°提升至1 km),降尺度数据维持了精度且能够更真实反映研究区域内的降水量分布情况。     

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。