青藏高原参考蒸散趋势突变分析

本文根据1967-2008年青藏高原77个气象站的逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考蒸散ET0,累积偏差检验法等突变检验法分析了青藏高原42年参考蒸散的突变及各气象要素的突变。     

旱地土壤水分盈亏特征研究——以孟津县为例

在探讨潜在蒸散量计算方法的基础上,计算出孟津县农田潜在蒸散量和土壤含水量;并根据笔者实测的土壤含水量资料,得出土壤含水量桑斯威特算值的修订公式,进而求得孟津县土壤含水量、农田实际蒸散量、降水亏缺量,归纳出孟津县土壤水分循环特征和剖面动态特征。     

旱地土壤水分盈亏特征研究

在探讨潜在蒸散量计算方法的基础上,计算出孟津县农田潜在蒸散量和土壤含水量;并根据笔者实测的土壤含水量资料,得出土壤含水量桑斯威特算值的修订公式,进而求得孟津县土壤含水量、农田实际蒸散量、降水亏缺量,归纳出孟津县土壤水分循环特征和剖面动态特征。     

几种蒸散模型在玉米农田蒸散量计算中的应用比较

模拟蒸散的物理过程,计算农田蒸散量是进行生态系统水资源评价和管理的重要手段,同时也是气象部门进行土壤湿度预报的首要条件.本研究以玉米农田为研究对象,基于涡度相关法观测的蒸散实测资料,比较分析了基于常规气象数据的蒸散模型(Hargreaves法、Priestlev-Taylor法、FAO-Penman-Monteith法)和基于气象梯度数据的蒸散模型(波文比法、梯度法、生态系统过程模型模拟)的模拟精度.结果表明:①Hargreaves法、Priestley-Taylor法和FAO-Penman-Monteith法日蒸散的模拟结果较为一致,总体上高估20%～26%,其中Priestley-Taylor法模拟结果最优;②生态系统过程模型模拟的农田日蒸散精度较高,但模型中涉及的物理过程和参数较多,在实际应用中难于获取;③波文比法在波文比小于0.4且仪器精度较高时可以得到较准确的估算值.研究同时还指出,仪器的安装高度及高差设计对梯度法估算蒸散十分重要.     

基于Penman-Monteith方程的蒸散发算法及应用

P-M模型是基于Penman-Monteith方程发展起来,用于计算有植被覆盖的陆面蒸散量的模型。P-M模型理论基础扎实、模拟精确度高,被广泛应用于森林或草原植被的蒸散量计算。目前利用P-M模型开展植被蒸散量的研究主要集中在草地、农田等均一下垫面,而对于森林植被等复杂下垫面情况的研究相对较少,针对其特点需要对模型进行修正。研究表明,运用P-M模型估算植被潜在腾发量与实测值接近,结果比其它估算模型准确度高,可以推广应用。同时,修正模型的模拟精度主要取决于计算净辐射、空气动力学阻力和冠层阻力的准确性,因此有进一步提高模拟精度的研究空间。     

河北省海盐生产季节的气候变化特征及其对海盐生产的影响

本文应用河北省沿海气象站1961年-2005年45年逐年各月气温、降水量、日照时数、风速等资料,利用Penman-Monteith公式计算了各月潜在蒸散量,并应用气候倾向率、气候趋势系数、Mann-Kendall非参数检验、相关分析等方法,分析了各月气候条件、海盐生产季节气候要素的变化趋势、以及气候变化对海盐生产的影响。结果表明,河北省3月-6月和9月-10月是最适宜海盐生产的季节;海盐生产季节各要素的变化特征为:气温呈上升趋势、降水量为增加趋势、日照时数和蒸散量均为减少趋势,并且这种变化趋势是显著的;蒸散量是影响海盐生产的主要因素,而造成蒸散量减少的主要影响因素是日照时数的减少;综合考虑,目前气候的变化趋势对海盐生产将产生不利影响。     

1998—2017年中国典型森林生态系统潜在蒸散的变化趋势及成因

潜在蒸散（PET）是计算实际蒸散、评价区域干湿状况和合理规划水资源的关键因子。本文基于1998—2017年中国生态系统研究网络（CERN）11个森林生态系统定位研究站的逐日气象数据,分别采用Penman-Monteith和Priestley-Taylor两种方法计算各森林生态系统的潜在蒸散（PET_PM和PET_PT）,分析近20年潜在蒸散年总量的变化趋势及成因,并量化了基于邻近国家气象站观测数据计算的PET_{_CMA}偏差。两种方法均表明,近20年来7个森林生态系统的潜在蒸散呈下降趋势。风速是长白山温带针阔混交林和鹤山亚热带人工常绿阔叶林潜在蒸散变化的主导因子,而净辐射主导了其他9个森林的潜在蒸散变化。PET_{_CMA}年总量较PET_PM偏高,主要是由于国家气象站下垫面的气温、风速和净辐射均高于森林定位研究站,而相对湿度偏低。北部和东部森林邻近气象站的风速和净辐射变化趋势偏高,导致PET_{_CMA}变化趋势偏高,而其他森林邻近气象站PET_{_CMA}变化趋势偏低主要源自相对湿度变化趋势偏高和净辐射变化趋势偏低。研究可为认识中国森林生态系统潜在蒸散的变化特征及其对气候变化的响应提供参考。     

海河流域蒸散发时空演变规律分析

本文利用MODIS数据,采用SEBS模型的计算方法,结合气象站的实际观测资料,得到海河流域2010年春季、夏季、秋季和冬季的地表反照率、归一化植被指数、瞬时潜热通量和日蒸散量的反演分布图;同时利用传统的Penman-Monteith公式,计算了海河流域近50年的年际和季节的日平均参考作物腾发量(ET0),对其进行了时空分析。时间上,海河流域近50年ET0变化不大,整体呈现下降趋势,四季中,夏季ET0最高,其次是春季、秋季和冬季。空间上,海河流域年际ET0变化显著,整体呈现由东南向西北方向递减趋势;春、夏、秋、冬四个季节整体都呈现出由东南向西北递减趋势。并对遥感反演的精度进行验证,误差大约在10%左右,遥感反演结果合理可靠。     

渭河流域潜在蒸散量时空变化及其突变特征

本文根据渭河流域21个气象站1959年-2008年的逐日气象资料,选取FAOPenman-Monteith法计算各站潜在蒸散量,然后采用Spline插值法生成流域潜在蒸散量分布图,并利用Mann-Kendall法分析各站年潜在蒸散量长期变化趋势,最后采用Pettitt法对各站年潜在蒸散量进行突变检验。结果表明:流域多年平均年潜在蒸散量在779.1～1017.6mm之间,空间分布总体趋势为东高西低,北高南低,由东北向西南递减,其中夏季>春季>秋季>冬季;近50年来流域大部分地区潜在蒸散量呈增大趋势,西安周边小部分中下游地区出现减小趋势;流域年潜在蒸散量有两个偏大期和一个偏小期,各季值与年值变化趋势大体一致,其中夏季和春季对年值贡献最大;13个站点年潜在蒸散量在0.05显著性水平上检测到突变点,15个站点年值在1993年、1994年发生明显增大突变,4个站点在1978年、1979年出现明显减小突变。     

基于遗传算法优化神经网络的参考作物蒸散量预测模型

为实现气象资料缺乏情况下参考作物蒸散量(ET0)的精确模拟,利用川中丘陵区3个气象站点1999-2013年的逐日气象资料作为输入量,以FAO-56 Penman-Monteith模型计算的ET0作为标准值,建立基于遗传算法优化神经网络的ET0模拟模型(GA-BPNN),并将其模拟结果同Hargreaves、Mc Cloud、Priestley-Taylor和Makkink等4种常用ET0计算模型的计算结果进行对比。结果表明:GA-BPNN模型能够很好地反映ET0同气象因素之间的非线性关系,模拟精度较高;当基于温度资料模拟ET0时,GA-BPNN模型模拟精度高于Hargreaves和Mc Cloud模型;当基于温度和辐射资料时,GA-BPNN模型模拟精度明显高于Priestley-Taylor和Makkink模型。因此GA-BPNN模型可以作为气象资料缺乏情况下川中丘陵区ET0模拟的推荐模型。     

不同潜在蒸散发估算方法在辽宁省的适用性分析

准确估算潜在蒸散发（PET）是研究区域水文循环和农业灌溉管理必不可少的理论依据。本文利用辽宁省及周边27个气象站点1968—2017年的历史气象数据,选用6种估算方法（Penman-Monteith（PM）法、Rohwer（Roh）法、Hamon（Ham）法、Hargreaves（Har）法、Makkink（Mak）法和Priestley-Taylor（PT）法）计算PET。并以PM法月值作为标准,对5种估算方法的经验系数进行修正,再从年、月两个时间尺度和空间尺度分析修正经验系数前后5种估算方法在辽宁省的适用情况。结果表明：①修正前,年尺度上,Mak法、PT法和PM法的结果较为接近,相对误差均在25%以内。月尺度上,PT法相对误差最小为13.96%,其次是Mak法。空间尺度上,5种估算方法在辽东北地区估算精度较低,整体空间差异明显,相对来说PT法估算适用性更好。②修正后,5种估算方法适用性和相关性都有明显的提高,在年尺度上各估算方法与PM法计算结果年际变化大致相同,其中Mak法和PT法最为合适,相对误差均在10%以内,月尺度和空间尺度上,PT法都优于其他方法。因此,在计算辽宁省PET时,本文推荐使用修正经验系数后的PT法,其次是Mak法。     

澜沧江流域潜在蒸散发敏感性分析

蒸散发对气候变量的敏感性研究是近年来水文学的热点之一,对探讨水循环对气候变化的响应具有重要意义。本文利用1960年-2005年澜沧江流域及其周边35个气象站的逐日常规气象观测数据,基于Penman-Monteith公式,计算了1月、7月及年3个不同时间尺度下潜在蒸散发对平均气温、相对湿度、风速及日照时数的敏感系数,分析了澜沧江流域潜在蒸散发对各气候变量的敏感性及其时空变化规律。结果表明各站潜在蒸散发对各变量的敏感系数空间分异明显,流域整体上对日照时数最为敏感。几十年来对日照时数的敏感性在1月主要为增加趋势,7月则为减小趋势。     

汾沁地区蒸散模拟及其时空变化特征

蒸散是水循环和能量循环的重要过程,也是连接土壤-植被-大气系统的关键纽带。气候变化背景下,蒸散的时空分布研究可为地区水资源合理配置及应对气候变化提供科学基础。本文基于结合GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）数据的水量平衡方法模拟黄土高原汾沁地区2003—2015年蒸散量,并分析其不同时间尺度的变化特征,结果表明：①结合水储量变化的水量平衡方法与忽略水储量变化的水量平衡方法模拟所得蒸散相比,前者时间序列上波动更平稳（变异系数、标准差、极端值分别减少0.12,5.50mm,3.20%）,可更精确地反映汾沁地区实际蒸散在年和季节尺度上的变化规律;②研究区2003—2015年均蒸散量为530.19mm,空间分布上由北向南大致增加,年际波动较平稳（变异系数为0.08）,其中2010年蒸散量最低（478.22mm）,2011年蒸散量最高（614.57mm）;③季节尺度上,夏季平均蒸散量最高（263.36mm）,占全年蒸散量的49.67%,波动较平稳;冬季蒸散量最低（19.50mm）,离散程度较大;④汾沁地区2003—2015年蒸散变化主要受温度、降水的影响,其年际波动主要与降水相关。     

海河流域潜在蒸散发的气候敏感性分析

蒸散发是水文循环的重要环节,分析潜在蒸散发对气候因子的敏感性有助于深入理解气候变化对水文循环的影响.本文基于Penman-Monteith公式,分析了海河流域潜在蒸散发对气温、风速、水汽压和太阳辐射的敏感性及其时空变化规律.研究结果表明:①在年尺度上潜在蒸散发对水汽压最为敏感,其次是温度和太阳辐射;在季节尺度上,春夏两季潜在蒸散发对温度最为敏感,对风速最不敏感;秋冬两季潜在蒸散发对水汽压最为敏感.对太阳辐射最不敏感;②从空间分布上看,潜在蒸散发对温度和水汽压的敏感系数以海河流域南部和冀东沿海的低海拔地区为最高,流域北部的燕山和太行山高海拔地区为最小;③潜在蒸散发对太阳辐射变化的敏感性表现出从南到北递减的趋势,对风速变化的敏感性则表现出由南往北递增的趋势;④趋势分析表明,海河流域1957～2008年间,潜在蒸散发对风速、太阳辐射和温度的敏感程度都呈增大趋势,其中对温度的敏感程度增大趋势最为明显,对水汽压的敏感程度有减弱的趋势.     

地表遥感蒸散发模型研究进展

蒸散发(Evapotranspiration,ET)包括植被蒸腾与土壤蒸发,是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,也是陆面过程研究的关键参数。卫星遥感技术的兴起,使获取大尺度非均匀下垫面的地表特征参数成为可能,一系列旨在精确估算地表实际蒸散量的遥感模型由此应运而生,以满足局地、区域乃至全球尺度蒸散发估算的需求。通过分析净辐射通量和地表与近地面大气层湍流热通量交换的方式,将遥感蒸散发模型分为单层模型和双层模型,总结其模型原理,讨论典型模型的优缺点及适用条件,分析蒸散发反演存在的遥感模型精度的图像范围依赖性和分辨率依赖性、时间尺度扩展及不确定性、模型验证以及地表辐射温度和阻抗5个问题。指出今后应加强地表温度反演精度、时间尺度扩展、有云日地表蒸散发、地面观测等方面的研究。     

Validating a High Performance Liquid Chromatography-Ion Chromatography (HPLC-IC) Method with Conductivity Detection After Chemical Suppression for Water Fluoride Estimation

Abstract A variety of methods, including the Ion Selective Electrode (ISE), have been used for estimation of fluoride levels in drinking water. But as these methods suffer many drawbacks, the newer method of IC has replaced many of these methods. The study aimed at (1) validating IC for estimation of fluoride levels in drinking water and (2) to assess drinking water fluoride levels of villages in and around Vellore district using IC. Forty nine paired drinking water samples were measured using ISE and IC method (Metrohm). Water samples from 165 randomly selected villages in and around Vellore district were collected for fluoride estimation over 1 year. Standardization of IC method showed good within run precision, linearity and coefficient of variance with correlation coefficient R² = 0.998. The limit of detection was 0.027 ppm and limit of quantification was 0.083 ppm. Among 165 villages, 46.1% of the villages recorded water fluoride levels >1.00 ppm from which 19.4% had levels ranging from 1 to 1.5 ppm, 10.9% had recorded levels 1.5–2 ppm and about 12.7% had levels of 2.0–3.0 ppm. Three percent of villages had more than 3.0 ppm fluoride in the water tested. Most (44.42%) of these villages belonged to Jolarpet taluk with moderate to high (0.86–3.56 ppm) water fluoride levels. Ion Chromatography method has been validated and is therefore a reliable method in assessment of fluoride levels in the drinking water. While the residents of Jolarpet taluk (Vellore distict) are found to be at a high risk of developing dental and skeletal fluorosis.     

三种高分辨率地表蒸散发产品在华北地区的验证与对比

华北平原是中国重要的农业主产区,同时也是世界上水资源短缺最为严峻的地区之一。地表蒸散发（ET）是水资源消耗的最大项,因此获取准确的ET数据是华北平原水资源管理的重要基础。本文对全球3种高分辨率ET产品在华北地区进行精度验证和时空对比,以期为选择更适用于华北平原的高分辨率ET数据提供参考信息,更好地为水资源的研究和管理服务。通过与涡动相关测量数据对比,研究显示PML_V2产品在华北地区精度最高,其次是SSEBop_V4,最后是MOD16A2,相关系数分别为0.81、0.74和0.52;均方根误差分别为0.87、1.52和1.44 mm/d,PML_V2与站点观测值的波动趋势一致性最高。3种产品在小麦生长季的估算值与观测值的相关性均高于玉米生长季,SSEBop_V4和PML_V2估算值分别在小麦季和玉米季与观测值具有最高的相关性。通过3种产品相互之间的对比,结果发现PML_V2和SSEBop_V4在空间分布上较一致,相关系数最高,为0.76;MOD16A2的空间分布与其他2个产品差异较大;三者的最大差异出现在耕地区。从2003—2018年的变化趋势上,MOD16A2在3种土地利用类型下明显呈增加趋势,而SSEBop_V4和PML_V2无明显变化。该研究结果有助于评估每种产品的质量和不确定性,以改进ET算法和产品质量。     

2000年至2008年松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素分析

蒸散是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,研究松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素对该区农作物生长环境评价、水资源高效利用具有重要意义。本研究以MODIS产品为主要数据源,通过陆面能量平衡算法SEBAL及Penman-Monteith方程估算了松嫩平原2000年-2008年生长季(5月-9月)的陆面实际蒸散量,分析了蒸散量的空间分布特征及时间变化趋势,并在月时间尺度上通过基于像元的相关分析法探讨了蒸散量与主要气候因子(降水量、平均气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数)相关性。结果表明:①除水体、沼泽湿地等高蒸散特性地物外,松嫩平原生长季蒸散量具有从西南部向东部、东北部逐渐增加的变化趋势,呈明显阶梯状变化,松嫩平原2000年-2008年生长季蒸散量的区域平均值呈明显下降趋势(P0.05),多年平均值为612.63mm,最大值(669.31mm)出现在2000年,最小值(570.79mm)出现在2005年;②受气候条件、土壤供水状态及植被覆盖度等因素影响,松嫩平原生长季各月蒸散量差异明显,7月蒸散最强烈,高达141.60mm,9月由于降水减少、气温降低,月蒸散量仅81.35mm;③对蒸散量与主要气候因子进行基于像元的相关分析得知蒸散量与降水量、平均气温的正相关性极其明显,而蒸散量与平均相对湿度的相关性在林地、水体分布区以负相关为主,在其他区域则以正相关为主,蒸散量与平均风速、日照时数的相关性相对较弱。     

基于LSSVM-CA模型的复杂土地利用变化模拟——以鄂州市为例

本文探索了最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine ,LSSVM）获取元胞转换规则的可行性,并应用于复杂土地利用变化模拟预测。以湖北省鄂州市为研究区,以1991-2004年土地利用变化数据作为模型训练数据,运用改进的ROC分析方法对比分析了LSSVM和逻辑回归方法获取的元胞转换规则,在此基础上运用LSSVM-CA模型模拟了研究区2013年的土地利用情景,并对2020年和2030年土地利用情景进行预测。研究结果表明：①LSSVM对数量较大、变化过程较复杂土地利用类型的空间分布模拟效果更好,如耕地、建设用地、养殖水体和其他用地;②与2013年实际土地利用情景相比,LSSVM-CA模拟结果总体精度为0.80,Kappa系数为0.73,处于较高一致性水平,优于逻辑回归-CA模型结果;③未来,鄂州市主城区、城西新区、“葛华新城”、“红莲湖新城”以及南部的花湖开发区、沼山镇、太和镇建设用地需求较大,将占用大量耕地,东部和南部低丘岗地区的耕地将大量转变为林地。研究结论为LSSVM方法可用于获取元胞转换规则进行复杂土地利用变化模拟,并能取得较好的效果,模拟结果可为研究区土地规划、耕地和生态环境保护等提供决策参考。