基于大气环流特征量和海温的水稻生育期预报模型研究

基于江苏省8个气象观测站历年水稻生育期的观测资料,根据海气相互作用原理以及大气环流特征量能表征天气形势和控制天气条件这一特性,应用最优化因子相关分析技术对环流特征量及海温进行相关普查,从中挑选出一批与水稻生育期相关性显著、稳定性强、因子相互独立、可靠的环流特征量和海温因子作为预报因子,建立了江苏省8个站点水稻主要生育期的回归预测模型。经检验,各个模型的历史拟合效果均较好,通过了α=0.01的显著性检验,为江苏省水稻生育期的中长期预报提供了技术支撑。

河南省冬小麦干旱保险风险评估与区划

以河南省冬小麦干旱为例,探讨了农业气象灾害保险风险评估与区划方法。首先,在构建冬小麦不同生育期干旱指数的基础上,结合农业保险的特征和精细化、专业化的需求,从气象因子、作物产量以及社会经济水平的角度选用干旱风险度、易损性指数、产量风险指数、抗灾性能指数4个指标对致灾因子、承灾体易损性、灾损风险、防灾减灾能力4个方面进行分析和评估。然后将上述4个保险风险评估指标细化到县级,采用聚类分析方法,对河南省冬小麦干旱进行了气象指数保险风险区划和政策性保险风险区划。两种区划结果表明:除豫西高风险区的个别县互相重合外,其余各县所属风险区有较大差别。因此,针对不同的保险特点和需求,需要采用不同的区划指标和方法,才能推行区域农业保险,更好地实行差别保险费率。

江苏高温热害对水稻的影响及成因分析

为了探究全球气候变暖造成的高温热害导致水稻产量结构变化的规律及其影响程度,以江苏省为例,利用通径分析的方法,分析了夏粮产量与表征热害的3个指标,即最高温度、平均温度和相对湿度等因子的关系,及其对夏粮产量的直接和间接影响。并且通过相关普查方法和滑动相关检验法进行稳定性检验,确定大气环流特征量与水稻高温热害指标间的显著性关系,以分析高温热害发生的环流原因。结果表明:日最高温度≥35℃的日数对水稻穗粒数的影响最为直接,且影响程度最大,日平均温度≥30℃日数主要是间接作用。而对水稻千粒重来说,日相对湿度≤70%的日数影响最为直接,且影响程度最大,日最高温度≥35℃日数主要起间接作用。可通过对前一年11-12月南海副高强度指数的平均值和当年2-3月北美副高面积指数平均值的预报,来提前预测7月下旬至9月上旬≥35℃的高温日数。

气溶胶辐射效应对作物及生态系统的影响综述

近年来大气气溶胶的增加对气候及环境的影响越来越受到科学界的关注,其中的气溶胶辐射效应对作物及生态系统的影响非常复杂。本文从气溶胶的辐射特性及其对气候变化的可能影响出发,来说明气溶胶造成的不同性质辐射量的重新分配对作物光合作用、产量以及生态系统的影响。详细讨论了散射辐射和直接辐射对光能利用率的不同影响,并着重说明分离阴叶和阳叶的重要性。得出大气气溶胶辐射效应主要是通过增加散射辐射,提高作物阴叶的光能利用率,从而改变作物光合作用响应的结论。并指出气溶胶浓度变化对作物产量的影响与天空状况有关。关于气溶胶辐射效应对生态系统的影响,主要从大气气溶胶浓度变化对净生态系统CO2交换以及大气气溶胶散射吸收对陆地净初级生产力的影响这两个方面进行了探讨,指出气溶胶辐射效应对生态系统的NEE和NPP的提高有正面作用。

江苏省不同风险区域春茶霜冻害特征分析

利用1981-2020年全球大气再分析资料ERA5,基于表征茶树霜冻害程度的气象指标,构建春茶霜冻监测期风险指数(RI),选择k均值聚类算法确定江苏省春茶霜冻风险区划,采用Mann-Kendall方法判识各霜冻风险区域气候突变点,从逐日和逐小时尺度,评估气候变化对区域内春茶霜冻发生特征的影响。结果表明,江苏春茶霜冻风险呈现西南低东北高的特征,低风险区和高风险区分别以轻度-中度和特重霜冻发生为主,平均发生频率分别为11.91%和15.4%,平均终霜期分别呈现2.7d.10a^(-1)和1.5d.10a^(-1)的提前趋势,RI分别呈现每10a降低0.024和0.015的趋势。受气候变化影响,逐日尺度上,低、高风险区域中,各等级春茶霜冻发生频率和波动性明显降低,且以特重霜冻降幅最为明显;发生频率分布形态由多峰型转为单峰型和递降型,高发时段集中在2月上旬-3月下旬;逐小时尺度上,各等级春茶霜冻发生频率在一天内基本呈现正弦分布,气候突变后,轻度和中度-特重霜冻高发时段分别推迟2~4h和0~1h,中度-重度和特重霜冻高发时段分别集中在5:00-7:00和6:00-8:00。随气候变化,江苏春茶霜冻发生呈现趋晚、趋弱、趋短和趋少的特征,但仍需积极应对。

长江中下游地区双季早稻冷害、热害综合风险评价

【目的】针对长江中下游地区双季早稻生长过程中的冷害、热害发生情况,对种植区进行综合风险评价和区划,以期科学指导长江中下游地区双季早稻生产。【方法】利用长江中下游双季早稻种植区1961—2012年气象资料、1981—2010年农业气象资料及气象灾害和社会统计资料,以发育期为时间尺度,为早稻生长季综合灾害发生情况构建危险性评价模型,为承灾体的脆弱性构建脆弱性评价模型,为承灾体的暴露性构建暴露性评价模型,为社会防灾减灾能力构建防灾减灾评价模型。依据灾害风险形成机制,采用自然灾害风险指数方法结合上述4要素构建综合灾害风险评价模型并对种植区进行风险区划。【结果】用灾害指标值、发育期权重系数、灾种权重系数构建各发育期危险性评价模型,结果表明湖南南部和江西东南部危险度很低,冷害和热害都很少发生,是优良的双季早稻种植区。湖南、江西腹地危险度在0.3左右,是由于灌浆期热害较强导致危险度略高。湖北地区危险度东高西低,种植条件略差,其中阳新和蕲春分别受分蘖期冷害和孕穗期冷害的严重影响,危险度较高。浙江除分蘖期危险度低之外,其他各发育期的危险度都比其他省高,特别是灌浆期高温热害严重影响早稻产量,是双季早稻种植的高危险度区。以产量变异程度作为评价指标构建脆弱性评价模型,结果表明浙江中东部、江西中南部、湖北种植区脆弱度较低,湖南宁乡、茶陵等地脆弱度较高,江西北部脆弱度最高,灾害性天气发生的年份当地产量波动较大。以植被覆盖度为评价指标构建暴露性评价模型,结果表明湖南中东部和江西地区暴露度最高,双季早稻种植面积占耕地面积最高达85%,而浙江和湖北双季早稻种植区暴露度较低。以农业机械总动力、农民人均纯收入和化肥施用量作为指标构建防灾减灾能力评价模型,结果表明浙江全省防灾减灾能力最高,湖南中部、湖北西部地区和江西南部防灾减灾能力较强,其他地区防灾减灾能力都偏低。以危险性、脆弱性、暴露性、防灾减灾能力4个要素作为风险评价因子共同构建风险评价模型,结果表明浙江中西部、江西东北部、湖南中部、湖北东部基本为高风险区,湖南南部、江西东南部和浙江东部大致处于低风险区,其他地区为中等风险区。【结论】长江中下游4省分别需采取不同措施降低双季早稻种植风险:浙江中西部调整播期,江西加大资金投入,湖南调整产业结构,湖北改善种植条件。

基于大尺度因子的江苏稻区稻瘟病气象等级长期预测

为较早地准确预测水稻稻瘟病发生发展的气象等级,利用大气环流和太平洋海温对气象条件影响的滞后性,采用最优相关和空间拓扑分析技术,结合滑动平均和主成分识别法,筛选出对江苏稻区稻瘟病指数影响最显著且稳定独立的大尺度预报因子,分别建立了基于大气环流因子和基于海温因子的稻瘟病气象等级长期预测模型。经历史拟合和试报检验,模型效果理想,能提前一个月预测出水稻稻瘟病发生的气象等级。该模型的预测结果对江苏稻区稻瘟病防治具有重要意义。

水稻稻曲病气象等级预报模型及集成方法

为了提前1个月预报出水稻稻曲病发生的气象条件适宜程度,根据中长期预报原理,采用因子膨化滑动相关普查、空间拓扑和最优相关技术,筛选出对综合稻曲病指数影响最显著的预报因子,分别构建基于气象要素、海温因子、大气环流指数的预报模型,并对3种模型的预报结果采用算术平均、加权平均和多元回归方法进行集成。结果表明,建立的3种模型均通过了显著性检验,预报效果较为理想,经过集成后提高了单个模型的拟合精度和独立样本试报的准确性,其中多元回归集成的效果更好。因此,建立的稻曲病预报模型可投入业务使用,预报结果将为稻曲病防治工作提供较为充足的时间。

水稻农业气候资源变化特征及影响分析——以江苏稻区为例

为了合理利用气候变暖背景下的农业气候资源,减缓和适应气候变化带来的不利影响,以江苏稻区为例,利用全省60个气象台站1961—2012年气象观测资料,应用估算模型和统计方法,评估了一季稻全生育期内农业气候资源的变化趋势以及对一季稻生长的影响。结果表明:1961—2012年,太阳总辐射在逐年代递减,苏北、苏中、苏南的下降速率分别为65 MJ/(m2·10 a)、43 MJ/(m2·10 a)、52 MJ/(m2·10 a),光资源的下降不利于一季稻的光合作用;2000年前后为苏中和苏南≥10℃年活动积温的突变点,21世纪后热量资源增加显著;日均气温稳定通过10℃的初日在逐年代提前、终日在逐年代推迟,使得一季稻旺盛分蘖期提前、安全齐穗期推迟;水分资源没有明显变化趋势,总体充足。因此,近52年,江苏农业气候资源总体呈现光能资源减少、热量资源增加、水分资源充足,气候变化的影响利弊并存。

基于环流和海温的稻曲病指数长期预报模型研究

稻曲病属于典型的"气象型"病害,为了提前预报出适宜稻曲病发生的气象等级与提供足够的防治准备时间,根据中长期天气预报原理,充分考虑大气环流和太平洋海温对区域气象条件影响的滞后性,利用近40 a的江苏逐日气象观测资料、大气环流指数和海温资料,采用空间拓扑原理和最优相关普查等统计方法,挑选出了对综合稻曲病指数影响最显著的预报因子,并通过滑动平均和主成分识别等检验方法确保预报因子的稳定性和独立性,最终分别建立了基于大气环流因子和基于海温因子的综合稻曲病指数长期预报模型。经过检验,两种模型的模拟效果均理想,能提前一个月预报出综合稻曲病指数以及对应的发病气象等级。

带气泡分离机构的加压式油箱

在液压系统中,油箱液面上的空气压力,随着液压油的工作流量而变,常常低于大气压。这是油泵产生气穴,噪声和振动的主要原因。为了消除上述现象,人们采取给液压油加压的方法,即用压缩机等将压缩空气压入油箱(图1)。但是光用这种方法不利于分离液压油中的气泡,所以进而研制出带气泡分离机构的加压式油箱(图2)。

天目湖白茶开采期预测

利用2007—2022年江苏省溧阳市天目湖白茶开采期资料和同期相关气象资料,运用数理统计方法分析各气象要素对天目湖白茶开采期的影响,构建基于气象要素的远期、临近以及集成春茶开采期预测模型。结果表明,上年12月上旬平均相对湿度、1月上旬日最低气温≤-2℃的低温日数、1月上旬日平均气温≤1℃的低温日数、3月平均最低气温、3月至开采期前一日≥2℃的活动积温是影响开采期的关键气象因子(P<0.01)。3种预测模型均通过0.01水平的显著性检验;远期预测(1月中旬)模型回代以及对2007—2022年预测结果与实际均方差为14.57,临近预测(3月初)模型均方差为0.49,集成预测模型均方差为0.47,表明距离开采期时间越近,临近预测模型及集成预测模型较远期预测模型的预报效果更理想,对实际生产有指导作用。

江苏水稻高温热害气象指数保险风险综合区划

以江苏省为例,利用1980-2015年气象资料和水稻观测数据,基于Logistic曲线方程构建高温热害保险气象指数,并分别采用正态分布、正态对数分布和Weibull分布三种参数模型,以及基于信息扩散方法的非参数模型对水稻高温热害发生概率进行拟合。通过拟合优度检验发现,非参数模型可以较好地估算江苏各县水稻孕穗-抽穗扬花阶段高温热害发生概率,进而结合最优拟合模型,考虑农业保险的经营需求,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力四个方面出发,确定相应评估指数并构建综合指数,采用聚类分析的方法进行县级水平的水稻高温热害保险风险综合区划。评估分析表明,江苏水稻高温热害保险风险呈现"西南高东北低"的特征,中高风险区是需要依靠农业保险转移风险的重点关注区域。

长江中下游一季稻高温热害危险性特征及其对气候变化的响应

利用长江中下游地区1961-2011年气象数据和1981-2011年一季稻生育期资料,采用线性回归方法分析了一季稻高温热害危险性的时空分布及其对气候变化的响应。结果表明:(1)1961-1993年7,8月份平均气温显著下降(P<0.05),近50年来5,9,10月的平均气温极显著增高(P<0.01);(2)湖北省东部、安徽省西南部是一季稻高温热害危险性的高值区,江苏省、浙江省和湖北省西北部是其低值区。20世纪60年代和21世纪初热害发生最为频繁,危险性相应最大;(3)一季稻高温热害危险性与7-8月最高气温和平均气温存在极显著的正相关关系(P<0.01),危险性随着最高气温和平均气温的升高呈现出先慢后快的增大,分别以31℃和26.5℃为临界变化温度。因此,不同区域应根据各自危险性特征安排适宜的播种期,并选用合适的品种类型。

稻曲病气象风险评估及适宜度等级预测技术

为了弄清适宜稻曲病发生发展的气象条件以及对应的气象适宜度等级,提高水稻气象型病害防控能力,本文利用江苏省稻曲病大田调查资料,结合历史气象资料,通过评估发病敏感时段和致病风险,以及分析江苏省稻曲病最大成灾风险度出现日期以及空间分布情况,指出8月下旬为稻曲病高发期,对于发病风险高且程度重的沿淮、沿江以及江淮之间地区需要加强病害防御。在此基础上,综合考虑不同连续致病天数对稻曲病流行的影响,利用最优化技术,构建了综合稻曲病指数,并划分气象条件适宜度等级。通过单站和多站检验发现该指数对"中等、大流行"发病实况的判定准确率极高,但容易高估"轻度流行"的程度。

稻曲病气象适宜度等级精细化预报技术

为了有效提高对水稻气象型病害的防控能力,并提出有针对性的生产管理措施和建议,本文基于构建的综合稻曲病指数及相应划分的气象适宜度等级,利用历史气象资料、水稻生育期资料以及两套精细化预报产品,针对2015年和2017年稻曲病典型发生年份,结合病害监测时段中易于病菌入侵和流行的气象条件,选择病害起报时间,分别给出了基于欧洲中期天气预报中心细网格预报产品和江苏省气象局精细化预报产品的稻曲病流行气象适宜度等级预测结果。通过稻曲病大田调查资料的检验,发现提前7d给出稻曲病发生气象适宜度等级的预测结果与全省实际稻曲病发病趋势和程度基本相符,实现了对水稻稻曲病监测和预警的及时性、连续性和动态性。

拥有多个执行元件液压回路的安全装置

在图1所示的液压回路中,可以依靠平衡阀平衡活塞及其所受载荷的重力,使活塞可靠地停留在液压缸上端行程中的任意位置其缺点是:由于每个平衡阀的性能不尽相同,所以无法确保几个液压缸同步动作。而且当液压缸与平衡阀之间的元件或管路破损漏油时,活塞还有超速下落的危险。为此设计出图2所示的回路。活塞上升时,工作油以四通换向阀的A口经平衡阀和二通阀流入液压缸下腔。液压缸上腔的工作油则经油管2,四通换向阀的B口和R口返回油箱。防超载的溢流阀的两端分别与液压缸上下腔的管路相连。当超负荷使液压缸下腔及管路出现过高压力时、可通过溢流阀卸压。将四通换向阀置于位置C时,工作油以B口经油管2流入液压缸上腔。

水稻高温热害气象风险区划和评估

为了保障粮食生产安全、提高水稻高温危害的规避和防御能力以及为农业气象指数保险产品的设计提供依据,利用历史气象资料和水稻生育期资料,通过"轻度、中度、重度"不同程度水稻高温热害发生频次差异性的分析,进行了江苏水稻高温热害风险区划。在此基础上,分别从致灾因子和承灾体的角度出发,定义致灾风险、水稻生育阶段覆盖度和气象成灾风险度,对水稻高温热害的发生规律分区域、分等级、分生育期地进行精细化、定量化的分析和评估。经研究发现,各程度高温热害平均发生概率具有"高风险区高低风险区低"的特征。水稻拔节-孕穗和抽穗-乳熟阶段,各程度高温热害最大成灾风险度出现时间基本呈现"高风险区迟低风险区早"的特征。

江苏省稻瘟病发生程度的气象等级预报

为了更好地开展稻瘟病的防治工作,探明适宜稻瘟病发生、发展的气象条件和对应气象等级,利用江苏省67站的历史气象资料,分析稻瘟病流行年份、水稻生长前期和中后期的气候特征。同时,结合2014年江苏省稻瘟病发生实况,对其主要气象影响因子进行分析。并以江苏省宜兴和金坛为例,利用2005—2014年6—8月的常规气象资料和水稻稻瘟病的监测数据,在综合考虑气象条件、寄主生长情况、病菌基数之间相互关系的基础上,通过相关性分析,筛选出气象影响因子所对应的水稻关键生育期,利用最优化技术,构建综合稻瘟病指标,并确定稻瘟病发生程度气象等级,以判别稻瘟病发生流行的气象适宜度。经试用检验,综合稻瘟病指标对宜兴和金坛稻瘟病发生程度的平均预报准确率分别超过66.7%和62.5%,判别效果较好,可以投入实际业务应用。

江苏省水稻高温热害气象指数保险区划

在准确评估农业生产风险基础上,合理区划可以有效地减小气象指数保险产品的基差风险,是我国政策性农业保险可持续发展的重要保障。结合历史气象资料和水稻产量资料,以江苏省为例,采用Logistic曲线方程定量描述高温热害对水稻产量损失的影响程度,通过灾害分离和去偏离值的方法选取样本,利用最优化技术确定参数,构建水稻高温热害保险气象指数。在此基础上,利用关联灾损的热害表征量划分区域,通过与高温致灾因子区划结果进行空间对比以及典型高温热害年份灾损发生情况的定量分析,来评估水稻高温热害的发生特征和规律。经研究发现,江苏省水稻高温热害呈现"西南重、东北轻"的特征,典型发生年份的高温热害指数与减产率有较好的对应关系。气象指数保险风险区划结果在表征灾害发生规律的同时更好地体现了相应的灾损情况,进一步说明高温热害保险指数具有较好的适用性,有利于减小基差风险,提高后续单一灾害保险产品设计的精确性。