大气探测学翻转课堂教学模式培养复合应用型人才实践

随着当前气象产业技术和服务数字化、网络化和智能化发展,在“双一流”建设和“新农科”建设的背景下,对高等学校人才培养提出了更高的要求,其中大气科学专业主要培养的是复合应用型人才,大学生对知识实际应用的掌握是教育的关键环节,所以充分利用多样教学信息化手段并培养大学生主动学习能力是深化本科教育教学课程改革的重要举措。大气探测学课程是大气科学专业的专业基础课程,课程知识点多且与相关专业交叉联系密切,以往教学中普遍存在知识点掌握较难以及实践动手培养缺乏的问题。自主设计以大学生为主导者、教师为引导者的“课前传授+课上巩固+课后深化”翻转课堂模式,结合实践案例阐述翻转课堂模式对提高大学生学习兴趣和增强大学生自主学习能力的效果,证明采用新的翻转课题教学模式可以提高大学生动手能力和解决实际问题的能力,也可以促进教师不断深入和扩大学习相关专业知识。

东北地区热量资源栅格化信息系统的建立和应用

利用东北地区 172个气象台站 3 0a(1961年～ 1990年 )的整编温度资料和东北地区 5 0 0m× 5 0 0mDEM数据 ,建立了东北地区温度要素的空间分布模型。结果表明 ,温度要素的宏观本底值的模拟以三维二次幂级数展开法效果较好 ,其误差气温多在 0 2℃～ 0 4℃ ,≥ 10℃初日、终日为 1 1d～ 2 0d ,≥ 10℃初终间隔日数为 2 2d～ 2 9d ,≥ 10℃积温为 5 6℃·d～ 89℃·d。 3省各温度要素的小地形影响程度不同 ,文中对小地形影响显著的要素进行了模型修正。利用建立的温度要素空间分布模型 。

水分胁迫/复水对谷子光合特性及产量影响

以谷子品种大金苗为研究对象,采用遮雨棚控水的大田试验方法,比较孕穗开花期和灌浆期水分胁迫/复水对叶片光合特性及产量影响,分析光合速率的限制因素,阐述光合速率、水分利用效率与产量的协同关系。结果表明:水分胁迫会导致谷子光合速率和产量下降,水分利用效率提高,随胁迫增强和持续时间延长,光合速率和产量下降幅度增大;水分胁迫后复水后,光合性能有所恢复,光合作用可产生补偿效应,水分胁迫越强和持续时间越长,补偿效应越低;轻度和持续时间短的水分胁迫,光合速率降低主要由气孔因素决定,随胁迫增强和持续时间延长,非气孔限制逐渐成为光合速率下降的主要原因;与孕穗开花期相比较,灌浆期水分胁迫对光合速率的影响更大且复水后光合性能恢复能力更低,光合速率与产量的协同关系更明显,产量对灌浆期水分胁迫更敏感。

辽宁省太阳辐射的计算方法及其分布特征

利用东北地区 9个辐射台站 1 96 1年～ 1 980年的辐射资料 ,检验、比较了国内常用的总辐射和光合有效辐射计算方法的误差和精度。结果表明 :采用多因子综合法计算总辐射的通用公式 ,其月值和年值的平均相对误差分别为 4 0 %和 3 7% ,复相关系数为 0 990和 0 787,分别达到 0 0 1和 0 0 5显著水准 ,明显优于其他方法。可用于东北各地的总辐射计算 ;周允华等人建立的总辐射PAR系数经验公式 ,较好地反映了该系数的季节变化及其影响因素 ,与国内外的研究结果极为接近。选择上述适合于辽宁省的辐射计算方法 ,利用 1 96 1年～ 1 990年有关气候资料 ,计算了辽宁省各地的总辐射和光合有效辐射资源 ,并分析其时空分布特征。

中国陆地生态信息空间化技术研究(Ⅲ)——温度、降水等气候要素

利用国家气象局722个气象台站1971～2000年的气象资料,采用三维二次趋势面分析与空间插值相结合等方法,在ArcGIS平台上对气温、降水、空气湿度等气候要素进行空间化,生成国家尺度的1km×1km栅格各种要素气候图180多幅。经检验,平均绝对误差,平均气温和平均最高、最低气温为0.5℃左右,极端最高气温为1℃左右,极端最低气温为1.5℃左右,平均风速为0.4m·min-1;而平均相对误差,≥0℃、5℃、10℃、15℃的积温和平均相对湿度多在5%以下,降水量和饱和差在10%左右;其空间化的精度基本上达到了实用要求。为生态学、地学、资源与环境等学科的发展提供了重要的基础数据与研究平台。研究表明,空间化误差的时空分布与测点密度、气候要素本身特性等因素有关。一般规律是:西部地区大于东部地区,冬季大于夏季,离散的气候要素大于连续的气候要素,极端值大于平均值。

东北地区降水与湿度气候资料的栅格化技术

应用地理信息系统和数据库等计算机技术 ,以东北地区DEM为基础 ,生成坡度、坡向及遮蔽度等小地形因子数据库和经度、纬度及海拔高度等大地形因子数据库。利用东北地区 1960年～ 1990年 3 0a平均的降水与湿度资料 ,采用趋势面分析、逐步回归、宏观地理因子模拟与小地形订正等方法 ,分区构筑了东北 3省降水和湿度空间分布的数学模型。进而利用GIS平台建立分辨率为 1km2 的东北地区 4月～ 10月份和全年降水与湿度的GRID格式专题地图 ,所得结果与东北地区实际降水和湿度分布较为吻合 。

东北地区辐射资源栅格化信息系统的建立

借助GIS平台和DEM数据 ,生成东北地区 1km× 1km经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向数据库。利用 1960年～ 1990年累年月平均气候资料 ,采用气候学方法计算了东北地区 189个气象台站总辐射、直接辐射、PAR和地表有效辐射的月值和年值 ;并用极轨气象卫星资料处理软件和VB6 0语言处理了 1992年辽宁省 5月～ 8月的NOAAAVHRR数据 ,得到了辽宁省 5月～ 8月月均 1km× 1km网格的地面反射率数据。在此基础上 ,分省建立了各种辐射值与宏观地理因子 (经度、纬度、海拔高度 )的三维二次空间分布模式。半理论半经验地定量分析了坡度坡向对总辐射和PAR的影响 ,最终建立了东北地区辐射资源栅格化信息系统。

3种水稻趋势产量拟合方法的比较分析

正确评估气象条件对粮食产量的影响必须以准确的气象产量为前提,因此,探求长时间序列粮食趋势产量提取分离方法对于更好地指导未来作物生产有重要意义。本文应用辽宁省9个地区17个站点62年的水稻历史产量数据,以相近地区农业生产力技术发展水平应具有一致性、产量序列的趋势应反映国家惠农政策对粮食增产的促进作用、相近地区热量条件变化的一致性可引起气象产量具有同升同降的特点等为评判标准,分析评价了应用HP滤波法、指数平滑法以及Logistic方法分离水稻的趋势产量、气象产量序列的合理性。研究结果表明:1)Logistic方法、HP滤波法以及指数平滑法所拟合出的趋势产量序列与辽宁省平均趋势产量序列一致,3种方法均能较好地反映辽宁省生产力发展水平的区域一致性特点;其中,沈阳、铁岭、鞍山、辽阳、丹东和锦州6个地区的趋势产量序列与辽宁省平均趋势产量序列间的一致性相关系数达0.908以上,表现为一致性极好;2)HP滤波法拟合出的趋势产量序列能较真实地反映由于生产力和国家政策变化所带来的实际产量的变化趋势,指数平滑法次之,而Logistic方法提取的趋势产量变化趋势反映社会发展实际的能力最差;3)不同趋势产量分离方法得到的气象产量区域平均值序列具有相似的年际及年代际变化特征,三者之间无显著区别(P>0.05);HP滤波法分离得到的气象产量吻合气候特征的能力最强,指数平滑法次之,Logistic方法最差。综合分析,辽宁省水稻趋势产量的提取以应用HP滤波法最优,指数平滑法次之,而Logistic方法不适合辽宁省水稻趋势产量的提取。研究结果可为作物趋势产量拟合提供方法借鉴。

东北三省玉米生育热量指标与品种熟型分布研究

采用东北三省73个气象站1971～1995年4月上旬至10月下旬的旬平均气温与9～10月逐日最低气温以及玉米分期播种资料 ,分析和验证了玉米各发育期的热量指标。种子萌发的生物学下限温度为8℃ ,萌发至出苗期需≥8℃·d有效积温约100℃·d,出苗至抽雄所需的≥10℃有效积温与品种的叶片数(熟型)有关 ;抽雄至成熟期的热量指标以订正后的标准抽雄日至成熟所需≥10℃活动积温来表示 ,成熟期用成熟度达到1的日期来表示。本研究以某一品种80%年份正常成熟的标准来确定该品种的栽培界线。

东北地区活动积温和极端持续低温的时空分布特征及其对粮食产量的影响

低温冷害是制约东北地区粮食产量的主要气象因素，了解低温冷害的演变规律及其对粮食产量的影响对于防灾减灾、合理搭配农作物品种熟期具有重要的指导意义。应用东北地区73个气象站1960-2004年温度资料以及ArcGIS地理信息系统技术和谐波分析方法，分析了≥10℃活动积温和持续低温指数的时空分布特征，评价了其对粮食和水稻产量的影响。结果表明，活动积温表现出由南向北、由西向东减少的趋势，持续低温指数表现出由南向北、由西向东增加的趋势。谐波分析表明，东北地区活动积温存在着明显的2．5-4a的周期振荡，持续低温指数主要表现为2．5-5a和10a左右的周期振荡。粮食产量的波动带有明显的活动积温和持续低温指数的信息，纬度越高，粮食产量受活动积温的影响越大，受持续低温指数的影响越小。活动积温是制约东北地区粮食和水稻产量的最主要因素，但持续低温指数的影响也不容忽视，持续低温指数每增加1d，会导致辽宁、吉林、黑龙江水稻平均单产。分别下降6．2％、5．8％和2．1％。

中国近45年低温指数时空持续变化分析

选取全国621个气象台站的逐日最低气温资料,分析了中国近45 a来持续低温指数(consec-utive cold day index,CCDI)的时空变化规律,得到如下几点结论:(1)近45a来,我国大部分地区CCDI呈下降趋势,仅在西南和华中地区的个别站点存在小幅的升高趋势;(2)以每10a为一个年代,在各个年代,我国北方地区CCDI值均高于南方地区。从20世纪60年代到90年代CCDI呈下降趋势,但进入21世纪,长城一线以北,特别是我国东北地区CCDI表现出明显的增大趋势;(3)REOF分析表明:以东北、华北、新疆北部和华中的部分地区CCDI的降低为特征的模态是近45a来CCDI变化的第一主要模态,但该典型模态自80年代以来表现趋弱,上述地区CCDI的降低趋势变缓,个别地区甚至出现增加的趋势。以成渝地区为中心的CCDI增大是近45a来CCDI变化的第二主要模态,且该模态在近45a表现稳定。

东北地区持续低温指数的温度敏感性分析

应用东北地区73个气象台站1961-2005年日最低温度和平均温度观测资料,分析持续低温指数(Consecutive Cold Day Index,CCDI)对温度变化的响应规律,探讨其对农业生产的可能影响。结果表明,研究期内东北地区年、季平均温度均呈上升趋势(P<0.01),其中冬季增温幅度最大,夏季最小,2001-2005年夏、秋、冬季平均温度有所下降、年际变率增大;研究期内年、季CCDI值均呈减少的趋势,年际变率增大,不同季节CCDI降幅及年际变率差异明显,2001-2005年的年、季CCDI较1991-2000年有所升高;研究期内年、季CCDI的温度敏感系数皆为正值,说明年、季CCDI值随相应的年、季平均温度升高而下降;CCDI的温度敏感系数及CCDI与平均温度的相关系数均呈阶段性减小的趋势,但90年代中期以来又有所增加。虽然东北地区年平均温度升高、CCDI下降,但由于存在季节间差异,夏季热量条件并未得到很大改善,加之温度波动加剧、更晚熟作物品种的大量播种,致使低温冷害频繁发生,因此在东北地区栽种晚熟作物品种仍需谨慎。

应用气象学专业实践教学体系创新

实践教学作为人才培养工作的一个重要环节,在高等学校培养高素质创新型人才的过程中发挥着极其重要的作用。为培养学生实践能力,针对实践教学目标和应用气象学专业实际情况,结合沈阳农业大学应用气象学专业多年来实践教学的经验,深入进行实践教学体系改革的研究,提出了包括实验模块、实习模块、综合训练模块和设计开发模块4个模块的实践教学课程体系,并阐述了该体系的管理体系、条件体系和评价体系。从实验室、实习基地和师资队伍建设3个方面阐述了该体系的条件体系建设;管理体系则实行以实验室或课程为单位进行运作的管理机制和开放性实践教学的运行机制;评价体系主要包括各实践教学环节评价指标体系、学生评价指标体系、教师评价指标体系。

东北地区春玉米品种熟型搭配的决策研究

根据栽培地的热量资源及玉米生育期所需的热量指标 ,确定不同品种在不同地区的成熟度;利用概率决策方法 ,计算同一气候条件下不同品种的成熟度和品种间的产量差异 ,来确定当地的主栽品种 ;采用线性规划方法综合考虑栽培地区的热量年际波动状况,对当地不同熟型玉米品种种植比例进行了搭配,以充分合理利用当地热量资源,优化玉米品种布局,达到主动防御低温冷害的目的。

沈阳市急性心肌梗塞患者死亡与气象条件的关系

利用2002—2006年沈阳市逐日急性心肌梗塞死亡病例和同期逐日地面气象资料,分析气象条件对沈阳市急性心肌梗塞死亡的影响。结果表明:不同季节急性心肌梗塞患者死亡数与气象因子的相关性存在明显的差异,在各个季节中最主要的影响因子是气压和气温,而春季相对湿度、夏季降水与死亡数也存在着一定的相关关系;为评价气象要素的综合作用,应用逐步聚类法,定性地给出了各个季节高发的天气类型,在同一季节内,不同性别高发的天气类型既存在一致性,也存在明显的差异,这种差异可能与男性和女性的生理条件和生活习惯有关。研究结果可为疾病的气象预报预警提供参考。

东北半干旱地区Palmer干旱指数特征分析方法

Palmer指标可以较准确地描述干旱的强度,但当各个月份或季节降雨量不均衡时,由于干旱指数综合了各个月份降水的盈余或短缺,使得其弱化了灾情,通过改进方法,引入了马利科夫判据与Palmer指数结合的方法分析干旱特征。分析利用东北半干旱地区辽宁省朝阳地区1952—2011年期间60年的日降水量、气温等气象数据,进行干旱特征分析,结果表明:引入马利科夫判据与Palmer指数结合的方法分析干旱特征方法正确、客观。该方法进一步对Palmer指数分析结果补充判断,有效辨别出60年的试验数据中1959,1960,1963,1993,1999年5个年份原始判定为正常旱情的年份,能够客观地反映实际旱情特征。

温带阔叶红松林生态系统潜热通量模拟——气孔导度组合模型在Shuttleworth-Wallace双源模型中的应用(英文)

叶片水平的气孔导度组合模型已被成功扩展到冠层水平,并被应用于冬小麦生态系统潜热通量的模拟研究,但该研究仅基于1a的数据,有必要研究模型在更长时间尺度和其它生态系统类型的适用性。以长白山阔叶红松林(CBS)为研究对象,将组合模型进一步应用于Shuttleworth-Wallace双源模型,模拟了CBS3a生长季内的潜热通量,利用涡度相关系统观测的潜热通量数据对模型进行验证,并对比了双源模型与单源模型的模拟结果。结果显示,双源模型较单源模型能取得更高的模拟精度,生长季不同时期的潜热通量模拟值和实测值的日变化较一致。对双源模型模拟值和实测潜热通量的相关分析显示,二者直线回归斜率和R2分别为0.96和0.72。对长白山阔叶红松林生态系统的蒸散和植被蒸腾的季节和年际变异分析发现,影响冠层蒸散和植被蒸腾季节动态的主要因素是饱和差和辐射,而影响它们年际动态的主要因素则是饱和差和温度。

应用小波理论分析Palmer干旱指标关键问题

应用干旱指标对旱情特征可以进行有效分析,但在分析干旱周期性、突变性等特征时主要依赖人工判别,准确性低,且难以在众多数据中提炼出干旱特征的一般规律和变化异常的年份。为了满足旱情特征分析的自动化、智能化发展的要求,采用小波理论与Palmer干旱指数标相结合的方法,对辽宁省朝阳地区的干旱周期特性、突变特性、变化趋势等进行研究。结果表明:小波分解结果能较直观的体现旱情特征,可以正确的反应旱情特征变化的周期特性,并且降水量具有明显的下降趋势,说明小波函数对Palmer指数分解可以有效的实现旱情特征的深入分析。

沈阳市降水概率预报模式研究

利用日本数值天气预报产品和地面天气图,集成多种统计学方法对沈阳市降水概率进行预报,经专家订正后对社会发布。本预报模式避免了单一统计学方法的局限性,并且实现了历史因子的自动追加,能够反映最新的天气信息。经在沈阳市气象台一年的试预报,根据预报结果计算得半贝里尔得分B=0.065;Bias得分为Bias=2%;预报技巧得分Bs=80.8%。同时准确率明显高于日本数值预报结果。

基于农业气候相似原理的沈阳地区不同熟期水稻品种搭配策略

针对水稻生产中对品种搭配决策服务的迫切需求,应用铁岭、沈阳和盘锦地区1951—2014年温度资料和1992—2011年水稻产量数据,分析持续低温指数和水稻产量的变化特征。基于农业气候相似原理进行引种,通过持续低温指数估算中熟、中晚熟偏早型、中晚熟品种的水稻期望产量,并制定沈阳地区不同熟期水稻品种搭配策略。结果表明:3个地区持续低温指数均呈现出明显降低趋势,铁岭、沈阳、盘锦地区的降低幅度分别为12.4、4.9、11.1 d/10年;1992—2011年,铁岭、沈阳、盘锦地区的持续低温指数均呈现5年的周期振荡,铁岭和盘锦地区还呈现10年的周期振荡;水稻产量的波动变化具有明显的持续低温指数的周期变化特征。在85%保证率下,确定2016—2050年每5年为1个时段不同熟期水稻品种的搭配比例,2016—2020年、2021—2025年、2026—2030年、2031—2035年、2036—2040年、2041—2045年、2046—2050年中熟、中晚熟偏早型、中晚熟品种所占比例分别约为:11.4%、28.8%、59.8%,15.4%、23.8%、60.8%,15.8%、23.2%、61.0%,12.6%、27.6%、59.8%,18.2%,19.6%,62.2%,14.2%,25.4%,60.4%,19.6%,17.0%,63.4%。