基于分钟尺度风资料对观测环境评估的研究

为自动化评估地面观测环境,以湖北省襄阳站为例,利用该站2006-2014年分钟、小时风观测资料,以及观测环境资料,计算了该站迁站前后不同方位的风向频率、各风向平均风速、各风向各等级风速的频率、湍流强度、风向标准差和粗糙度长度。统计计算结果表明:襄阳站2011年西北、西南方向新增建筑物后,2011-2012年220°-320°方位的平均粗糙度长度较2006-2010年的增大了70%;2013-2014年该站迁站后粗糙度长度较2006-2012年的降低了73%,粗糙度长度与障碍物仰角的相关系数为0.64,为6个指标中最高。粗糙度长度的变化,可反映观测场不同方位障碍物的变化。因此可利用粗糙度长度对观测环境进行评估与监测。这一研究结果还可为不同方位不同量级风速的均一性研究、建筑设计、城市规划等领域合理应用数据提供科学依据。

长江流域夏季日面雨量的精度与代表性站数关系研究

为探讨不同测量站配置数对统计长江流域夏季日面雨量精度的影响,选取金沙江下游、鄂东北、青弋水阳江3个流域作为研究对象,并挑选出不同站网分布,统计各站网分布计算的2016—2018年夏季日面雨量,运用平均绝对误差(MAE)、均方差(MSE)和相关系数(r)三个技术指标来评价各流域夏季日面雨量精度与站数之间的关系。结果表明:各流域夏季日面雨量精度均受站数变化的影响,MAE、MSE均随站数的增加而减小,但当站数增加到一定数量之后趋于稳定,r也有相同的变化规律,只是随站数增加而增大。同时,通过计算三个技术指标随站数平均变化值,定量揭示了以上变化规律并得到金下、鄂东北、青弋水阳江流域代表性站数分别为405站、293站、126站,与现有站数相比,分别减少25.1%、55.8%、56.6%,可为计算长江流域夏季日面雨量选用站数和站网布局提供参考。

改进的最优窗宽理论对年径流量的插值预测研究——以黄河利津等站为例

针对小样本数据造成年径流量预测效果不理想的情况,以及非对称和非正态资料的处理问题,引入信息扩散和模糊映射思想,同时运用遗传算法改进最优窗宽理论,建立了新的扩散插值模型。该模型通过对零散数据点的信息进行模糊扩散,进而实现对有限数据点信息向其邻近区域点的概率插值。选取黄河利津站为例,根据其近70 a(1942—2011年)径流量实测数据,进行了缺损数据的插值和预测试验,同时与正态扩散插值模型进行对比分析,结果表明:1)预测值能较好地模拟实际径流序列的波形变化,对丰水年(如2007年)和枯水年(如2009年)的预报都比较准确;2)中长期预报(10a)平均相对误差仅为11.59%,相较传统方法有较大的改进;3)以黄河流域2个站点(花园口和兰州)和长江流域的3个站点(朱沱、宜昌和大通)年径流量预测试验以及海温资料的插值试验作为补充,验证了该算法的有效性和普适性。该模型可为实际水文数据资料的客观分析和中长期预报提供参考。

农业气象作物观测中要素内部一致性错误探因

通过对农业气象观测和农业气象报表审核实践经验总结,得出了主要农作物农业气象观测中曾经出现的诸要素值的各种矛盾,分析了矛盾的成因。旨在为农业气象观测员在实际观测和报表制作中判断观测结果正确性提供方法,同时也为农业气象观测报表历史资料和实时资料的系统化软件审核提供参考。

湖北省冬小麦生长后期湿害分区研究

选取湖北23个代表站1971—2020年50年的资料,利用历年4—5月气象站日观测资料中,2、8、20时相对湿度达到85%,14时相对湿度达到82%,且日平均气温≥12.0℃,持续30 h以上为湿段天气标准,计算各站50年湿段天气系数以及5个年代的湿段天气系数最大值;用每年3月下旬至5月下旬的旬降水量、降水日数和日照时数计算各旬的涝渍指数,统计各站涝渍指数大于0.5、0.8、1.1的旬次数。湿段天气系数法、涝渍指数法对湖北省小麦生长后期湿害分区结果表明,以荆门市北部-孝感市北部-武汉市以北为主分界线,主分界线以北为湿害较轻区,且越往北湿害越轻;主分界线以南为湿害较重区,且越往南越重。鄂西南山区为湿害较重区。仙桃市2013—2020年赤霉病情与涝渍指数对应较好。在考虑地形地势的情况下,江汉平原除北部以外的地区,尤其是湖区低洼田块,为容易产生较长时段涝渍的区域;湖北偏南丘陵地区的谷地冲田,也有易涝渍地。在进行土地种植规划时,对湿害较轻地区,可尽量发展小麦种植;对湿害严重地区,最大限度地调减小麦面积。在湿害的防治上,实行排灌分家,低洼田采取明排加地下埋设暗管降低地下水位;疏理“三沟”,经常中耕松土,抑制地下水上升,防止耕作层过湿;进行作物高矮间套,提高光能利用率,降低田间湿度。

湖北省自动土壤水分站容积含水率订正系数阈值探讨

利用监利县、房县的土壤水分、雨量资料,诊断分析出2个站订正系数的不合理取值,依据一定规则,确定了A_(0)、A_(1)2个系数阈值的初值范围。根据湖北省历年人工土壤水分观测资料,推算出不同层次“容积含水率的变幅”;将1.5年的CLDAS土壤容积含水率小时模拟网格数据,插值到湖北省46个自动土壤水分站点、8个层次;计算所有观测站(层)小时容积含水率的器测值与CLDAS的相关系数r2、与终值的相关系数r1。挑取r1>0.8、r2>0.6且容积含水率终值的极差位于“容积含水率的变幅”内的资料作为依据,得到湖北省2个系数阈值的经验值范围。A_(1)出现负值违背了DZN系列土壤水分站测湿的工作原理,且A_(1)不能太小;一般情况下,2个系数阈值的初值范围分别为A_(0)(-36,36)和A_(1)(0.1,10);由湖北省2个系数阈值的经验值范围缩小为A_(0)(-20,35)和A_(1)(0.25,1.57);田间标定方法中,确保作为常数的土壤容重值的真实可靠性,才能减小计算订正系数A_(0)和A_(1)的误差。

农业气象观测中各种棉花产量属性浅析

利用湖北省各农业气象观测站棉花农业气象观测资料,结合对《农业气象观测规范》的理解、分析,探讨并阐明了农业气象观测中各种调查棉花产量的属性。结果表明,棉花理论产量、地段1 m^(2)产量、上等田块产量、中等田块产量、下等田块产量均应该调查子棉产量;县平均产量一般为皮棉产量。地段1 m^(2)产量与理论产量差别大小是当年棉花观测资料可用性好坏的衡量标准;观测人员在进行产量结构综合分析时,需要统一单位,然后通过衣分换算,将各种产量进行合理性比较,以确保资料来源无误。湖北省正常年景中等田块子棉产量一般为240~430 g/m^(2),也可以扩展为210~510 g/m^(2),倘若超出上述范围,需要考虑田块代表性差或数据采集填写错误。

北太平洋海面高度低频变化特征及其影响因素

为了解北太平洋海面高度年际、年代际变化特征及其影响,基于1961年1月至2010年12月的简单海洋资料同化(SODA)海面高度再分析资料,采用经验正交函数(EOF)、小波分析、交叉小波等方法研究北太平洋海面高度低频时空变化特征及其影响因素。结果表明:1961-2010年期间,北太平洋沿岸地区和副热带海域海面高度存在明显上升趋势,而中纬度太平洋存在下降趋势;海面高度EOF第一模态为年际变化,呈东西反位相分布;第二模态为年代际变化,以黑潮主轴(约30°N)为界,呈"跷跷板"式分布;海面高度异常与Nino3.4指数在热带太平洋和东太平洋呈正相关,在西太平洋为负相关,且相关性随纬度升高而减弱;海面高度异常与太平洋10年涛动(PDO)指数在大洋中纬度海域显著相关,热带中东太平洋海域二者为正相关;北太平洋海面高度年代际变化和年际变化的主要影响因素分别为PDO振荡、厄尔尼诺/南方涛动现象(ENSO)。