三种干旱指数在南盘江流域识别干旱能力中的应用

基于南盘江流域1971～2010年25站的气温及月降水资料,分别计算了不同时间尺度的标准化降水指数(ISPI)、干旱侦测指数(IRDI)和标准化降水蒸发指数(ISPEI),以历史干旱灾情数据及典型大旱灾情数据为依据,比较分析了3种干旱指数对干旱及干旱级别的识别能力。结果表明,3种干旱指数的计算结果较为一致,具有较好的相关性;3种干旱指数对干旱和干旱等级的识别能力依次为ISPEI最强,IRDI次之,ISPI最差。ISPEI考虑了潜在蒸发量对干旱的影响,与ISPI、IRDI相比,ISPEI更适合于南盘江流域的干旱监测与评估。

晋南人工刺槐林需水量计算及分析

根据气象资料,运用彭曼公式(Penm an's form u la)和桑斯维特公式(T horn thw a ita's form u la),计算并分析了晋南黄土高原刺槐林的潜在蒸散量;结合2,3,5,7,13年生刺槐的耗水特性系数,计算得出其生长季(5-10月份)的需水量和需水总量;最后分析了刺槐林地水分供需状况。其结果显示,在晋南黄土高原,5年生以下的刺槐普遍能适应当地水分状况,而7年生以上的刺槐,由于缺乏水分,生长普遍受到抑制。以此提出,在水分条件较好的沟谷地、阴坡和半阴坡可营造刺槐用材林,在水分条件较差的半阳坡和阳坡可营造刺槐生态公益林。

秦岭火地塘林区不同林分水源涵养效能的研究

采用直接测定法对秦岭火地塘林区２种针叶林分和３种阔叶林分的水源涵养和理水效能进行了研究，结果表明：不同林分类型间水源涵养和理水效能具有明显差异，阔叶林比针叶林能显著地增加土壤水分收入，减少水分消耗；推迟径流时间，延长径流过程，削减洪峰流量；在降水较少时期增加河流水量，促使雨水均匀进入河流的作用更加突出，显示了较强的水源涵养和理水作用。

基于Bayesian-XGBoost的生菜作物系数估算方法

准确估算作物系数(K_(c))对于计算作物蒸发蒸腾量(ET_(c)),实现精确有效的用水管理至关重要。为了及时掌握K_(c)的连续动态变化,进一步估算作物需水量来指导作物灌溉,采用超绿算法和最大类间方差法进行图像分割来提取生菜冠层覆盖度(PGC),并提出了基于贝叶斯优化XGBoost(Bayesian-XGBoost)的生菜K_(c)估算模型,为指导作物科学合理灌溉提供新途径。结果表明,全生育期内PGC呈先快速增长后趋于稳定的生长趋势,变化范围为10.38%~81.00%,日均增幅为1.56%,可有效反映K_(c)的变化趋势。以PGC作为输入所构建的Bayesian-XGBoost生菜K_(c)估算模型在迭代400次时达到最优估算效果,生菜幼苗期、莲座期、结球期的K_(c)分别为1.12、1.29和2.26,与实测值相比平均误差为2.13%。此外,进一步利用Penman-Monteith公式(PM公式)结合K_(c)估算模型实现了对生菜ET_(c)的实时计算,得到了秋茬种植期的生菜日均ET_(c)为2.38 mm/d。基于Bayesian-XGBoost的生菜K_(c)估算模型能够较好估算生菜K_(c)和作物需水量。

基于Biome-BGC模型和集合卡尔曼滤波方法的阔叶红松林生态系统水碳通量模拟

数据同化为模型与遥感观测结合提供了一条有效的途径,通过在模型运行过程中融入遥感观测数据,调整模型运行轨迹从而降低模型误差,提高模拟精度。本文利用集合卡尔曼滤波(En KF)算法同化生长季中分辨率成像光谱仪(MODIS)叶面积指数(LAI)与Biome-BGC模型模拟的LAI模拟长白山阔叶红松林的水碳通量。同时,通过改进模拟的雪面升华与土壤温度计算方法的参数,旨在降低冬季生态呼吸的模拟误差。结果表明,相对于原始模型,数据同化与模型改进后使得生态系统总初级生产力(GPP)的模拟值与观测值之间的相关系数提高0.06,中心化均方根误差(RMSE)降低0.48 g C·m^(-2)·d^(-1);生态系统呼吸(RE)的相关系数提高0.02,中心化均方根误差降低0.20 g C·m^(-2)·d^(-1);净生态系统碳交换量(NEE)相关系数提高0.35,中心化均方根误差降低0.50 g C·m^(-2)·d^(-1)。同时,数据同化对蒸散发(ET)的模拟精度没有显著影响,改进的模型提高了其相关系数。基于En KF算法的数据同化提高了长白山阔叶红松林碳通量模拟精度,对于精确估算区域碳通量有着重要的意义。

基于水热耦合平衡的长江源实际蒸散变化研究

采用1960~2012年长江源地区8个气象站的气象数据和直门达站的径流数据,基于流域水热耦合平衡方程计算了长江源区实际蒸散(ET),采用云模型、Mann-Kendall检验、Pettitt检验和Sen趋势度等方法分析了ET的时空变化特征,并通过敏感性分析确定了影响ET的主要气候因子。结果表明:1)1960~2012年长江源区多年平均ET为277.6mm/a,呈显著上升趋势(99%置信度),上升速率为6.27mm/10a,并在1997年发生突变(99%置信度)。2)年均ET从西北向东南递增,且上升速率从西北向东南递减。熵值En和超熵He分别呈西高东低和西北高东南低的分布规律。ET均值大的区域年ET随时间变化较为均匀且稳定性较强。3)源区年ET变化对降水最为敏感,其后依次是相对湿度、日照时数、最高气温、风速、最低气温和平均气温。降水量上升对ET的增加起主要贡献作用,其次是气温与日照时数的上升和相对湿度的下降。