中国南方双季稻春季冷害动态监测

[目的]利用星地多源数据,在南方双季稻种植区空间信息提取、双季稻发育期动态图组制作及研究区逐日平均温度反演的基础上,结合冷害监测指标,实现多要素相协同的南方双季稻春季冷害动态监测,为农业部门及时准确地应对双季稻冷害,减少冷害损失提供技术支持。[方法]利用南方双季稻区190个气象站点1951—2011年逐日气温数据,计算各站点≥10℃的多年平均积温。根据各站点多年平均积温与其地理因子的相关关系,建立多年平均积温推算模型。通过所获模型得到研究区积温空间分布图。按照南方双季稻安全生产积温阈值≥5 300℃·d的指标,扣除研究区内积温小于该值的区域,制作南方双季稻积温区划图。利用MODIS MCD12Q1分类产品获取了2001—2010年10年的谷类作物分布图。将以上两步结果叠加求交集,提取南方双季稻种植区空间信息;利用南方双季稻区167个农业试验观测站点1981—2011年的水稻发育期资料,计算各个站点双季早稻主要发育期出现的多年平均日期。依据发育期多年平均日期与地理因子的相关性,获取各主要发育期回归拟合分布图。在拟合结果残差订正的基础上,将南方双季稻春季冷害重点监测时段前后两幅发育期静态图,通过EVNI+IDL编程,制作双季早稻发育期动态图;利用AMSR_E_L2A 89 GHz升轨和降轨垂直极化亮温、地理因子与气象站日平均气温建立多元混合回归拟合模型,通过所获模型反演研究区2010年2—5月逐日平均气温。[结果]对研究所建多年平均积温推算模型,利用未参与建模的90个气象站观测数据进行验证,观测值与模型模拟结果之间的均方根误差(RMSE)为289℃,这一估测精度能够满足研究所需。双季稻积温区划与MODIS土地利用分类结果叠加求交集,提取的双季稻种植区面积占研究区总面积的29.26%。通过该步骤一方面提升了双季稻冷害监测结果的使用价值。另一方面,可使双季稻冷害实时监测在还没有获取当年准确种植位置信息前就能有效开展起来;对研究所获南方双季稻春季冷害重点监测时段(早稻播种期至返青期)两幅发育期静态图,采用未参与建模的59个农业试验站观测数据进行验证,观测值与模型模拟结果之间的均方根误差(RMSE)分别为5.68和4.24 d,模型精度符合要求,试验结果可以于后续分析;研究将遥感数据与地面数据相结合通过混合建模反演逐日气温,该方法充分利用了微波遥感受天气影响小的特点,克服了南方常年多云的天气条件,使模拟的日平均气温的RMSE为1.69℃。微波数据的加入使日平均气温估计精度提高了0.35℃。研究对2010年南方双季稻春季冷害的动态监测结果与农业统计部门报道的当年南方双季早稻冷害在发生时间和空间上相吻合。[结论]本研究建立的冷害监测方法具有普适性,能够实现对南方双季稻大范围冷害的同步跟踪监测,对其他作物大范围冷害监测同样也适用。

新疆棉花春季冷害风险评估

以新疆棉花春季冷害为研究对象,利用1951—2017年新疆各气象站点逐日数据,依据已有的冷害风险评估指标概念模型,计算棉花春季冷害强度和频率指标,通过将次冷害强度和冷害次频率升尺度为年冷害强度和冷害年频率构建新的冷害风险指标,将原本松散的冷害频率和强度关系体现出来,依据二者之间稳定的函数关系,由冷害年频率等级得到对应的冷害年强度等级,二者相乘作为客观划分冷害风险指标各等级临界阈值的依据。以经度、纬度和海拔高度归一化加合趋势面+温度趋势面订正的新方法实现冷害风险指标的准确推算。研究结果经验证实测风险值和拟合值无明显差异,拟合趋势线R^2为0.96。研究结果对新疆棉花生产布局有一定参考依据。

衢州市早稻春季低温冷害评估模型应用与评价

为客观、定量的预测衢州市早稻产量,应用衢州市2015年、2016年4月的日气象观测资料,根据早稻苗期出现低温冷害灾害模型,计算出综合评估指标,并进行实际应用。结果表明,衢州市早稻低温冷害评估模型是客观、有效可行的,适宜推广应用。通过综合评价模型计算,2015年衢州春季早稻低温冷害综合评价指标K=0.3,早稻春季低温冷害强度为轻度;2016年衢州春季早稻低温冷害综合评价指标K=-1.5,未发生早稻春季低温冷害灾害。虽然2015年4月上旬衢州市持续阴雨天气,出现了"倒春寒"天气,2016年4月2个时段连续阴雨,但总体温度较高,2年均没有出现死秧烂苗现象。通过模型定量评估早稻秧苗期产生低温冷害的频率和程度,将有利于应对春季低温冷害对水稻生产安全构成的严重威胁,对保障粮食生产安全具有重要意义。

衢州市早稻低温冷害风险评估及大气环流背景分析

应用衢州市1960—2012年日气象观测资料,针对早稻苗期出现低温冷害灾害,从气象因子入手,建立定量评估模型,分析较严重的早稻春季低温冷害年大气环流背景,为提高春季低温冷害预报和预警水平,应对春季低温冷害对早稻构成的严重威胁。采用主分量分析法确定主分量及表达式,建立综合评价指标模型,计算出综合评价指标,并且对历年综合指标进行了评价。应用NCEP 1°×1°500 h Pa、850 h Pa资料,分析了较严重春季低温冷害年的大气环流背景。结果表明：从1960—1997年春季低温冷害发生频率3~4年出现一次,强度为1987—1997年最强,2000年以后,春季低温发生次数甚少。1987年、1993年、1996年、2010年出现了较严重的早稻春季低温冷害,相对应的气候异常。综合评价指标和早稻产量相关密切,能客观地反映低温冷害的风险程度。较严重的早稻春季低温冷害年4月上中旬亚欧地区呈径向型环流,使冷空气活动频繁南下,导致长江中下游地区气温偏低,而副热带高压强度强,南支槽、西南暖湿气流活跃,造成长江中下游地区持续阴雨天气。西风带、副热带、热带系统的有利配置,是造成早稻春季低温冷害发生的大气环流背景。