基于FAO Penman-Monteith方法的西藏春青稞干旱趋势研究

本文基于联合国农粮署(FAO)提供的Penman-Monteith方法,评估了1981—2010年西藏春青稞生育期内的自然水分供需比(PET),以探索利用PET开展针对作物的干旱监测、预报业务的可行性。结果显示,不同降水带之间的PET差异比不同温度带之间的差异更大。在各个降水带内,春青稞在生育中前期受旱几率均相对较高,其中干旱和半干旱区的旱情和出现旱灾的概率均更高。从PET的年际变化来看,西藏全区的PET数值在降水、温度、风速、相对湿度的共同影响下经历了缓慢下降、快速上升、快速下降的变化过程,其中PET与日均降水的相关性最高。综上,PET可以在不同时间尺度上综合考虑气象、光照和作物本身属性对春青稞的受旱程度进行比较准确的定量化评估,适合用于针对作物的旱情评估业务。

基于系统动力学的黑河中游地区FAO Penman-Monteith模型评价研究

研究利用系统动力学软件STELLA构建FAO Penman—Monteith模型，进行系统动力学建模与生态建模相结合的尝试。研究发现，实际太阳辐射模拟值与GIS空间插值结果基本吻合，变化趋势一致；潜在蒸散发量估算值与SEBS模型估算值接近，基于时间序列的变化趋势基本相同，较好地反映了逐日蒸散发量的时间异质性；敏感性分析发现潜在蒸散发量对反照率、回归常数、辐射系数和研究区纬度值（取值范围为37°～39°）变化不敏感；系统动力学在分析复杂系统动态、模拟不同条件下系统N子之间相互作用以及响应过程中具有明显优势；STEL—LA本身强大的建模功能及友好图形界面在生态学及相关研究领域中有广阔前景；多学科方法、多时空尺度、多物理过程相耦合的研究将是以后该领域研究的重点和趋势之一。

Penman-Monteith公式与FAO-PPP-17 Penman修正式计算参考作物蒸散量的比较

农田实际蒸散量或作物需水量的计算,通常首先要确定参考作物蒸散量。确定参考作物蒸散量有许多方法,用不同的经验式计算参考作物蒸散量存在一定的差异,其中 FAO-PPP-17 Penman 修正式和 Penman-Monteith 公式都被认为是较好的计算方法。本文用这两个经验公式估算了北京地区的参考作物蒸散量,并对这两种方法的计算结果进行了比较。结果表明,用 FAO-PPP-17 Penman 修正式计算的参考作物蒸散量 ETo(FAO)大于用 Penman-Mon-teith 公式的计算结果 ETo(PM)。ETo(FAO)与 ETo(PM)月平均值的绝对偏差为15～30mm,它们的相对偏差为10%～25%。ETo(FAO)与 ETo(PM)年总量的绝对偏差为230～260mm,其相对偏差在年际间的变化稳定在16%左右。进一步的分析表明,在春季和夏季,造成计算结果偏差的主要原因是两种计算式中对辐射项的处理,但在秋季和冬季,对空气动力学项处理方法不同将逐渐成为计算结果差异的主要因素。

数据库技术在FAO Penman-Monteith公式中的应用

参考作物蒸发蒸腾量是进行实时灌溉预报和农田水分管理的主要参数,将数据库技术应用到FAO Penman-Monteith公式的计算中,能降低参考作物蒸发蒸腾量计算的工作量。经编程后系统整体界面友好、结构合理、操作简单,使参考作物蒸发蒸腾量的计算快捷、准确,该系统能具有较强的实际应用价值。

基于FAO-Blaney-Criddle方法的河套灌区参考作物蒸散发量估算

实时灌溉预报是河套灌区管理科学化与信息化的要求,利用天气预报中相对准确的气温数据估算参考作物蒸散发量对实时灌溉预报非常重要,因此需要建立一种基于温度的参考作物蒸散发量估算方法。利用FAO-Penman-Monteith方法估算河套灌区解放闸灌域历史参考作物蒸散发量,以此作为标准值率定FAO-Blaney-Criddle公式中逐旬的修正系数,得到基于温度的参考作物蒸散发量估算方法。结果表明,在作物的生长季(4-9月),FAO-Blaney-Criddle方法与FAO-Penman-Monteith方法的估算结果相近。率定期各旬相对误差均<5%,标准误差<0.65 mm/d,验证期各旬相对误差均<9%,标准误差<0.70 mm/d。10 d滑动平均的参考作物蒸散发量估算精度,Nash效率系数达到0.75,误差0.5 mm/d的精确度达到了68%,误差在1 mm/d以内的准确率达到95%。FAO-Blaney-Criddle方法可以应用于河套灌区的灌溉预报中。另外,FAO-Blaney-Criddle方法的参数具有较强的地区差异性,需要针对不同地区的气象数据进行率定和验证。

气象资料缺测时Penman-Monteith温室修正式的应用

【目的】Penman-Monteith公式(P-M公式)是目前计算大田作物蒸腾蒸发量(ETc)的主要方法,利用该方法可预测未来短期内作物水分亏缺状况,但由于温室与大田之间的环境条件存在显著差异且温室气象数据往往不全,故需要研究提高温室作物水分状况预测精确度的途径。【方法】利用温室番茄主要生育期气象环境信息和土壤水分实测数据,对基于水量平衡原理和P-M温室修正式计算出的ETc结果进行了对比,研究分析了P-M温室修正式的可靠性与气象资料缺测时P-M温室修正式的应用方法,同时对温室气象数据缺测时运用P-M温室修正式计算参考作物蒸腾蒸发量(ET0)的精度进行了分析。【结果】基于P-M温室修正式计算出的ETc与水量平衡法计算出的ETc结果较吻合,相对误差均小于10%。当气象资料缺测时,基于FAO推荐的几种计算方法,运用P-M温室修正式计算的ET0相对误差如下:由日照时数(n)估算太阳净辐射(Rn)进而求得ET0的方法相对误差为17.35%;由气温(T)估算Rn进而求得ET0的方法相对误差为41.69%;由最低气温(Tmin)代替相对湿度(RH)计算实际水汽压(ea)进而求得ET0的方法相对误差为19.09%;分别由n估算Rn,由Tmin计算ea进而求得ET0的方法相对误差为36.31%;Rn与ea均由T估算进而求得ET0的方法相对误差为61.23%。【结论】利用P-M温室修正式可以较好地预测温室作物的水分状况,当修正式的参数Rn缺测时可以用n计算Rn;当参数RH缺测时,可以用Tmin代替RH计算ea。

东北地区参考作物蒸散确定方法研究

运用FAO Penman monteith方法和Hargreaves方法对中国东北地区4个气候大区16个气象台站的参考作物蒸散(ET0)进行了研究,并对FAO Penman monteith方法和Hargreaves方法的计算结果进行分析。发现:Hargreaves方法可适用于东北地区,尤其是亚湿润地区,但是相对于FAO Penman monteith方法,该方法还存在偏差,特别是半干旱地区。为了进一步提高Hargreaves方法的精度,对其进行了修正,得出比Hargreaves方法精度更高的适于东北地区参考作物蒸散计算的方程,为精确、实用地确定作物需水量和合理的灌溉制度提供了科学依据,有利于水资源的合理利用,尤其是水资源缺乏的半干旱地区。

几种参考作物蒸散量计算方法的比较

对FAO-Penman-Monteith公式、Hargreaves公式、Priestley-Taylor公式、FAO-17 Pen-man公式进行比较,应用这4种方法计算了河北省石家庄市的参考作物蒸散量。计算结果表明:FAO-17 Penman公式与Penman-Monteith公式具有很好的一致性,可代替Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量;Hargreaves公式与Penman-Monteith公式相比,其相关性并不显著,使用时需要进行修正;而Priestley-Taylor公式的计算值与FAO-Penman-Monteith公式的计算值相比,差异较为显著,是由于Priestley-Taylor公式没有考虑空气动力项对参考作物蒸散量的影响。因此,在使用Priestley-Taylor公式计算参考作物蒸散量时必须根据不同月份对公式中的常数项重新进行修正。

黄河上游地区几种参考作物蒸散量计算方法的适用性比较

验证参考作物蒸散量模拟方法的适用性,对于加强水资源管理和指导生态建设具有重要理论意义和应用价值。根据黄河上游地区50 a来10个站点的逐日气象资料,以FAO推荐的Penman-Monteith(P-M)方法为标准,验证11种参考作物蒸散量计算方法在该区域的适用性。分别在月尺度和年尺度计算了各方法与P-M方法之间的相关性和均方根误差,结果表明:基于辐射的Priestley-Taylor和Makkink方法与P-M方法具有一致性,在黄河上游地区具有较好的应用前景;Priestley-Taylor方法更适宜于在月尺度上计算整个区域的参考作物蒸散量,而Makkink方法在高寒地区的生长季的适用性更强。基于温度的Thornthwaite、McCloud、Blaney-Criddle和Holdridge方法在黄河上游地区的适用性较差,低估了ET0,主要原因是其无法反映研究区域气温低但辐射强的气候特征。

参考作物蒸散量的多种计算方法及其结果的比较

分别用 FAO Penman- Monteith公式 (模型 1 )、FAO Penman 修正式 (模型 2 )和国内Penman修正式 (模型 3)计算了泰安和西峰两地的参考作物蒸散量 ,对 3种方法的计算结果进行了比较 .模型 1得到的参考作物蒸散量大于后 2种模型 ,导致不同模型计算偏差的原因是 3种模型各自选用了不同的辐射项和动力项计算式 ,且计算偏差随季节和地理条件而变 .建议计算区域参考作物蒸散量用模型 1 ,计算单站逐日参考作物蒸散量 3种模型都可用 .

内蒙古河套灌区ET0不同计算方法的对比研究

为了提出适合内蒙古河套灌区ET0计算方法,该文根据实测田间微气象资料,分别对5种参考作物腾发量(ET0)的计算方法(FAO56Penman-Monteith,Priestley-Taylor、FAO Penman、Hargreaves-Samani、Irmark-Allen拟合)进行对比分析,并评价各方法的适用性。结果表明,FAO Penman法的计算结果与FAO56 Penman-Monteith计算结果最为接近,其平均绝对误差与平均相对误差分别为0.43mm/d,12.50%;其他方法在不同季节具有不同的正负偏差。其中,在整个计算时段内,Irmark-Allen拟合法与Hargreaves-Samani法计算值与Penman-Monteith计算结果偏差较大,不适于在此地区气候条件下使用。FAO Penman法与FAO56 Penman-Monteith法基本相同,适用于大多数气候条件;Hargreaves-Samani法适用于在温差较小地区计算ET0;Irmark-Allen法与Priestley-Taylor法适用于在相对湿度较大地区应用。

几种常用净辐射计算方法在黄淮海平原应用的评价

Penman修正式和FAO Penman-Monteith公式是利用气象资料计算参考作物蒸散量方法中应用最广泛的。这些公式中净辐射是根据温度、日照时数、湿度以及一些当地的参数来计算的。用实测数据评价净辐射计算方法的研究还很少。该文作者利用中国科学院禹城综合试验站实测数据对两个公式中净辐射计算方法在黄淮海平原的应用进行了评价。在Penman修正式中，别尔良德法、彭曼法、布朗特法和邓根云法是常用的净长波辐射计算方法。结果表明：在Penman修正式净辐射公式中，采用别尔良德净长波计算方法误差最小，而且与FAO Penman-Monteith公式中净辐射计算精度一致，但都存在相对误差在11～1月份比其他月份偏大的现象。进一步建立了适合本地区的用总辐射推算净辐射的经验公式。

参考作物腾发量计算方法适用性分析

受地区间气象、地形和地貌时空异质性的影响,不同参考作物腾发量计算公式适用性各不相同。以湖南省83个站点1971～2000年气象观测资料为样本,论述了Penman-Monteith公式和FAO-Monteith修正式主要方程、参数以及适用范围的差异性。结果表明：根据生育期作物需水特点,运用标准化的Penman-Monteith公式计算南方地区参照作物潜在腾发量是合适的。

参考作物蒸散计算方法及其评价

介绍了符合Penman Monteith公式要求的参考作物蒸散的新定义 ,对比了该公式和FAO 17Penman修正式的基本方程和主要参数的异同 应用辽宁 33个气象站 30a的平均气象资料 ,分别计算了作物生育期内 (月 )平均参考作物蒸散量 结果表明 ,两者既具有一定的差异 ,又呈显著的线性相关 产生差异的主要原因是由辐射项引起 建议国内推广应用标准化的Penman Monteith公式计算参考作物蒸散量 。

改进Hargreaves方法计算拉萨参考作物蒸发蒸腾量

根据拉萨站1955～2006年逐日气象资料，采用标准Pelnnan—Monteith方程和Hargreaves方法对西藏高原区拉萨的参考作物蒸发蒸腾量（ET0）进行了对比分析研究，计算结果发现在拉萨的春季和雨季采用Hargreaves方法计算的ET0存在着较大偏差。为了进一步提高Hargreaves方法在该地区的适宜性，引入了平均相对湿度因子，建立改进Hargreaves公式并进行了评价，为拉萨地区准确实用地确定作物需水量和合理的灌溉制度提供了一种简便方法和科学依据。

东北丘陵半干旱区参考作物蒸散量计算方法比较

利用FAO Penman-Monteith公式FAO、 Penman修正式和Priestley-Taylor公式对东北丘陵半干旱区观测到的气象数据进行了逐日参考作物蒸散量计算。结果显示,FAO Penman修正式的计算值比FAO Penman-Monteith公式的计算值平均偏大约16%,2种比较方法具有很好的相关性;而Priestley-Taylor公式的计算值与FAO Penman-Monteith公式的计算值相比,差异比较显著,是由于Priestley-Taylor公式没有考虑空气动力项对参考作物蒸散量的影响。因此,在东北丘陵半干旱区使用Priestley-Taylor公式计算参考作物蒸散量,必须根据不同月份对公式中的常数项重新进行修正。

贵州省ET_0计算方法的全局性评价及其率定

为了获取适合贵州地区时空全局的参考作物需水量少参数计算方法,根据对贵州省1959-2011年降雨量的降雨频率曲线分析,选取了2008年、2007年、2010年和2009年分别作为贵州省丰水年、平水年、枯水年和特枯水年的典型代表水平年,分别运用少参数的Hargreaves法、Hargreaves修正法、Priestly-Taylor法、Irmak-Allen法和Mccloud法计算贵州全省内各站点在不同水平年的逐日ET0,并将其与标准的FAO-56Penman Monteith法计算结果进行相关性和误差分析。结果表明：Hargreaves法、Hargreaves修正法、Priestly-Taylor法和Irmak-Allen法与FAO-56PM法的相关性较好,趋势线斜率为0.855 9~1.186 4,相关系数均大于0.89;经过当地率定后无需风速资料的Priestly-Taylor法与Irmak-Allen法在不同水文年和空间上均具有较高的计算精度,相对误差均小于8%,均方根误差为0.25mm/d,率定后仅需温度资料的Hargreaves法次之,相对误差为10.07%,均方根误差为0.32mm/d。研究结果为贵州地区在资料缺乏气象资料情况下ET0的精确计算提供了有效的方法。

乌鲁木齐参考作物蒸散量计算方法的比较

以Penman-Monteith方法为标准,利用Hargreaves方法,Priestley-Taylor方法和FAO-17 Penman方法计算乌鲁木齐的参考作物蒸散量ET0(Reference Crop Evapotranspiration),对计算结果分别作了对比分析,并对不同的方法进行相应的修正。结果表明:(1)乌鲁木齐的ET0季节分布极不均匀,表现出夏季、春季、秋季、冬季依次减小的趋势;(2)总的来说,PT和HG方法的估算值比PM的标准值要偏低,F17方法的估算值比PM方法的标准值要偏高,造成不同方法的估算偏差的主要原因是由于各自选用了不同的辐射项和动力项所致;(3)在气象资料缺乏、精度要求不高的时候,PT方法能够用来计算乌鲁木齐的ET0,如果精度要求较高,可以使用修正后的公式;(4)修正后的HG公式计算结果最接近PM方法的标准计算结果,如果使用HG方法估算乌鲁木齐的ET0,必须先进行修正;(5)F17方法采用了与PM方法不同的风速修正方案,修正前后的误差都较大,不适用于乌鲁木齐ET0的计算。上述方法在其它地区的适用性有待进一步检验。

小流域水文循环过程中蒸散发量模拟方法评价

蒸散发(ET)在农业灌溉和水资源管理中起着重要作用。ET可通过FAO-Penman-Monteith方法(ET_(FPM))进行准确估算,ET_(FPM)方法是ET估算的标准参考方法,此方法需要提供更为详实的气象数据。对于ET的估算,需要寻找使用较少的输入数据,而不会影响预测准确性的替代方法。研究运用5个基于辐射的模型,包括Makkink(ET_(MAK))、Priestley和Taylor(ET_(PT))、Abtew(ET_(ABT))、Jensen-Haise(ET_(JH))、McGuinness和Bordne(ET_(MB)),3个基于温度的模型,包括Hargreaves and Samani(ET_(HS))、Hamon(ET_(HAM))和Linacre(ET_(LIN)),以及1个基于空气动力学的模型Penman(ET_(PEN)),通过使用韩仓河流域周边6个气象水文站的长期数据,将选取的模型与ET_(FPM)模型在月尺度和生长季节尺度上进行比较评价。结果表明,ET_(JH)、ET_(HAM)分别是67%,33%研究区域每月ET的最佳预测方法。在研究区域中,基于辐射的方法优于基于温度的方法。植被生长季节ET累积值表明,Jensen-Haise和Hamon方法在暖季和秋冬季生长期表现最佳,而春季生长期最佳预测方法仅包括Jensen-Haise方法。最佳替代方法和ET_(FPM)方法之间的差异表明,最佳替代方法在某些地区的估算可信度不高,因此在使用之前应考虑ET模型可预测性能的时空变化。

云南立体气候条件下参考作物腾发量计算方法的适用性研究

【目的】合理估算云南省特殊气候条件下的参考作物腾发量,验证不同ET0计算方法的适用性。【方法】利用云南省6个灌溉用水分区的14个气象站资料,以FAO推荐的ET0计算方法(FAO-56 Penman-Monteith法)为标准,利用标准差(δ)、相对误差(RE)、一致性指数(IOA)、Nash-Sutcliffe系数(NES)、线性回归法、反距离加权平均法等指标和方法对其他6种常用ET0计算方法的适用性进行评价。【结果】随着降水量的减少,ET0大体上呈增加趋势。受云南省特殊低纬高原季风气候及“通道-阻隔”效应影响,云南省各分区逐月ET0值呈双峰曲线的变化规律,峰值分别位于4月和8月。不同水平年ET0计算方法的适用性不存在一致的规律性,6种ET0计算方法与FAO-56 Penman-Monteith法计算得到的ET0计算结果的线性回归绝定系数(R2)均大于0.9,FAO-79 Penman法和Irmark-Allen法于6个分区显著相关,FAO-24 Penman法仅在1个分区显著。各分区各种方法的RE值均不大,在0~0.28之间。各方法中IOA值和NSE值在各区表现最好的方法为FAO-79 Penman法,IOA值和NSE值分别为0.65~0.96和0.58~0.89。【结论】FAO-79 Penman法在云南省除干热河谷区外的其他区域的适用性最强,计算精度最高;FAO-24 Penman法在云南省范围内适用最差,误差较大;FAO-24 Radiation法在除滇西北区以外的区域相对误差较小;Hargreaves-Samani法在干热河谷区及滇中区适用性较好。