基于作物生长模型及CAST分类的华北夏玉米生产力区划研究

利用试验数据校正并验证了机理性的作物生长模型WOFOST,随后模拟了华北42个站点1961—2006年夏玉米的光温和气候生产潜力。并首次运用新型统计检验聚类方法(CAST),对夏玉米光温及气候生产潜力的要素场分别进行了定量化分区。结果表明,华北夏玉米光温及气候生产潜力均分为5个不同荷载中心的区域。与农业气象传统等值线分区方法相比,将作物模型与CAST相结合进行的生产潜力区划可以更客观地反映以荷载中心台站为代表的产量的时空分布特征。这对于指导区域农业气候区划,实现区域农业可持续发展具有重要的理论及现实意义。     

一种新的气候分型区划方法

从理论上证明统计聚类检验(CAST)与旋转经验正交函数或旋转主分量分析(REOF/RPCA)用于气候聚类分型区划的关联性。研究表明，CAST在一定的意义上可认为是REOF/RPCA用于气象要素场(气候)分型区划的理论基础。由此，作者提出CAST与REOF/RPCA相结合的一种新的分型区划方法，并用仿真随机模拟资料和实例计算验证了理论与实际结果的一致性，从而证实了这种分型区划方法的有效性及其优点。     

三种聚类分析方法在中国温度区划分中的应用研究

根据全国512个气象站1961~2010年的逐日气温观测资料,采用日平均气温稳定通过10°C的日数(≥10°C日数)作为划分我国温度分布的指标,经过旋转经验正交函数分析(REOF)方法处理,找出时间演变过程中变化相似的区域归为一类。在此基础上,采用快速样本聚类法(K-means法)、分层聚类法(Ward法)、聚类统计检验法(CAST法)3种聚类分析方法对全国范围的温度变化区域差异进行客观分区,结果分别将全国温度变化区划分为10个地区、9个地区、13个地区,且不同区域分界线与中国地形分布有很好的一致性。研究表明:K-means法运算简单快捷,结果会不断修正到最佳为止;Ward法聚类过程清晰明了,可以选取需要划分的类别数;CAST法使样本通过显著性检验,不但有助于气候变化的客观分区,而且在划分温度区时客观考虑气候变化对分区结果的影响也有很重要意义。     

山东省主要粮食作物气候生产潜力时空变化特征

根据山东省1961-2008年的气象资料,利用逐级订正法计算了山东省冬小麦和夏玉米等主要粮食作物的气候生产潜力,并进一步采用经验正交函数分解方法,探讨了其时空变化特征.结果表明:山东省冬小麦及夏玉米的气候生产潜力存在有明显的年际波动和空间差异,其中冬小麦优、劣年景气候生产潜力相差3～9倍,夏玉米相对较小,为2～3倍;全省冬小麦、夏玉米气候生产潜力的高值区位于水热条件匹配较好的鲁南地区,低值区在半岛东部沿海地区;冬小麦、夏玉米气候生产潜力与实际单产的年际变化基本一致,山东省粮食产量,特别是夏玉米产量的年际波动受作物生长期间气候条件影响较大;全省冬小麦、夏玉米气候生产潜力在空间上具有较好的一致性,区域互补性较差.     

陕西省冬小麦干旱风险分析及区划

根据自然灾害分析原理, 以县为单元, 从干旱对冬小麦造成的减产出发, 分别就各县灾损率、易灾性、抗灾能力三方面进行了讨论。以风险指数为区划指标, 在GIS系统 (City Star) 中, 按等级划分标准对各县属性值进行分级、赋色, 获得GIS系统支持下的陕西省冬小麦干旱风险区划图, 并分区予以评述。     

基于GIS的徐州地区冬小麦气候分析

本文根据徐州地区 1∶ 2 5 0 ,0 0 0地形数据和 4 0年冬春气候资料 ,综合分析了农业气候的变化趋势及冬小麦生育气候条件 ,筛选出影响小麦产量的主要气象要素。以 City Star(3.0 )软件为平台 ,利用 5 0 0× 5 0 0 m高程栅格数据 ,对所选区划因子进行网格推算 ,制作冬小麦种植区域的分析图 ,并进行分区评述     

山东省冬小麦产量动态集成预报方法

在新型统计检验聚类分析 (CAST) 方法对山东省冬小麦种植区进行合理分区的基础上,利用基于作物产量历史丰歉气象影响指数、关键气象因子影响指数、气候适宜度指数、WOFOST (world food study) 作物生长模型分别建立各区域冬小麦产量动态预报方法,利用这4种方法分别对2004—2011年山东省冬小麦产量进行动态预报,在分析历史预报结果平均准确率的基础上,剔除预报准确率低于90.0%的预报方法,确定每种方法的权重系数,采用加权方法建立山东省冬小麦产量动态集成预报方法。结果表明:4种单一产量预报方法在各区域各时段的预报准确率很不稳定,波动范围较大。而集成预报方法对山东省各区域冬小麦产量动态预报准确率相对于4种单一预报方法均有所提高,预报准确率普遍在95.0%以上,且其预报结果稳定性较好,变化比较平稳, 集成预报方法更适合在业务上应用。     

新疆气候变化特征及气候分区方法研究

为了探讨考虑气候变化影响的气候区划方法,选用新疆88站年平均气温和降水量的45年(1961-2005)平均值及其均方差为气候分区的4个基本因子,以各站之间的相似系数构建模糊矩阵,进行模糊聚类分析.按不同聚类水平,区划出北疆、南疆、天山山区等气候类型,还细致刻画出干寒山区、典型风区等特殊气候类别.区划结果与天气气候特征和地理景观吻合好,在此基础上确定了新疆气候业务的3个区域及其代表站.区划结果也为其它专业区划奠定了基础.     

陕西省冬小麦北移气候分析和区划

结合生产实际，分析了陕西省冬小麦北移重点地域范围和气候背景特点，研究了地膜小麦的增温保温效果及对冬小麦北移的影响；围绕地膜小麦北移，研究了陕北渭北地区冬春季大风的时空分布特征，在气候综合分析的基础上，确定了冬小麦北移的气候区划因子和指标，建立区划要素网格推算模型，运用GIS技术完成了陕西省冬小麦北移的气候区划及分区评述。     

GIS支持下的江西省冬季农业合理布局气候区划

在分析历次亚热带山区气候考查资料的基础上 ,建立了冬季气候要素垂直变化分区模型。引入GIS中的数字高程模型 (DEM )为主要因子 ,推算了全省不同地理背景下500m×500m网格点上的气候要素。利用GIS的空间分析工具 ,按照给定的指标和模型 ,通过图层间的逻缉运算 ,得到江西省冬季农业气候区划专题图和5种冬作物气候生产潜力专题图 ,为冬季农业的合理布局气候区划提供分析依据。     

Multivariate Objective Analysis of Wind and Height Fields in the Tropics

ＭｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅＯｂｊｅｃｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＷｉｎｄａｎｄＨｅｉｇｈｔＦｉｅｌｄｓｉｎｔｈｅＴｒｏｐｉｃｓＳ．Ｋ．Ｓｉｎｈａ，Ｓ．Ｇ．ＮａｒｋｈｅｄｋａｒａｎｄＳ．Ｒａｊａｍａｎｉ（ＩｎｄｉａｎｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｒｏｐｉｃａｌ...     

不同气候适宜区的橡胶产胶潜力研究

基于2000—2015年MODIS NPP遥感数据,利用橡胶产胶潜力模型得到了中国橡胶主产区年橡胶产胶潜力;利用橡胶树种植气候适宜性区划的研究成果,得到了中国橡胶主产区橡胶气候适宜区分布;在此基础上分析了不同气候适宜区橡胶产胶潜力的差异及不同高程上橡胶产胶能力的差异。结果表明:(1)中国橡胶主产区中,云南橡胶产胶潜力最高,海南次之,广东最低;近十多年除云南橡胶产胶潜力呈微弱减少外,海南、广东两省均呈增加趋势;(2)高气候适宜区产胶潜力平均值为103.25g·m^-2;中气候适宜区橡胶潜力平均值为99.92g·m^-2;(3)在高、中气候适宜区,海拔在500~800m区域的橡胶年产胶潜力整体高于500m以下区域。     

考虑气压的晴空大气下行长波辐射参数化方案及其适用性分析

基于Prata晴空大气下行长波辐射参数化方案,针对其在高原地区及可降水量较小地区理论精度较差的缺点,考虑不同高度的大气柱发射的长波辐射量不同,提出了三种考虑气压的大气下行长波辐射参数化方案,通过全球ERA-5再分析数据进行最小二乘拟合确定经验常数并在全球不同区域对其适用性进行了分析。模拟结果表明,考虑气压的参数化方案有效地改善了可降水量减小时Prata方案大气发射率收敛过快的不足,三种新方案在青藏高原安多地区和南美洲圣路易斯地区的下行长波辐射模拟结果相对于观测值和ERA-5再分析数据的平均偏差和均方根误差均更小,模拟精度相对Prata方案均有提高,适用性更强。     

海岸边界层模式中闭合方案的模拟分析

本文建立一个三维非静力边界层模式对杭州湾附近复杂地形域区进行了数值模拟。要用常用的能量闭合和一 新的非局地反梯度闭合方案结合实测资料,以验证不同闭合方案模拟实际大气的能力,进一步分析三维边界层模式的效能结果表明,两种闭合方案都能较好的模拟澳陆环流及温度场,而反梯度闭合比能量闭合更能细致、敏感的模拟湍流场随地形的变化,且模拟结果与实测接近。     

北方地区日光温室气候适宜性区划方法

通过对我国北方地区影响日光温室生产的主要气候因素进行分析,从光、温、风、雪4个方面选取了冬季总辐射、日光温室生产季阴天日数、年极端最低气温、冬季平均气温、生产季月最大风速平均值、年最大积雪深度平均值6个因子作为气候适宜性区划指标,采用加权指数求和的评价方法建立综合气候适宜性区划指标模型,在利用层次分析法对区划指标进行量化分析确定其权重的基础上,借助GIS技术,得到北方地区日光温室发展的气候适宜性区划图。为了细化区划结果,将研究区域气候特征明显不同的典型区域分别进行进一步区划。结果表明:该方法不仅理论性较强,与实际相吻合的区划结果也说明该方法还具有良好的实用性。     

Doppler Radar Data Assimilation with a Local SVD-En3DVar Method

An observation localization scheme is introduced into an ensemble-based three-dimensional variational (3DVar) assimilation method based on the singular value decomposition technique (SVD-En3DVar) to improve assimilation skill. A point-by-point analysis technique is adopted in which the weight of each observation decreases with increasing distance between the analysis point and the observation point. A set of numerical experiments, in which simulated Doppler radar data are assimilated into the Weather Research and Forecasting (WRF) model, is designed to test the scheme. The results are compared with those obtained using the original global and local patch schemes in SVD-En3DVar, neither of which includes this type of observation localization. The observation localization scheme not only eliminates spurious analysis increments in areas of missing data, but also avoids the discontinuous analysis fields that arise from the local patch scheme. The new scheme provides better analysis fields and a more reasonable short-range rainfall forecast than the original schemes. Additional forecast experiments that assimilate real data from 10 radars indicate that the short-term precipitation forecast skill can be improved by assimilating radar data and the observation localization scheme provides a better forecast than the other two schemes.     

Improving Simulation of the Terrestrial Carbon Cycle of China in Version 4.5 of the Community Land Model Using a Revised Vcmax Scheme

The maximum rate of carboxylation(Vcmax) is a key photosynthetic parameter for gross primary production(GPP) estimation in terrestrial biosphere models. A set of observation-based Vcmax values, which take the nitrogen limitation on photosynthetic rates into consideration, are used in version 4.5 of the Community Land Model(CLM4.5). However, CLM4.5 with carbon-nitrogen(CN) biogeochemistry(CLM4.5-CN) still uses an independent decay coefficient for nitrogen after the photosynthesis calculation. This means that the nitrogen limitation on the carbon cycle is accounted for twice when CN biogeochemistry is active. Therefore, to avoid this double nitrogen down-regulation in CLM4.5-CN, the original Vcmax scheme is revised with a new one that only accounts for the transition between Vcmax and its potential value(without nitrogen limitation). Compared to flux towerbased observations, the new Vcmax scheme reduces the root-mean-square error(RMSE) in GPP for mainland China by 13.7 g C m-2 yr-1, with a larger decrease over humid areas(39.2 g C m-2 yr-1). Moreover, net primary production and leaf area index are also improved, with reductions in RMSE by 0.8% and 11.5%, respectively.     

New Method for Estimating Daily Global Solar Radiation over Sloped Topography in China

A new scheme for the estimation of daily global solar radiation over sloped topography in China is developed based on the Iqbal model C and MODIS cloud fraction. The effects of topography are determined using a digital elevation model. The scheme is tested using observations of solar radiation at 98 stations in China, and the results show that the mean absolute bias error is 1.51 MJ m~(-2) d~(-1) and the mean relative absolute bias error is 10.57%. Based on calculations using this scheme,the distribution of daily global solar radiation over slopes in China on four days in the middle of each season(15 January,15 April, 15 July and 15 October 2003) at a spatial resolution of 1 km × 1 km are analyzed. To investigate the effects of topography on global solar radiation, the results determined in four mountains areas(Tianshan, Kunlun Mountains, Qinling,and Nanling) are discussed, and the typical characteristics of solar radiation over sloped surfaces revealed. In general, the new scheme can produce reasonable characteristics of solar radiation distribution at a high spatial resolution in mountain areas,which will be useful in analyses of mountain climate and planning for agricultural production.     

基于MODIS时序数据提取河南省水稻种植分布

以河南省为研究区,利用2009年多时相8d合成MODIS地表反射率产品提取水稻种植分布。根据稻田含水量变化特征及水稻生长规律,构建水稻种植分布提取流程。为减少云等噪声的影响,对地表水含量指数（ILSW,land surface water content index）和增强型植被指数（IEV,enhanced vegetation index）的时序数据进行平滑重建。然后,依据豫北和豫南稻区水稻物候期差异,分别建立标准水稻IEV生长线,以计算像元尺度的水稻相似性指数作为影像分类的特征波段。同时,对重建的ILSW和IEV时序数据分别进行主成份分析,选择各自的前3个成份作为特征波段。在此基础上,采用支持向量机分类算法对组建的特征波段进行分类,提取影像中水稻的种植分布。结果显示,提取的河南省水稻种植分布与实际情况吻合较好,豫北稻区水稻分布呈现集中连片的特征,多分布在沿黄河两岸,而豫南稻区水稻种植广泛,多在大型水库灌区周边及沿淮和低洼易涝地区。与各地区水稻统计面积相比,MODIS提取的水稻面积平均相对误差为6.56%,根均方误差为5.63khm2。受到混合像元影响,以及个别地区水稻种植分散且面积相对较小,使该地区水稻面积相对误差超过±60%。     

OBJECTIVE ANALYSIS OVER INDIAN REGION BY BRATSETH''S SUCCESSIVE CORRECTION SCHEME

Bratseth (1986) has proposed a successive correction scheme for numerical analysis where the solution converges towards the solution obtained by optimum interpolation. This paper presents the results of some experiments carried out over indian reston during summer monsoon period using this Bratseth's method. The convergence of the method is investigated.