作物生长模拟模型在我国农业气象业务中的应用研究进展及思考

近年来我国农业气象科研和业务部门紧密结合,开展了作物生长模拟模型应用于农业气象业务的研究和应用试验工作.基于国外作物生长模拟模型的应用进展以及我国农业气象业务的现状,简要分析了农业气象业务中应用作物生长模拟模型的必要性和紧迫性.针对单点理论模型能否在业务中应用的疑惑,详细讨论了国外引进作物生长模型的本地化和单点理论模型在区域尺度上模拟应用等两个关键问题的重要性和技术方法.重点介绍了近年来我国气象系统农业气象科研和业务部门在推进作物生长模拟模型在农业气象业务应用方面所做的工作,即基于东北玉米、华北小麦和江南双季稻生长模型的气象条件影响评价和产量动态预测方法等.最后从改进完善作物生长模拟模型、探讨区域模拟应用技术及稳健推进业务应用和实施等方面分析了目前存在和出现的问题,以及可能的解决途径.     

新一代农作物生长气象影响评估及产量预测模型业务应用开发与推广

中国气象局新技术推广项目“新一代农作物生长气象影响评估及产量预测模型业务应用开发与推广”（CMATG2004M13），针对国家农业气象业务部门要求提高业务服务科技含量水平的需求，开展了面向生长过程、机理性强的新一代农业气象模型的业务应用推广研究。该项目在对引进国外著名作物生长模型WOFOST（玉米）、ORYZA（水稻）和ARIDCROP（冬小麦）进行本地化的基础上，较好地解决了作物生长模型的区域化等关键技术，研制开发了可在区域尺度应用的东北玉米、     

农林重大病虫害和农业气象灾害的预警及控制技术研究

1 农业气象灾害预警技术研究 对华北农业干旱、东北作物低温冷害、江淮小麦油菜渍害、华南经济林果寒害和水产寒害等农业气象灾害分别建立了统计预测模型和机理预测模型相结合、长中短不同预报时效相结合的预警预测模型。其中作物生长模型与区域气候模式相结合的新一代农业气象灾害预测技术在实现区域尺度预测应用上取得重要进展；各类预测模型在灾害指标、预测方法上取得新的突破，预报准确率进一步提高。在此基础上，成功研制出包含多种预测方法、不同预报时效、可供准业务运行的农业气象灾害多灾种综合预测预警系统。课题研制的模型进行了业务试验，部分成果如广东经济林果寒害预警已投入业务运行。课题于2005年12月顺利通过项目主持单位农业部组织的专家验收。该课题成果代表了我国目前农业气象灾害预警预测研究的最新进展和水平，对于进一步开展和提高其他地区、其他灾害的预报能力具有一定的推广借鉴作用和应用前景。     

近年来我国农业气象灾害预报方法研究概述

概述了近年来我国农业气象灾害预报方法研究的进展，介绍了当前正在探讨的一些新技术，并就今后发展的若干关键技术问题提出一些看法。指出①我国农业气象灾害预报方法基本以数理统计模型为主。近年来在多种统计方法的应用、气候模式与农业气象模式结合、信息技术的应用、作物生长模拟模型的应用等方面取得了一些成果。但总体上说，农业气象灾害预报研究还不很成熟。②当前农业气象灾害预报应在指标的针对性，统计模型因子的物理概念和生物物理机理、数学模型和资料处理方法以及基于作物生长模拟模型的农业气象灾害预报方法等方面加强研究。③多学科交叉、多种预报方法结合、长中短期预报相结合、动态预报和补充订正相结合、卫星遥感动态监测信息与预警模式相结合是开展农业气象灾害预报的有效途径。建立预警业务系统，开展预警服务势在必行。     

中国农业气象灾害监测预警系统建设

中国气象局多轨道业务建设项目"中国农业气象灾害监测预警系统建设"2007年取得了可喜成果.其中,"基于作物生长模拟模型的作物产量动态预报业务技术应用研究"对东北玉米、华北冬小麦和江南双季稻生长模拟模式及参数区域化技术进行了改进,完善了各类作物产量动态预测方法,初步建立了产量预测模型,探讨了该模型与当前业务系统连接过程中实时资料获取渠道及替代解决方案,最终研制完成了省级业务应用系统版本."东北玉米低温冷害监测研究"在前人单一监测和评估指标     

《气象科技》2001年增刊简介

为了向广大读者介绍近来年我国农业气象情报预报业务和科研成果，《气象科技》编辑部将于2001年9月出版增刊一期。增刊的论文内容主要包括以下几方面：①Windows平台的农业气象情报预报业务服务系统的设计与开发，Maplinfo在农业气象业务服务中的应用和基于GIS的作物长势卫星遥感监测服务系统；②我国主要粮食作物产量气象影响的评价模型；③2000年我国粮食作物大幅度减产原因分析；④2000年农业气象条件对水稻、小麦、玉米、大豆、棉花等作物的影响；⑤近年国外农业气象情报、预报科研和业务进展概况。 《气象报技》编辑部 (边益)     

农林重大病虫害和农业气象灾害的预警及控制技术研究

1 农业气象灾害预警技术研究 对华北农业干旱、东北作物低温冷害、江淮小麦油菜渍害、华南经济林果寒害和水产寒害等农业气象灾害分别建立了统计预测模型和机理预测模型相结合、长中短不同预报时效相结合的预警预测模型.其中作物生长模型与区域气候模式相结合的新一代农业气象灾害预测技术在实现区域尺度预测应用上取得重要进展;各类预测模型在灾害指标、预测方法上取得新的突破,预报准确率进一步提高.在此基础上,成功研制出包含多种预测方法、不同预报时效、可供准业务运行的农业气象灾害多灾种综合预测预警系统.课题研制的模型进行了业务试验,部分成果如广东经济林果寒害预警已投入业务运行.课题于2005年12月顺利通过项目主持单位农业部组织的专家验收.该课题成果代表了我国目前农业气象灾害预警预测研究的最新进展和水平,对于进一步开展和提高其他地区、其他灾害的预报能力具有一定的推广借鉴作用和应用前景.     

中国农业气象业务系统(CAgMSS)设计与实现

中国农业气象业务系统(CAgMSS)是基于C/S架构,研发的面向国家级和省级农业气象服务的业务工作平台,主要包括农业气象监测评价、作物产量预报、灾害监测评估、农用天气预报等子系统,是农业气象业务的基础性软件。系统融合现代信息技术和农业气象业务技术,实现了全部子系统数据管理、模型运算、产品制作等业务流程的一体化。系统采用大型关系型数据库规范了农业气象各类业务数据,基于插件技术集成各项业务功能,实现多元数据、多指标、多模型在农业气象监测、评价、预报等领域的综合应用,提高了农业气象产品的定量化、精细化、客观化水平。系统于2012年投入业务应用,基于该系统制作的农业气象情报、作物产量气象预报、农业气象灾害影响评估、关键农时农事气象保障等服务产品,在指导全国农业生产和防灾减灾中发挥了重要作用,明显提高了农业气象业务能力和业务工作效率。     

作物模拟模型在农业气象业务应用中的研究初探

针对农业气象业务的需求，利用东北地区1971～2000年5个代表气象站的气象资料和作物资料，应用玉米生长模拟模型评估东北区域气象条件对玉米生长发育及产量形成的影响。探讨了作为评价标准的平均气候状态下平均模拟生物量的确定方法，提出了从生物量变化、温度和水分条件影响等方面进行实时动态评价和全生育期农业气象条件综合评价的方法，给出了实际评价个例。验证结果表明该方法是可行的。     

国家级现代农业气象业务技术进展

农业气象业务技术是开展农业气象服务的基础和前提,因此,农业气象业务技术的研发一直是国家级农业气象业务服务的核心工作。近年来,国家级农业气象业务技术已逐步迈向精细化、定量化,涵盖了农业气象监测评价、作物产量预报、农业气象灾害监测评估与影响预报、农用天气预报、农林病虫害发生发展气象等级预报等诸多领域。随着农业气象业务技术的发展,支撑农业气象服务的客观产品更加丰富和多样化,既有站点产品,又有格点产品,涵盖了日、周、月、季、年等不同时间尺度。以农业气象指标、数理统计模型、作物生长模拟、卫星遥感、地理信息系统、大数据等技术为核心的国家级农业气象业务平台（CAgMSS）已成为全国农业气象业务系统的重要品牌。面向现代农业发展对气象服务日益增长的需求,精细化、精准化的农业气象灾害监测与风险评估技术、作物长势评估与产量预报综合集成技术、农业应对气候变化技术以及农业气象大数据挖掘与人工智能技术将是未来国家级农业气象业务技术发展的重点。     

中国农业气象模式(CAMM1.0)构建与应用

为发展适宜中国区域农业种植特点的农业气象模式,基于国外作物生长模拟方法,通过模式机理过程改进或重构以及应用方式革新,建立了中国农业气象模式（Chinese AgroMeteorological Model version 1.0,CAMM1.0）。CAMM1.0利用平均温度和土壤水分改进了作物发育进程模式,利用土壤水分改进了作物叶片光合作用、干物质分配和叶面积扩展过程模式,通过蒸发比法扩展了作物蒸散过程模式;自主建立了基于发育进程的冬小麦株高、基于遥感信息的作物灌溉、遥感数据同化、作物长势与灾害评价等模式。基于互联网技术构造了实时运转平台,主要功能包括作物生长过程实时常规模拟与用户个性化定制模拟。CAMM1.0的部分子模式采用多种方法构造,便于多模式集成。CAMM1.0对作物发育进程、光合过程、株高的模拟效果较好,但对土壤水分变化过程的拟合略差,模拟产量略偏低。CAMM1.0评价淮河流域夏玉米年际干旱减弱而涝渍增加的趋势与实际基本相符。     

中国气象科学研究院农业气象研究50年进展

该文在简要回顾20世纪我国农业气象学科发展历程基础上, 重点阐述了50年来中国气象科学研究院在农业气象各主要研究领域, 包括农业气候资源与区划、农业产量气象预测与卫星遥感估产、农业气象灾害、气候变化影响评估、作物生长模拟与模式以及农业气象情报信息服务等所取得的若干重大进展, 并从当前面临的挑战与机遇出发, 探讨了中国气象科学研究院未来发展中在农业气象研究领域的可能热点趋势。     

我国国家级农业气象产量预报科研业务进展

回顾、总结了近年来我国国家级农业气象产量预报科研和业务方面的主要进展。几年来，在产量序列的分解和产量预测方面有所发展，并逐步开发模拟模式在产量变化分析和预测中的应用。在业务建设方面，不断充实历史资料数据库，加强通讯网络建设，并研制了新一代产量预报业务系统（ＷＡＹＰＳ），业务服务水平有了较大提高。     

国家级农业气象业务技术综述

国家级农业气象业务经过近50年的发展,服务领域不断拓展,已形成包括农业气象情报、作物产量预报、农业气象灾害监测预警与评估、生态气象监测评估、农用天气预报等系列服务,其业务技术以指标为基础,以遥感和GIS等技术为支撑,发展了指标评判、统计分析预报、模型模拟、综合集成等技术,满足了不同服务对象对业务的需求。未来农业气象业务将更加规范、精细、定量。     

作物长势评估指数的设计与应用

合理有效地开展作物长势评估,可以及时反映作物生长状况及其对天气气候条件的响应。由于WOFOST模型、ORYZA2000模型在模拟冬小麦、玉米和水稻生长发育过程具备较强机理性,研究基于2001年以来全国冬小麦、玉米、水稻主产区逐日模拟的作物发育进程、叶面积指数和地上总生物量,通过隶属函数构建评估指数,开展高时空分辨率的作物长势评估。结果表明:长势综合评估指数在作物生长前期以发育进程、叶面积指数和地上总生物量三要素加权集合表征,中后期以发育进程和地上总生物量与穗重相关性的加权集合表征;长势评估指数与常规地面观测和遥感长势监测一致性较好,可以反映天气气候条件影响。在作物生长季内,以日为单位构建了作物长势评估指数数据库;根据长势评估指数将作物长势分为长势好、长势偏好、长势持平、长势偏差、长势差,实现空间上的长势监测、对比;以空间集成的方式,开展省级作物长势对比分析;利用长势评估指数变化反映典型天气气候条件对作物生长发育的影响。上述基于作物模型的作物长势评估指数符合现代化农业气象科研与业务服务发展的需求。