黔南州主要农作物病虫害监测预警专家系统的构建与实现

通过对1981～2010年30年的贵州黔南地区气象资料与植保病虫害资料的对比研究,得出了农作物病虫害发生的一系列气象条件指标,研究结果表明,作物病虫害的发生与气象条件有密切的关系,主要与气温、相对湿度、日照和降水量有关,而不同种类的病虫害发生的气象条件指标不尽相同。在指标结论的基础上,利用VB.NET设计并开发了黔南州主要农作物病虫害监测预警专家系统,将气象资料实时入库监测分析,达到某种病虫害发生条件即预警,从而实现了农作物病虫害监测预警专家系统的构建。     

利用MODIS/EVI数据分析干旱对西南地区植被的影响(英文)

2009年9月至2010年3月我国西南地区出现了有气象记录以来最严重的干旱,给当地的自然环境和生产、生活带来严重影响。本文利用多年MODIS/EVI数据求取距平植被指数来反映干旱对西南地区植被的影响。在此基础上,分析了西南地区植被受旱的时空格局及其可能影响因素。结果表明,我国西南地区植被受干旱影响的范围很大,超过地区总面积的50%,植被受旱程度时空差异显著。这种显著的差异除了受降水等气象因素影响外,还与不同植被类型对干旱的响应差异有很大关系。在西南地区三种主要的植被类型中,作物是最易受干旱影响的植被类型,草地次之,林地的抗旱能力最强。此外,植被干旱的空间分布与气象干旱也存在很大的差异,进一步证明了降水以外的其他因素对干旱程度的调节作用。研究证明与气象干旱指数相比,植被指数更能反映干旱的实际情况。但在使用植被指数衡量干旱影响时也要考虑到植被指数本身的局限性。     

曲靖罕见夏秋冬连旱天气分析

利用1951～2009年沾益测站的降水资料以及NCEP/NCARR的月平均气象场再分析资料分析了2009～2010年曲靖严重干旱天气成因。采用Z指数对曲靖秋冬春连旱异常年份进行划分,表明2009年是夏秋冬连旱最严重的年份。并通过分析曲靖历史上夏秋冬降水偏少年和偏多年的500 hPa高度距平场差值场来为2009年严重的连旱天气提供成因分析,认为:冷空气和偏南气流异常是造成曲靖降水正负异常的成因。2009年夏秋冬季环流与历史上旱年同期的中高纬槽脊强弱分布形势并不一致。从夏季到冬季,贝加尔湖附近位势高度经历了从偏高到异常偏低的变化,孟加拉湾到西太平洋的环流场位势高度持续性异常偏高,暖湿气流缺乏,即使北方有冷空气南下,由于云南下沉运动较常年明显偏强,冷空气也无法与水汽汇合,水汽输送少是产生持续气象干旱的关键原因。     

中国气象农业非参数化综合干旱监测及其适用性

旱灾是对人类社会影响以及致损最大的灾种之一,如何进行可靠的旱灾监测是旱灾预警与旱灾防灾减灾的关键。气象干旱与农业干旱的综合干旱方法是目前干旱监测的主要方法之一。本文对多变量标准化干旱指数（MSDI）方法进行改进,以非参数化的方法计算标准化降水蒸散指数（SPEI）、标准化土壤湿度指数（SSI）,提出改进的MSDI,即气象农业综合干旱指标（MMSDI）。在此基础上,用1979-2015年中国降水资料、蒸散发资料以及土壤湿度数据对不同时间尺度（3月尺度与6月尺度）分别研究气象干旱、农业干旱、气象农业综合干旱,用气象农业综合干旱分别与气象干旱、农业干旱和改进之前的气象农业综合干旱对比,并结合实际记录的干旱事件时空特征验证,结果证实MMSDI指数可以同时监测气象与农业干旱,且其监测结果准确度高于单一变量的气象（SPEI）或农业（SSI）干旱监测,MMSDI指数对气象农业综合干旱具有更好的监测效果,可考虑作为中国气象农业综合干旱监测及旱灾预警的重要理论依据。     

干旱对作物产量影响研究进展与展望

粮食安全关乎人类生存和社会发展,是总体国家安全观的重要组成部分。本文首先梳理了作物产量影响因素及干旱对作物产量的影响过程,进而从基于田间控制实验、统计模型、作物生长机理模型以及遥感反演模型等4个方面系统回顾了干旱对全球主要作物产量影响评估的最新进展,揭示出当前研究呈现出由单灾种向多灾种、由单目标向多目标、由统计模型向综合模型转变的特征。文献计量分析表明,1990—2020年干旱对作物产量影响研究发文量呈指数增长,且研究主题经历了由传统的作物水分胁迫到作物受旱影响与适应综合研究的转变过程,体现出研究视角的不断深化和综合。在学科分布上,农学、植物学和环境科学是研究干旱对作物产量影响的主要学科,建议应加强地理学多要素多尺度的系统性思维在粮食和水资源耦合系统研究中的应用。最后,在分析现有问题和挑战的基础上,将未来应关注的重要议题归纳为以下4个方面,即构建干旱对作物产量影响的多源信息数据库、阐明干旱对作物产量影响的关键过程及机理、发展耦合宏观与微观过程作物生长机理模型和搭建作物产量与粮食安全综合监测平台系统,旨在通过提高干旱对作物产量影响的监测预警和科学管控,实现农业可持续发展和全球粮食安全。     

基于MODIS和TRMM数据的黄土高原农业干旱监测

农业干旱对农业生产影响最为严重,基于站点观测数据的干旱指数不能准确监测区域尺度的农业干旱特征。因此,利用2003—2015年MODIS地表温度(LST)、植被指数(NDVI)和TRMM降水(3B43)数据以及1960—2015年黄土高原地区及周边92个气象站点的月均温和月降水量数据,构建了综合遥感干旱监测模型规模干旱条件指数(Scale Drought Condition Index,SDCI),对黄土高原地区农用地生长季(4～10月)旱情的时空分布特征进行研究,结果表明:黄土高原地区农用地生长季多年平均干旱状态为中度干旱,干旱程度在空间上表现为西北部较严重,东南部较轻。2003—2015年黄土高原地区旱情年际变化总体呈波动减轻趋势,2003—2007年旱情越来越严重,2007—2014年旱情波动减轻,2014—2015年旱情有所加重。黄土高原地区旱情年内变化表现4～8月持续减轻,8～10月持续加重,干旱程度具体表现为4月、5月、6月和10月呈中度干旱,7月、8月和9月呈轻度干旱。研究表明利用多源遥感数据构建的具有适当权重的SDCI可以有效监测黄土高原地区作物生长季的干旱状况。     

基于MODIS数据的华北地区遥感干旱监测研究

选择4种遥感干旱监测模型,与土壤相对湿度（RSM）和自校准帕默尔干旱指数（sc-PDSI）进行相关性分析,并探讨了研究区生长季干旱的时空变化特征。结果表明：作物缺水指数（CWSI）和植被供水指数（VSWI）更适合监测华北地区的土壤水分,在草原区和农区CWSI干旱监测较好,在森林区和荒漠区VSWI干旱监测效果较好;研究区干旱化趋势有所减缓,且2007—2011年为干旱到湿润的转折区间;干旱空间分布呈北部大于南部、西部大于东部的变化趋势,阿拉善高原的干旱最严重,而大兴安岭山脉基本无干旱发生;干旱整体上向好的趋势发展,尤其是鄂尔多斯南部、山西省、燕山山脉和华北地区-东北地区交界处的农区,且易旱区重心有向西移动的趋势,该成果可以为区域农业干旱监测提供一定的参考。     

西北干旱灾害影响趋势分析

根据1951-2000年中国西北五省区(陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆)降水资料,1951—1994年主要农作物旱灾面积和粮食减产资料,建立了干旱等级指标、农业旱灾指标、因旱粮食减产指标体系,分析了西北干旱灾害的影响趋势。结果表明：西北干旱和农业旱灾呈增加趋势,以20世纪70、90年代最严重,农业旱灾以重大旱灾事件为主,其空间变化以西北东部干旱灾害严重。采用谐波和功率谱方法分析西北干旱周期,建立了拟合预测回归模型,并对西北干旱灾害进行影响预测,表明21世纪前十年西北干旱灾害有减缓趋势。     

4种干旱监测方法在云南省的对比应用

面对多种多样的干旱监测方法,如何进行选取是目前遥感干旱应用所面临的主要难题。基于MODIS数据和云南省96个气象站2010年2月与2012年2月的气象资料,利用条件植被指数(VCI)、温度植被指数(TVDI)、云参数法以及标准降水指数(SPI)方法监测云南省干旱,并将4种方法监测结果与云南省干旱监测系统监测结果进行对比分析其在云南省的适用状况。结果表明:在该区,VCI监测干旱程度偏轻且干旱程度空间分布连续性差。云参数方法监测结果与实际干旱分布存在差异。由于没有考虑到前期降水等因素,SPI对该区干旱监测还有待进一步的探索。4种方法中,TVDI法既考虑了温度因素又考虑了地表植被状态,监测结果与实际干旱状况吻合度最好。     

基于遥感的安顺夜郎湖植被干旱响应特征

根据多年的气象资料和K干旱指数,分析了夜郎湖区域气候变化特征及其干旱背景,运用干旱年份（2009年11月—2010年3月）的4景Landsat卫星遥感数据计算了区域的归一化植被指数（NDVI）和修正的归一化水体指数（MNDWI）,重点分析了夜郎湖植被对干旱事件的响应特征,并探讨了极端干旱事件对湖泊生态系统的影响。结果表明：（1）夜郎湖水库及其周边地区表现出变冷变干的气候特征,1995—2012年间气温呈显著变冷的趋势（R²=0.54,P<0.05）,而年降水量表现出波动下降的趋势（R²=0.42,P<0.05）。2009年是夜郎湖自1995年以来降水相对稀少,同时也是干旱最为严重的年份（K<0.6）。（2）当水库的K干旱指数小于0.4（特旱）时,NDVI和植被面积呈显著下降的趋势即表现出大范围的缺水性死亡,干旱开始时水库对周边植被具有一定的调节作用,基本维持原有水平,之后水库调节能力下降,植被生长受到极度抑制,出现大范围的死亡。而水库水面因受到蒸发量增大与降水量减少的影响,水分逐渐丧失,面积呈逐渐递减的特征。（3）湖泊生态系统在面对特大干旱时植被的应对能力相对较差,地表水极其缺乏,植物根系无法获得维持其生存的水分,随着干旱程度的加深而大面积死亡。     

基于MODIS数据的青藏高原旱情监测研究

本文利用温度植被旱情指数（TVDI）和植被供水指数（VSWI）分别对2009、2010年3—10月青藏高原土壤湿度状况进行监测分析,同时利用气象台站实测地面降水资料进行了验证。利用MODIS资料提取的归一化植被指数（NDVI）和地表温度（T_S）,构建NDVI-T_S特征空间,依据该特征空间计算出的反映青藏高原土壤湿度的TVDI与同期累积降水相关性显著;VSWI计算过程简单,但所反映的土壤湿度与同期累积降水的相关性较差。因此,对青藏高原这种范围广、下垫面多变复杂区域而言,TVDI能够更好地反映土壤湿度状况,对干旱监测具有一定的科学意义。     

土壤相对湿度在东北地区农业干旱监测中的适用性分析

分析土壤相对湿度(RSM)与标准化植被指数(SVI)、站点农气灾情数据及产量数据的关系,探究土壤相对湿度对东北地区农业干旱的监测能力。结果表明:(1)土壤相对湿度与SVI有较好的相关关系,76%的站点能够通过0.05的检验;水分胁迫下,作物生长状态对土壤湿度的滞后时间为10天。(2)土壤相对湿度低于60时,超过58%的作物生长状态受到影响;土壤相对湿度低于35时,超过92%的作物生长状态受到影响。(3)土壤相对湿度对农气灾情数据记录的不同等级干旱的正确检测概率都超过了50%。(4)7月上旬土壤相对湿度和产量的相关关系最好。土壤相对湿度在东北地区农业干旱监测中具有较好的适用性,本文可为农业干旱监测提供理论支持。     

湖南省区域干旱模糊评价

本文采用湖南省80个地面气象站点1970-2005年的月降水、蒸发资料,河道来水量资料和农作物受旱面积资料,运用模糊综合评价、M-K突变及小波分析等方法分析了湖南省36年来区域干旱的时间变化特征。选用降水距平百分率、蒸发降水比、河道来水量和农业受旱面积组成区域干旱评级指标体系,将干旱分为由湿润到特大干旱9个等级,建立模糊综合评价模型,确定旱涝的等级。在1970-2005年期间,特大干旱年共发生了5年,严重干旱年发生了2年,中等干旱年发生了6年,轻度干旱发生了3年。过去36年湖南省综合干旱指标呈微弱增加趋势,其中1970年代和1990年代处于湿润时期,1980年代处于干旱时期,进入21世纪后有变干的趋势。综合指标于1990年代初有一个由干向湿的转变过程,且存在3年、6年和16年三个时间特征尺度。2005年之后小波系数仍将是负值,表明未来若干年湖南将仍处于干旱期,之后可能进入一个湿润期。     

修订后水分盈亏指数在甘肃省冬小麦干旱监测中的应用

提高西北旱作农业干旱监测准确性和时效性,对农业生产防灾减灾有重要意义。利用甘肃省3个农业气象观测站长期土壤水分和冬小麦生育状况观测资料、1971—2016年43个冬小麦种植县气象观测资料及产量资料,基于冬小麦播前底墒和生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,并确定了干旱等级指标,改进后作物水分盈亏指数与土壤贮水和冬小麦减产率高度相关,能更准确的反映甘肃省冬小麦干旱实况,并利用ArcGIS分析了近46 a甘肃省冬小麦不同生育期、不同等级干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：甘肃省冬小麦从播种至开花期随着发育期推移,呈现干旱频率增加、范围扩大的趋势,多以中旱居多,其中拔节—开花期发生面积最大,陇中、庆阳市北部、平凉市西部、天水市西部、陇南市南部干旱出现频率较高;开花—成熟期随着降水量增加干旱发生频率减少、程度减轻。     

坝上高原近90年以来降水变化趋势

根据史料和降水量资料，建立了自１９００年以来坝上高原旱涝级别（５级）序列，并对其进行了周期分析和趋势分析。结果表明，坝上高原降水变化具有明显的４２年和９年周期，自６０年代初以来该区进入干旱少雨阶段，并将持续到本世纪末下世纪初。此外，还有一些短周期，如４－５年和２－３年等，因而，在今后１０年内，干旱和少雨仍将持续，土地沙漠化也将继续发展。     

PDSI及sc_PDSI干旱指数在中国西南地区适用性分析

西南地区是中国干旱灾害频发地区,且在全球变暖背景下,干旱发生的频率和程度都有所增加,对农业生产和水资源安全造成威胁。帕默尔干旱强度指数（PDSI,Palmer Drought Severity Index）及在其基础上发展而来的自适应帕默尔干旱强度指数（sc_PDSI,self-calibrating Palmer Drought Severity Index）作为较成熟的干旱监测指标已得到广泛应用。本文利用土壤可含水量（AWC,Available Water Holding Capacity）地理空间模型中土种与AWC的对应关系,反演出西南地区更高分辨率的AWC分布,并采用中国西南70站温度月均值、月累积降水数据,分别计算了PDSI指数及sc_PDSI指数,进而比较分析两种指数的时间变化特征及统计分布性质,探讨二者在西南地区对干旱监测的适用性。结果表明：（1）PDSI与sc_PDSI均反映了西南地区在1965—2010年变干的趋势,但PDSI时间序列振动幅度更大;（2）PDSI的频率分布出现“翘尾”现象,监测到的极端干旱/湿润事件的发生频率高于严重干旱/湿润事件,而sc_PDSI的频率分布则更接近于正态分布;（3）两种指数对2009/2010年西南地区干旱事件的监测结果表明,sc_PDSI对干旱落区和干旱级别的监测均一定程度上优于PDSI,与土壤湿度结果更为接近,而PDSI更易对旱情估计过重;（4）虽然整体上sc_PDSI对PDSI具有一定的调整作用及一定的优越性,但在个别区域（如热带季风气候）并没有体现出调整效果,应用时应当考虑区域因素。     

坝上高原近90年代以来降水变化趋势

根据史料和降水量资料，建立了自１９００年以来坝上高原旱涝级别（５级）序列，并对其进行了周期分析和趋势分析，结果表明，地凡上高原降水变化具有明显的４２年和９年周期，自６０年代初以来该区进行干旱少雨阶段，并将持续到本世纪末下世纪初。此外，还有一些短周期，如４－５年和２－３年等。因而，在今后１０年内，干旱和少雨仍将持续，土地沙漠化也将继续发展。     

1960—2014年广东省干旱时空演变特征

利用1960—2014年广东省24个气象站点的逐日降水资料,采用下次降水平均等待时间（Average Waiting Time for Precipitation, AWTP）计算得到的相当干期（Equivalent Dry Period, EDP）指数分析了广东省1960—2014年的干旱时空特性,重点分析其自21世纪以来的干旱时空演变趋势。结果表明：EDP指数能够较好地适用于本研究区。从空间分布上看,广东省干旱大致呈现自西向东、自北向南逐渐加重的空间分布格局,东南部沿海地区干旱程度较粤北和粤西地区更为严重。1960—2014年广东省干旱有明显的年代际的变化特征,且干旱程度存在显著的逐年加重趋势。此外,广东省存在典型的季节性干旱,秋旱和冬旱频发,其次是春旱;各季的干旱中心位置有所不同。21世纪以来广东省干旱的发生频率、强度和影响面积都远超20世纪后半叶。具体而言,进入21世纪,珠三角东部东源站和粤西云浮市罗定站的EDP值明显增高,成为广东省新的干旱中心。从季节性干旱的角度分析,21世纪以来,秋季与冬季的旱情加剧最为严重并向全省蔓延,秋、冬季EDP值在21世纪初期相对20世纪后半叶的增幅都为23%。春旱则是逐年缓慢加重,夏旱在1960—2014年较少,但进入21世纪后广东省夏旱也呈现频发的态势。     

农业干旱遥感监测模型综述

以农业干旱发生时所引起的若干地表特征变化为依坦,分别从土壤水分、植被水分、冠层温度和作物形态4方面,对现有主要农业干旱遥感监测模型进行归纳总结,分析了各种模型的优缺点,以及各自的适用范围。其中土壤水分变化类指数比较适宜于农业旱情预警及土壤干旱型农业旱情的监测;冠层温度变化类指数不仅适宜于农业旱情预警,更适宜于农业旱情监测;作物形态及绿度变化和植被水分变化类指数,较适宜于农业旱灾的预警以及灾后评估。     

黔南州太阳能资源普查分析

利用黔南州1961～2010年50a的太阳日照时数资料,采用参考辐射站点的办法,对全州12个县市的太阳能资源进行了计算和分析评估,得出黔南州太阳能资源总体处于1 009.25～1 201.12 kW.h/m2.a,全州太阳能的高值区分布在州的南部,罗甸县、平塘县、独山县最高,而最差的则在州的西部长顺县,较差的为贵定县和瓮安县。