CERES玉米模拟模式评价及其应用

引用美国作物－环境－资源系统玉米模式，通过田间试验及计算机模拟，设置了ＣＥＲＥＳ－玉米模式在黑龙江省应用的有关参数，并用于动态模拟黑龙江省玉米生长，发育及产量预测等，为发展玉米生产提供科学依据。     

近36年东北地区春玉米气候资源利用率评估

应用1981—2016年中国东北三省170个气象台站的逐日气象资料和50个农业气象观测站的春玉米发育期资料,在前人研究的基础上,采用基于层次分析法和熵权法的组合权重赋权法,对农业气候资源适宜指数模型进行了改进,分析了东北地区春玉米气候资源利用率的时空分布特征。结果表明:东北地区春玉米不同发育阶段的气候资源利用率从大到小排序是,抽雄-成熟期的出苗-拔节期的拔节-抽雄期的播种-出苗期的。从空间分布看,气候资源利用率在播种-出苗期吉林东部的长白山区的最低,热量不足是主要影响因素;出苗-拔节期大兴安岭东部、黑龙江北部和吉林东部长白山区利用率较低,其余大部利用率较高,水分是主要限制因子;拔节-抽雄期吉林和辽宁东部的长白山区的最低;抽雄-成熟期大部分地区利用率较高,且从北到南呈明显递增趋势,黑龙江后期热量不足可能对玉米成熟不利。从时间演变看,播种-出苗期各省利用率在2010年之前增高,之后开始下降,其他发育阶段黑龙江的年代际波动较大,吉林和辽宁的年波动较小。     

五个全球大气海洋环流模式模拟二氧化碳增加对气候变化的影响

本文总结五个应用较广的全球大气与海洋环流模式(GFDL,GISS,NCAR,OSU与UKMO),模拟由于人类活动造成大气中二氧化碳浓度增加对气候变化的影响模拟表明,由于大气中二氧化碳浓度增加,将导致全球地面气温增暖大约4℃,其中高纬与极区冬季增暖更明显。高纬与极区海冰和积雪融化增加。全球降水率与土壤湿度在部分地区明显增加,部分地区明显减少,引人注意的是中纬度地区土壤湿度可能变干燥。 本文还给出发达国家与发展中国家在能源战略的各种考虑下各自相应对大气中二氧化碳浓度的影响,以及展望未来由于人类活动的结果,将对全球大气与海洋温度的变暖和土壤湿度变化的影响。     

CERES—玉米模拟模式的数值试验及应用

利用美国的ＣＥＲＥＳ玉米模拟模式对河南省伊川县１９９２、１９９３年共６期玉米分期种资料进行了模拟，对生育期和籽粒产量的模拟效果较好。     

玉米分期播种试验总结：温度对玉米生长的影响

为了揭示气温变化对玉米生长发育和产量的影响,在榆树市开展玉米分期播种试验。试验设早中晚3个品种、3个播期和3个重复,进行玉米生长发育进度、产量和温度、降水观测,分析温度条件对玉米生长发和产量的影响。结果表明,玉米的生育速度与温度条件有密切关系,气温越高,出苗速度越快,平均气温每升高1℃,出苗速度提升17％左右,营养生长速度提升5％左右。较早播种的处理由于积温多、有效生育期长,产量比较高。积温每增加100℃·d,单位面积产量增加8％左℃右。     

CERES-玉米模拟模式的数值试验及应用

利用美国的CERES玉米模拟模式对河南省伊川县1992、1993年共6期玉米分期播种资料进行了模拟,对生育期和籽粒产量的模拟效果较好。经对播种密度、播种日期、播种深度与籽粒产量关系的数值试验,提出高产密度标准为8.25(高肥水田块可达9.75)株·m^-2,最佳播期为5月31日～6月5日和最适播种深度为6cm左右。经对河南省南阳市大田玉米生长发育的模拟验证,平均相对误差率为5.6%,并可用理论计算的逐日太阳辐射代替实测太阳辐射进行生长模拟。所以CERES玉米模拟模式作某些参数调整后可应用于业务工作     

海冰在大气环流模式中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海冰非均匀性对大气环流模式性能的影响；南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用；以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果．说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海冰参数化方案对气候模拟结果有重要影响．     

气象条件对玉米生长发育影响的试验与评估模式研究

根据田间试验资料 ,采用模拟模式及统计分析方法 ,分析了玉米生长期的农业气象条件及其对生长发育、干物质积累、灌浆速率及产量的影响。建立了相应的评估模式     

大气环流模式的完全控制试验与模式大气的年际异常研究

对大气环流模式提出了完全控制试验（ＦＣ）的概念，对包括陆面下垫面在内的整个地球表面的热力强迫作了控制。在ＦＣ中，可以更好地分离出大气内动力过程对于模式大气短期气候异常的影响。利用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ（中国科学院大气物理所二层大气环流模式）实施了完全控制试验。结果表明，北半球夏半年ＦＣ的月平均海平面气压（ＳＬＰ）年际异常较Ｃ的小，而全球或南半球ＦＣ与Ｃ的ＳＬＰ无明显差别。东亚－西太平洋区域夏半年ＦＣ的月平均ＳＬＰ年际异常甚至高于Ｃ的，意味着该区域模式大气环流短期气候异常中大气内动力过程的作用不可忽视。     

WOFOST模型在内蒙古东南部模拟春玉米生长的适应性评价

在内蒙古东南部地区引入成熟的作物模型并进行适应性验证,可为模型区域化应用提供研究依据。文章基于内蒙古东南部地区田间试验数据、农业气象观测数据结合同期气象数据和土壤数据,利用"试错法"对WOFOST模型参数进行了调试,对WOFOST模型发育期、叶面积指数及各器官生物量、产量等的模拟能力进行了验证。结果表明,模型对玉米发育期模拟较好,抽雄期和成熟期的模拟误差在6d以内,其中对抽雄期的模拟效果更好,在3d左右;模型对生育期内叶面积指数和各器官模拟良好,实测值和模型值的决定系数R2较高,均通过显著性检验,模拟各器官生物量和产量的均方根误差(RMSE)在641～1414kg·hm-2,其中模拟LAI的均方根误差(RMSE)为1.22。通过校准模型参数值,WOFOST模型能够较好地模拟内蒙古东南部地区春玉米生长发育及其生物量的动态积累过程,能够应用于内蒙古东南部地区春玉米生产。     

区域气候模式RegCM_NCC在东北地区的应用研究

引进国家气候中心业务化的区域气候模式RegCM_NCC,通过操作系统调试、模拟区域确定、模式分辨率调整等本地化工作,初步建立了针对东北地区的区域气候模式系统,并应用该模式以夏季为例,对东北地区的气候进行了15 a（1991—2005年）时间长度的数值积分试验。结果表明：模式对环流的特征和东北地区地面气温具有一定的模拟能力,对气温模拟存在系统性的暖偏差,对降水模拟能力较差。     

水分和氮素营养胁迫下春小麦生长模拟模式的研究

根据田间试验资料,在前人工作基础上进一步探讨了水分和氮素营养胁迫对作物生长的影响,并建立了大田生产实际条件下春小麦生长模式。经初步检验,模式对总干重的模拟相对误差小于5%,穗重模拟小于10%,根、茎、叶等器官重、根层土壤水分含量、作物总耗氮量和籽粒氮浓度以及叶面积指数等的模拟也取得了较好的结果。     

东北农田扩张对气候影响的数值模拟

基于1990、2005年两期不同土地利用/覆盖资料,利用区域环境集成模拟系统(RIEMS2.0)分别进行2次连续15年数值模拟,探讨东北土地利用/覆盖变化对气候的影响,分析集中于气温和降水等要素变化上,并对结果进行统计显著性检验。结果表明:(1)东北农田扩张后,东北夏季和冬季平均气温降低,降水减少,并且农田面积扩张的范围越大,气温变化幅度也越大。在夏季,黑河西部、呼伦贝尔南部部分地区降温超过0.5°C,并通过显著性检验(P0.05),大兴安岭南部、黑河西部等地区夏季降水减少20%左右,其中产生减少的大部分区域通过显著性检验(P0.05)。(2)东北农田扩张通过影响潜热通量的变化和净吸收辐射通量的变化来影响气温的变化,其中东北南部土地利用/覆盖类型变化主要表现为短草类型转变为农田类型,这使得夏季蒸散发增加,潜热通量增加,气温降低。(3)东北农田扩张也影响大气环流场的变化,并与降水的变化有密切的关系。辽宁西部和东北北部部分地区夏季蒸散发增加,大气中水汽增加,但是由于大气环流场变化,降水在这两个地区并未增加。     

区域气候模式中地表径流方案的数值试验

建立了不均匀的地表径流算法,修改了RegCM2中径流方案,这一算法适用于疏松土壤和紧密土壤.设计了一个适合与气候模式RegCM2耦合、能模拟水文站流量的汇流模式.模拟了1998年夏季大暴雨期间6、7、8月降水的空间分布,分析了该径流方案对降水、地表热量通量、地表径流、土壤湿度产生的影响,结果表明：①本文提出的方案在模拟1998年长江流域夏季大暴雨期间降水的空间分布上有一定的合理性,在一定程度上改善了降水量的模拟,其影响大致是总降水量的10%左右.②地表径流方案改变了地面向大气输送的热量通量,这种作用随时间发生变化,这种变化与地表水分的再分配有关.③本方案计算的土壤渗透能力较强.在暴雨的初期,产生径流较少,而在暴雨后期土壤湿度增大,产生的地表径流较大,这一点更符合洪水形成的特点.     

水稻生长模拟模式的研究

根据1989和1990年的田间试验资料,建立晚稻南粳34生长和产量形成的模拟模式。着重考虑光合作用、呼吸作用和生长等生物学过程。光合受辐射、温度和叶面积等因素影响,呼吸包括生长呼吸、维持呼吸和光呼吸,生长以净光合产物的分配转移模拟,产量形成以净光合产物积累模拟.结果表明,模拟值与实测值较为一致。     

Regional Climate Change and Uncertainty Analysis based on Four Regional Climate Model Simulations over China

Four sets of climate change simulations at grid spacing of 50 km were conducted over East Asia with two regional climate models driven at the lateral boundaries by two global models for the period 1981–2050. The focus of the study was on the ensemble projection of climate change in the mid-21 st century(2031–50) over China. Validation of each simulation and the ensemble average showed good performances of the models overall, as well as advantages of the ensemble in reproducing present day(1981–2000) December–February(DJF), June–August(JJA), and annual(ANN) mean temperature and precipitation. Significant warming was projected for the mid-21 st century, with larger values of temperature increase found in the northern part of China and in the cold seasons. The ensemble average changes of precipitation in DJF, JJA, and ANN were determined, and the uncertainties of the projected changes analyzed based on the consistencies of the simulations. It was concluded that the largest uncertainties in precipitation projection are in eastern China during the summer season(monsoon precipitation).     

东北春玉米非线性积温模型参数改进

结合我国东北地区春玉米生长发育的实际情况,以观测年份较多、观测地点较广为原则选取4个春玉米品种,分别为东农248、龙单13、四单19和丹玉13,利用生长发育观测资料和同期气象观测资料,判断4个玉米品种的相对熟型并对沈国权非线性积温模型（简称NLM）进行参数拟合,讨论参数的生物学意义及其与品种熟型的关系,对NLM进行有效改进及验证。结果表明:4个春玉米品种NLM均不存在无效参数,参数K与参数Q存在显著的相关性,说明K可能仅是一个统计参数,没有明确的生物学意义;积温在品种间存在显著差异,全生育期模型参数Q与多年站次平均有效积温或活动积温有较好的相关性,由于不同的积温意味着不同的玉米品种熟型,说明Q与玉米品种的熟型有关,将模型参数Q和K用反映玉米品种熟型的参数（有效积温、活动积温）表示,建立了适用于不同品种的通用积温模型,取得较好的应用效果。     

温室效应对我国东部地区气候影响的高分辨率数值试验

使用RegCM3区域气候模式,单向嵌套NASA/NCAR 的全球环流模式FvGCM的输出结果,对中国东部地区进行了在实际温室气体浓度下当代1961~1990年和在IPCC A2温室气体排放情景下21世纪末期2071~2100年各30年时间长度,水平分辨率为20 km的气候变化模拟试验。首先分析全球和区域模式对中国东部地区当代气候的模拟情况,结果表明全球模式对中国东部地区气温的总体分布型模拟较好,但存在冷偏差,区域模式在对这个冷偏差有所纠正的同时,提供了气温地理分布更详细的信息。全球模式模拟的年降水中心位于长江流域,与观测差别较大,区域模式对此同样也有改进,降水高值区主要位于区域南部,并表现出较强的地形强迫特征。区域模式的模拟结果还表明,至21世纪末期,在温室效应作用下,中国东部的气温将明显升高,年平均气温的升高值在2.7~4.0℃之间,其中北部升温大于南部,冬季升温大于夏季。冬季升温表现出明显的随纬度增加而增加的分布型。模拟区域内年平均降水将增加,增加值一般在10%以上,部分地区达到30%。降水增加在夏季较明显,区域内以普遍增加为主,冬季降水自山东半岛至湖南地区将减少,其他地区增加。此外,对夏季高温日数和冬季低温日数及年平均大雨日数的变化也进行了分析。     

基于SPI指数的当前及未来中国东北地区干旱时空演变特征分析

基于降水量历史观测数据和气候模式预估数据,采用标准化降水量指数(Standandized Precipitation Index,SPI)识别干旱事件,从干旱发生的频率和强度特征分析其危险性,研究东北地区当前及未来不同气候变化情景下干旱时空变化特征.结果显示:(1)bcc-csm1-1 对东北地区降水的模拟效果较好;(...     

土地利用变化对我国区域气候影响的数值试验

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,通过将中国区域植被覆盖由理想状况改变为实际状况的数值试验对比分析,探讨了当代中国土地利用变化对中国区域气候的影响,并对结果进行了统计显著性检验。研究表明,土地利用的变化,会导致我国西北等地区年平均降水减少,导致年平均气温在内陆部分地区升高和在沿海个别地区降低,引起许多地方夏季日平均最高气温升高,而冬季日平均最低气温则在我国东部部分地区降低的同时在西北地区升高,土壤湿度的变化表现为大范围的降低。研究同时表明,相同的土地变化在不同的地理环境下引起的气候要素变化有一定的不一致性。