作物根系形态观测方法研究进展讨论

介绍了根系观测中的主要方法,侧重介绍目前作物根系研究中较为常用的观测方法--微根管法(Minirhi-zotron),讨论和分析了根系观测方法的优缺点.指出从气象预报业务需要的角度出发,根系观测有助于订正陆面模式中地下基本参数获取不准确给模拟结果带来的误差,提高区域小气候预测的准确率,更加深入地研究地气相互作用,掌握天气变化规律.通过对国内外一些根系研究情况的回顾与分析,指出科研人员在野外试验中选择具体方法时应基于特定的研究目的或者特定的科学条件,需要对各种方法的适用条件有所了解,并在这些条件下进行分析比较,选取适宜的观测方法.最优的根系研究方法要根据研究目的和研究条件来确定,对于具体的研究,往往需要采用不只一种方法.     

不同下垫面条件下土壤含水量时空变化特征的对比分析

根据淮河三站1998-05-21－08-31逐日土壤水分6层观测资料和黑河1991-06-20－08-21、1990-12-17－1991-02-15逐日土壤水分4层观测资料，分析了邻近绿洲的沙漠区、河网区（湿润区）几种典型下垫面土壤水分含量的时空变化特征。结果表明，不同类型的下垫面条件下，夏季土壤水分在湿润研究区呈明显的单峰偏态分布，且以β分布拟合效果为最好；而在邻近绿洲的沙漠研究区则呈多峰分布，冬季呈Γ分布，且湿润的研究区域夏季土壤水分在时间上呈显著的10－25d的周期变化。     

亚洲降水中δ18O沿不同水汽输送路径的变化

利用IAEA/WMO全球监测网和青藏高原的监测站,建立了由赤道地区经我国西南水汽通道至长江中下游的南方水汽输送路径、沿西风带自我国西部经华北至日本的北方水汽输送路径以及自南亚穿喜马拉雅山到我国青藏高原的水汽输送路径的取样剖面,比较了三条水汽路径在不同季节降水中啄18O的变化及其与温度、降水量的关系。沿南方水汽路径,低纬度地区取样站降水中平均啄18O的季节差异较小。沿北方水汽路径,郑州以西取样站平均啄18O的季节差均大于郑州以东的取样站。随着经度的增加,降水中平均啄18O的季节差减小。沿高原水汽路径,印度次大陆南部降水中的啄18O相对较高,随着纬度的增加,降水中啄18O逐渐减小。在翻越喜马拉雅山后,由于强烈的洗涤作用,降水中啄18O急剧下降。     

地基GPS遥感的祁连山区夏季可降水量日变化特征及成因分析

基于祁连山区2007年7～8月地基GPS遥感的大气可降水量(Precipitable Water,PW)资料、探空资料和自动气象站资料,采用谐波分析等方法,分析了祁连山区夏季PW的日变化特征,并初步探讨其成因。结果表明:祁连山区夏季PW具有明显的日变化特征。PW日变化特征在无降水日比有降水日更显著。日循环(24 h)与半日循环(12 h)是PW日变化的主要信号。在无降水日,PW日变化以日循环为主,振幅为0.8～1.6 mm,峰值出现的时间在18:00～21:00(北京时,下同)。半日循环的振幅为0.6～0.7 mm,峰值出现的时间在05:00～06:00和17:00～18:00。在有降水日,不同站点PW日变化特征有所不同,有的以日循环为主导,有的以半日循环为主导。PW日变化与逐时累积降水频次日变化具有明显的先后关系,两者日变化的位相差为2.5 h。PW日变化与气温和比湿等要素的日变化以及山谷风演变有关。     

诊断天气气候时间序列极值特征的一种新方法

将平稳过程的交叉理论用于天气气候极值分析,提出了一种诊断天气气候时间序列极值特征量的新方法,在正态假设下,推证出天气气候记录中,极值出现频数、持续时间和等待时间的估计公式,论证了极值出现频数与其频谱结构的对应关系及其相互推算方法.实例应用表明,其理论计算值与实测值相当一致,这种方法对于气候变化诊断与预测和天气预报具有很强的实用价值.     

降水量水平空间分布非均匀性的普适分布律探讨

以中国区域逐月降水资料(272个测站)为基础探讨降水量场的水平空间概率分布模式的普适性。结果表明，描述中国区域月降水量水平空间分布非均匀性的普适分布律以г分布的PDF(Probability Density Function)最适宜；讨论了其分布参数的季节和年际变化及其气候意义，并用分区拟合结果验证了该分布型的普适性。     

春玉米根系原位成像图片自动识别研究

微根窗成像技术推动了植物根系表型研究,但是根系长度和直径仍然需要人眼识别再绘制轨迹,消耗大量的人力和时间。为了解决这一难题,本研究将U-Net语义分割技术引入到植物根系图像识别中,研发了基于机器学习的iRoot-V02根系自动识别软件。采用iRoot-V02软件识别微根窗法获得的植物根系成像图片的根长、直径、投影面积、根尖数等参数。结果表明：iRoot-V02软件批处理600 dpi图片的速度为每张26.6 S;获取根系的骨架信息、总根长与人眼识别结果基本一致;按直径每0.1 mm为一级,获得不同直径的根长,与人眼识别结果的根长决定系数大于0.76;精确捕捉到根系生长旺盛期不同直径根长的变化;分析了300 dpi和600 dpi两种分辨率根系图片的参数,两种分辨率结果具有高相关性,因此可建立低分辨率根系参数和高分辨率根系参数之间的关系方程,采用低分辨率拍摄根系图像,通过方程转化成更准确的根系参数,减轻工作量。用iRoot-V02软件的根系生长信息近似于人眼识别,相比人眼识别在大批量根系图像智能识别、自动化、快速目标检测方面具有巨大优势。     

Variations of δ~(18)O in Precipitation along Vapor Transport Paths

Three sampling cross sections along the south path starting from the Tropics through the vapor passage in the Yunnan-Guizhou Plateau to the middle-low reaches of the Yangtze River, the north path from West China, via North China, to Japan under the westerlies, and the plateau path from South Asia over the Himalayas to the northern Tibetan Plateau, are set up, based on the IAEA (International Atomic Energy Agency)/WMO global survey network and sampling sites on the Tibetan Plateau. The variations, and the relationship with precipitation and temperature, of the δ18 O in precipitation along the three cross sections are analyzed and compared. Along the south path, the seasonal differences of mean δ18O in precipitation are small at the stations located in the Tropics, but increase markedly from Bangkok towards the north, with the δ18O in the rainy season smaller than in,the dry season. The δ18O values in precipitation fluctuate on the whole, which shows that there are different vapor sources. Along the n     

复杂地形对计算地表太阳短波辐射的影响

首先利用数字高程数据(DEM)、大气辐射传输模式6S以及野外观测资料计算了复杂地形(青藏高原)上地表入射太阳辐射,然后计算不考虑地形产生的地表辐射的计算误差,对误差进行归一化后得到相对辐射误差.结果显示,相对辐射误差的标准差(即相对地表辐射计算误差绝对值的统计平均值) Se随太阳天顶角的增加呈指数增长,随高度标准差的增加几乎呈线性增长,随数字高程数据的分辨率(或卫星资料的分辨率)降低而降低.利用分步拟合方法拟合了Se随太阳天顶角、高度标准差和数字高程分辨率的变化.利用拟合方程可以计算任意地形条件下,不同分辨率的卫星(或数字高程)资料在不同太阳天顶角情况下,不考虑地形复杂性产生的平均地表入射太阳辐射的计算误差,结果表明,使用中分辨率的卫星(如MODIS)资料计算地表太阳净辐射时,需要考虑地形复杂性.     

中纬度地区混合云中稳定同位素分馏的数学模拟-以乌鲁木齐降水为例

介绍的数学模型考虑了混合云中液、固态共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应.利用该数学模型,模拟了不同冷却条件下稳定同位素的温度效应.在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程.冰面过饱和比Si的增大意味着动力分馏效应的增大.与平衡态相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓.模拟显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWL:=bδ18O+d)的斜率b和常数d均大于等压冷却过程.全球大气水线位于湿绝热冷却过程和等压冷却过程条件下分别模拟的两条大气水线之间.b和d的大小与Si呈正比.Si愈大,动力分馏效应愈强,b和d也愈大.反之亦然.然而,b和d的大小对云中含水量的变化具有低的敏感性.利用动力分馏模式模拟了乌鲁木齐降水中稳定同位素的变化.模拟的稳定同位素比率-温度以及δD-δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率-温度回归线以及大气水线有非常好的一致性.