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农业工程学报 2021年第16期37卷 47-57页

作者：陈先冠冯利平白慧卿余卫东中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003

准确模拟水分胁迫并揭示其对作物生长发育过程的影响,是作物模型应用于田间研究和干旱影响评估的关键。该研究将3种主流水分胁迫算法整合到一个标准平台中,组成土壤含水率模型(average Soil Water Content,SWC)、土壤水分供需比模型(Wat... 详细信息

准确模拟水分胁迫并揭示其对作物生长发育过程的影响,是作物模型应用于田间研究和干旱影响评估的关键。该研究将3种主流水分胁迫算法整合到一个标准平台中,组成土壤含水率模型(average Soil Water Content,SWC)、土壤水分供需比模型(Water Supply to Demand ratio,WS/WD)和相对蒸腾模型(Actual to Potential Transpiration ratio,AT/PT)共3种水分胁迫模拟模型。利用河北吴桥2017—2019年冬小麦水分试验田间观测数据结合2008—2009和2013—2016年水分试验文献资料对模型平台进行参数校准与验证。结果表明,3种模型的模拟结果与实测值均吻合良好,地上部生物量、土壤含水率和产量的归一化均方根误差(Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE)分别为14.0%~16.5%、5.1%~8.8%和5.4%~7.7%。3种水分胁迫模型模拟的生长季水分亏缺出现的时间和严重程度不同,但模拟的水分胁迫因子年际间变化一致。雨养条件下,生长季降水量分别决定了SWC、WS/WD和AT/PT模型模拟的年际间水分胁迫因子变异的56%、56%和39%。灌水对产量具有促进作用,但灌水量增加会导致灌水利用效率下降。SWC、WS/WD和AT/PT模型模拟枯水年灌四水(底墒水+起身水+孕穗水+开花水)处理的产量较不灌水分别高163%、132%和92%,灌四水处理的灌水利用效率较灌一水(底墒水)处理分别低26.8%、12.3%和40.0%。在吴桥县冬小麦水分管理决策中,WS/WD模型最优,SWC模型次之,AP/TP模型较差。研究结果可为提升作物模型在冬小麦干旱影响评估和水分管理方面的可信度提供参考。

关键词：作物参数化水分管理降水年型 WMAIP 水分胁迫算法比较

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小时和日步长热时对夏玉米生育期模拟的影响

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农业工程学报 2021年第7期37卷 131-139页

作者：余卫东冯利平中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 中国农业大学资源与环境学院北京100193

热时是模拟和预测作物生育期的重要参数,而小时步长热时与日步长热时之间存在差异。该研究利用郑州农业气象试验站2005-2018年逐小时气温数据和同期夏玉米生育期观测资料,南阳、获嘉和黄泛区农场2012-2013年玉米分期播种生育期资料和逐... 详细信息

热时是模拟和预测作物生育期的重要参数,而小时步长热时与日步长热时之间存在差异。该研究利用郑州农业气象试验站2005-2018年逐小时气温数据和同期夏玉米生育期观测资料,南阳、获嘉和黄泛区农场2012-2013年玉米分期播种生育期资料和逐时气温数据,选择线性模型、Logistic模型和Wang-Engel(WE)模型3种作物生育速率温度响应模型,结合玉米三基点温度,分别计算了各模型中夏玉米出苗、拔节、开花和成熟期的小时步长热时和日步长热时的累积值,比较这3种模型的小时步长热时与日步长热时对玉米生育期的模拟效果。结果表明:在夏玉米生长期内,3个温度模型的逐日热时整体上表现为日步长热时大于小时步长热时,气温日变化是造成这种差异的直接原因。日平均气温达到作物生长最适温度附近时,小时步长热时与日步长热时的日差异最大值可达9.7℃·d(线性)、9.1℃·d(Logistic)和7.4℃·d(WE)。线性模型在拔节期、开花期的日步长热时累积比小时步长热时显著偏多(P<0.05),Logistic模型在拔节、开花和成熟期的日步长热时累积也比小时步长热时显著偏多(P<0.05),而WE模型在各生育期均无显著性差异。在同一温度模型条件下,日步长热时与小时步长热时的生育期模拟差异不大于1 d,生育期时长模拟差异不大于2 d。小时步长热时没有显著提高夏玉米生育期模拟精度。

关键词：温度作物模型小时生育期热时夏玉米

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基于改进的YOLOv3农作物目标检测算法

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农业大数据学报 2024年第1期6卷 40-47页

作者：郭蓓王贝贝张志红吴苏李鹏胡莉婷中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南中原光电测控技术有限公司郑州450047

农作物图像在进行目标检测时,由于作物种植较密集、成像质量不佳等原因严重影响目标检测算法的检测精度。针对存在的问题,提出一种基于YOLOv3的改进算法优化在农作物目标检测的检测性能:对YOLOv3的主干特征提取网络进行优化,利用原网络... 详细信息

农作物图像在进行目标检测时,由于作物种植较密集、成像质量不佳等原因严重影响目标检测算法的检测精度。针对存在的问题,提出一种基于YOLOv3的改进算法优化在农作物目标检测的检测性能:对YOLOv3的主干特征提取网络进行优化,利用原网络中输出的4倍降采样特征图对目标进行检测,并且在算法原网络残差块的基础上增加残差单元,以检测目标较小的农作物位置信息;提出高斯衰减函数,对图像中高度重叠的农作物候选框的衰减较强,在有效抑制冗余框的同时也可以有效地降低漏检率;对回归损失函数进行优化改进,用CIOU Loss作为损失函数,使得目标检测过程中最终的目标定位更加精确。将改进的YOLOv3算法和原YOLOv3算法、Faster R-CNN算法在实拍的玉米作物图像数据集上进行对比实验,结果表明改进后的YOLOv3算法能有效检测农作物小目标,算法检测的平均准确率均值和检测速度都有明显的提升。

关键词：目标检测 YOLOv3算法特征提取网络损失函数

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河南省秋季连续两个暴雨日的锋生和不稳定诊断分析

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气象 2022年第9期48卷 1101-1115页

作者：贺哲竹磊磊张霞王丽吴璐席乐中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 河南省气象台郑州450003 河南省气候中心郑州450003 河南省气象服务中心郑州450003

利用观测资料和NCEP再分析资料,对2011年9月河南省连续两个秋季暴雨日的锋生以及稳定度进行了诊断分析。结果表明,两个暴雨日期间,河南省中北部存在东北—西南向锋区,锋区呈准静止特征。两个暴雨日锋生函数的相似之处是,在强降水即将发... 详细信息

利用观测资料和NCEP再分析资料,对2011年9月河南省连续两个秋季暴雨日的锋生以及稳定度进行了诊断分析。结果表明,两个暴雨日期间,河南省中北部存在东北—西南向锋区,锋区呈准静止特征。两个暴雨日锋生函数的相似之处是,在强降水即将发生之前,锋区大部基本都呈现锋生;在强降水发生时,高层和低层锋生加强,但中层600~500 hPa锋生相对减弱,且400 hPa附近出现锋消,这主要是由于垂直运动加强所造成的;在降水减弱时段,锋消区和高层锋生区在高度上均略有下降,与垂直运动的减弱相对应。不同之处在于,第二个暴雨日夜间对流层中层锋区陡立,且锋生中心更靠近暖区一侧,这是由于降水的对流性增强,降水效率加大,凝结潜热释放增加所造成的。锋生函数各项所起的作用不同,对锋生贡献最大的是变形项,而倾斜项则主要起锋消作用,强降水发生时,400 hPa的强锋消中心就是倾斜项贡献的突出表现。两个暴雨日均为惯性稳定。第一个暴雨日对流稳定,但具有对称不稳定,因而强降水带是由对称不稳定的释放所造成的。第二个暴雨日在锋区700 hPa附近出现了对流不稳定与对称不稳定共存的现象,强降水带由对流-对称不稳定造成,夜间所产生的雷暴具有高架雷暴特征。因而,第一个暴雨日,锋区靠近暖空气一侧整体呈现为一致的倾斜上升气流,且锋生中心、对称不稳定中心与上升运动中心相伴出现,说明了锋生的存在为对称不稳定的释放提供了有利条件。第二个暴雨日,呈现出明显的倾斜对流与垂直对流混合的特征,强垂直上升气流的起点恰好就是对流-对称不稳定区,而且垂直上升气流远强于第一个暴雨日的倾斜上升气流,说明重力对流占主导优势。

关键词：秋季暴雨锋生对称不稳定对流-对称不稳定高架雷暴

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河南省冬小麦灌浆期连阴雨灾害风险评估

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气象与环境科学 2024年第1期47卷 105-111页

作者：檀艳静成林郭康军中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 周口市气象局河南周口466000 河南省气象科学研究所郑州450003

基于河南省24个农业气象观测站1981—2020年冬小麦发育期资料和91个气象观测站1961—2020年逐日气象观测资料、冬小麦产量资料,统计了河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均雨量、过程均日照时数、年均过程次数及多年发生频率,利... 详细信息

基于河南省24个农业气象观测站1981—2020年冬小麦发育期资料和91个气象观测站1961—2020年逐日气象观测资料、冬小麦产量资料,统计了河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均雨量、过程均日照时数、年均过程次数及多年发生频率,利用主成分分析法构建了连阴雨风险强度指数,从发生频率、风险强度指数、产量损失率对河南省冬小麦灌浆期连阴雨开展风险评估。结果表明:河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均日照时数、年均过程次数空间上均呈带状分布;构建的连阴雨风险强度指数对连阴雨灾害有较高的识别能力;连阴雨灾害发生频率、风险强度指数均呈纬向型分布,南部偏高、北部偏低;河南省冬小麦灌浆期连阴雨中、低风险区占比90.3%,高风险区主要分布在南阳东部地区。

关键词：冬小麦连阴雨灌浆期风险评估

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河南省气象为农服务培训现状及需求调查分析

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智慧农业导刊 2024年第5期4卷 51-54页

作者：毛洋洋河南省气象科学研究所郑州450003 中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003

河南作为农业大省,粮食安全至关重要。作者从事河南省气象培训教育工作多年,对河南省气象为农服务培训现状进行分析总结,并在全省范围内开展气象为农服务培训需求调查,对调查结果进行深入分析。其目的是对以后河南省气象为农服务培训的... 详细信息

河南作为农业大省,粮食安全至关重要。作者从事河南省气象培训教育工作多年,对河南省气象为农服务培训现状进行分析总结,并在全省范围内开展气象为农服务培训需求调查,对调查结果进行深入分析。其目的是对以后河南省气象为农服务培训的发展、课程内容设计、培训方式等提出合理的建议,以期形成科学培训体系达到良好的培训效果,提高河南省气象为农服务职工的综合素质,满足各层次职工对气象为农服务培训的需求。

关键词：河南省教育培训气象为农服务调查分析培训效果

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河南省冬小麦籽粒质量评价的气象指标分析

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气象与环境学报 2024年第2期40卷 69-76页

作者：成林韩耀杰胡程达中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南郑州450000 河南省气象科学研究所河南郑州450000

选用2008年、2010—2014年、2019年河南省共630份冬小麦样本及对应时段的气象资料,采用多重比较、Logistic多元回归等方法,构建河南省冬小麦籽粒质量达二等及以上的气象指标。结果表明:冬小麦籽粒容重与花粒期平均空气相对湿度呈显著负... 详细信息

选用2008年、2010—2014年、2019年河南省共630份冬小麦样本及对应时段的气象资料,采用多重比较、Logistic多元回归等方法,构建河南省冬小麦籽粒质量达二等及以上的气象指标。结果表明:冬小麦籽粒容重与花粒期平均空气相对湿度呈显著负相关,与日照时数呈显著正相关;籽粒不完善粒与空气相对湿度、降水量和降水日数为显著正相关;冬小麦籽粒质量与各旬气象因子的相关性呈动态变化。不同地区影响冬小麦籽粒容重的关键气象因子不同,河南北部地区为光照和气温,河南东部主要为气温,河南南部为气温和降水量。冬小麦籽粒质量气象指标评价等级与实际籽粒质量等级指标的一致率为84%,不完善粒评价一致率为100%。近30 a河南省冬小麦质量气象等级达二等的平均频率为79.7%(除河南西部),气象条件整体上有利于河南省冬小麦籽粒质量的提高。

关键词：籽粒容重不完善粒气温日较差气象因子

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基于国产GF-3雷达影像的农田洪涝遥感监测方法

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自然资源遥感 2023年第4期35卷 71-80页

作者：阳驰轶官海翔吴玮刘美玉李颖苏伟中国农业大学土地科学与技术学院北京100083 农业农村部农业灾害遥感重点实验室北京100083 应急管理部国家减灾中心北京100124 中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003

在全球气候变暖背景下,愈发频繁的洪涝灾害是造成我国粮食作物减产的主要农业灾害之一。雷达遥感技术具备全天候的对地观测能力,是快速监测区域范围内洪涝灾害信息的一种重要手段。随着人工智能领域的发展,机器学习方法广泛应用于洪涝... 详细信息

在全球气候变暖背景下,愈发频繁的洪涝灾害是造成我国粮食作物减产的主要农业灾害之一。雷达遥感技术具备全天候的对地观测能力,是快速监测区域范围内洪涝灾害信息的一种重要手段。随着人工智能领域的发展,机器学习方法广泛应用于洪涝灾害遥感监测,虽然该类算法具有较高的精度,但其训练过程往往需要大量的野外调查或遥感解译样本支持。为克服样本标记限制、提高区域尺度洪涝灾害监测的精度,本研究以2021年7月20日河南北部特大洪涝事件为背景,利用国产高分三号(GF-3)双极化雷达影像(HH-HV),构建了一种基于弱监督高斯混合模型(gaussian mixture model,GMM)的洪涝淹没作物监测方法,通过该方法提取了豫北部分区域农田洪涝淹没范围。通过对比4种典型的机器学习方法,包括随机森林、支持向量机、K最近邻分类和平行六面体方法,发现该文构建的弱监督GMM方法的精度最高,其总体精度为0.95,Kappa系数为0.90。该研究对于提高基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)遥感技术监测区域尺度作物洪涝的准确性和普适性具有重要意义。

关键词： GF-3雷达影像洪涝农田洪涝淹没高斯混合模型

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河南省油茶气象灾害变化规律分析

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辽宁农业科学 2024年第6期 46-50页

作者：庄若南张占魁王梦旖中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点实验室河南郑州450003 信阳市气象局河南信阳464000

基于河南省油茶主产区地面国家气象观测站1991~2022年气温、降水和日照数据,运用数理统计方法,开展河南省油茶气象灾害变化规律分析。结果表明:(1)1991~2022年河南省油茶气象灾害共发生161次,发生频率为50.31次/10年,灾害发生呈显著减... 详细信息

基于河南省油茶主产区地面国家气象观测站1991~2022年气温、降水和日照数据,运用数理统计方法,开展河南省油茶气象灾害变化规律分析。结果表明:(1)1991~2022年河南省油茶气象灾害共发生161次,发生频率为50.31次/10年,灾害发生呈显著减少趋势,减少速率为1.47次/10年。(2)幼果期低温灾害发生次数最多,花期低温阴雨寡照次之,油脂转化积累期高温灾害发生次数最少,幼果期低温和花期低温阴雨寡照发生明显较其它灾害频繁。(3)各时间段灾害总发生频率均在桐柏县最大,除20世纪90年代灾害总发生频率在光山县最小外,其它各时间段均在商城县最小。(4)新县需重点防范花期低温阴雨寡照和幼果期低温灾害。除新县外,花期低温阴雨寡照、幼果期低温、果实成熟期阴雨灾害发生均呈现北多南少的特征。果实膨大高峰期干旱灾害在油茶主产区中南部发生频率相对较高。油脂转化积累期高温灾害各县均仅在2022年气候较极端年份发生。(5)河南省油茶主产区北部地区需防范低温阴雨灾害,山区需防范低温灾害,中南部地区需防范高温灾害。

关键词：油茶气象灾害变化规律河南省

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近20 a沁河流域暖季极端小时降水时空特征分析

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暴雨灾害 2025年

作者：宋自福张霞吕晓娜司福意崔文倩唐影闫尊中国气象局.河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南省焦作市沁河流域气象防灾减灾重点实验室河南省焦作市气象局河南省气象台河南省濮阳市气象局

基于2004—2023年暖季（5—9月）黄河中游沁河流域10个国家气象站逐小时降水观测资料，分析了该流域暖季极端小时降水的时空变化特征，并对比了2018—2023年该流域96个省级气象站资料分析结论，以验证短时间序列、低空间密度国家气象站... 详细信息

基于2004—2023年暖季（5—9月）黄河中游沁河流域10个国家气象站逐小时降水观测资料，分析了该流域暖季极端小时降水的时空变化特征，并对比了2018—2023年该流域96个省级气象站资料分析结论，以验证短时间序列、低空间密度国家气象站数据的代表性。结果表明：（1）国家站极端小时降水阈值、强度、年均频次及对暖季降水的贡献率均呈现中上游小于下游地区的空间分布特征，但降水强度、频次和贡献率的变化趋势并不显著。（2）国家站极端小时降水月变化呈单峰型，7月极端小时降水强度最大、频次最高、贡献率最大。日变化分布呈双峰型，09时和13时发生频次最高，01时发生频次最低，白天与夜间降雨强度相差不大。50 mm·h-1以上的极端小时强降水出现在6—8月，7月出现频次最高，05时和07时出现次数最多。（3）省级气象站极端小时降水阈值、强度和贡献率的空间分布和降水日变化特征与国家气象站特征一致，只是50 mm·h-1以上的极端小时强降水峰值出现时段有所差异，因此基于长时间序列低空间密度的国家气象站资料分析结果可信，具有代表性，可为沁河流域极端小时降水预报预警、流域气候分析及气候可行性论证等工作提供参考依据。

关键词：沁河流域极端小时降水时空分布地形

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