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生态学报 2024年第14期44卷 6020-6036页

作者：蒋宁萱张涵奇孙善磊魏丹淇周艳莲肖薇柳艺博南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室/中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京大学地理与海洋科学学院南京210023

生态系统水分利用效率(WUE)是表征碳水耦合过程的关键指标,然而,有关气候变化和退耕还林还草工程背景下黄土高原WUE的时空变化特征及其主导因子仍未明晰。研究利用遥感驱动的生态系统过程模型BEPS模拟2001—2020年黄土高原总初级生产力(... 详细信息

生态系统水分利用效率(WUE)是表征碳水耦合过程的关键指标,然而,有关气候变化和退耕还林还草工程背景下黄土高原WUE的时空变化特征及其主导因子仍未明晰。研究利用遥感驱动的生态系统过程模型BEPS模拟2001—2020年黄土高原总初级生产力(GPP)和蒸散(ET),并结合基于敏感性试验的多控制因子联立求解方法定量分析气候和植被因子对黄土高原WUE变化(WUE=GPP/ET)的贡献。结果表明:(1)2001—2020年黄土高原GPP和ET分别以12.9 gC m^(-2) a^(-1)和3.7 mm/a速率显著升高,并使得WUE增长显著(0.021 gC mm^(-1) m^(-2) a^(-1))。(2)2001—2020年间黄土高原80.12%的区域叶面积指数(LAI)显著升高(全区增速为0.014 m^(2) m^(-2) a^(-1))而气候因子变化均不显著。(3)植被因子和气候因子对WUE变化分别呈正贡献和负贡献,植被因子作为主要影响因子主导了黄土高原86.74%地区的WUE变化。研究结果有望为干旱区生态水文管理和相关政策制定提供一定科学参考。

关键词：水分利用效率 BEPS模型气候变化植被恢复黄土高原

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增温对苏南地区冬小麦产量影响的模拟

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科学技术与工程 2020年第3期20卷 968-974页

作者：江晓东张涛常亮杨沈斌中国气象局农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室南京210044

为研究气候变暖对江苏南部冬小麦产量的影响,在田间试验的基础上,运用WOFOST模型模拟1980—2010年南京不同增温条件下冬小麦的生长发育及产量表现。研究结果表明:在0~2℃,增温使冬小麦发育期提前。出苗-开花期和出苗-成熟期增温,提前了... 详细信息

为研究气候变暖对江苏南部冬小麦产量的影响,在田间试验的基础上,运用WOFOST模型模拟1980—2010年南京不同增温条件下冬小麦的生长发育及产量表现。研究结果表明:在0~2℃,增温使冬小麦发育期提前。出苗-开花期和出苗-成熟期增温,提前了冬小麦的开花期,但对开花-成熟期的持续天数影响较小;提高了冬小麦籽粒干物质积累的平均速率,籽粒干物质积累活跃期延长,冬小麦产量增加,以出苗-开花期增温2℃产量提高最大。开花-成熟期增温缩短开花-成熟期的持续天数,缩短籽粒干物质积累活跃期,降低产量,以增温2℃减产幅度最大。

关键词：冬小麦增温 WOFOST模型发育期产量

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国产叶面积指数产品在中国区域的一致性检验

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遥感技术与应用 2023年第5期38卷 1239-1249页

作者：喻樾张方敏陈镜明南京信息工程大学应用气象学院气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044 多伦多大学地理与规划系加拿大多伦多M5S3G3

叶面积指数是研究全球和区域碳循环、水文循环、气候变化区域响应的重要参数之一,研究不同LAI产品的时空一致性可为该地区LAI产品的使用提供建议和参考。本研究基于流域、DEM和土地利用类型,对GLOBMAP、GLOBALBNU、GLASS的LAI产品从平... 详细信息

叶面积指数是研究全球和区域碳循环、水文循环、气候变化区域响应的重要参数之一,研究不同LAI产品的时空一致性可为该地区LAI产品的使用提供建议和参考。本研究基于流域、DEM和土地利用类型,对GLOBMAP、GLOBALBNU、GLASS的LAI产品从平均值、频率以及差值频率等的变化进行统计,分析3种国产LAI产品在中国区域的一致性。主要结论为:①3种产品均可捕捉中国地区LAI的空间分布和月及年的时间变化特征,GLOBMAP在2001年更换数据源后年平均值开始下降。②3种产品在九大流域、不同DEM、不同地表利用类型分类下均存在差异。在海河流域、黄河流域和内陆河流域,3种产品的相关性较好,但是在长江流域、东南诸河流域以及珠江流域内产品间差值大于2.00的范围较多。2000~4000 m区域内3种产品的年均变化趋势区别存在明显不同。和其他产品相比,在草地区域GLASS较低,在城乡工业用地区域GLOBMAP较低,在林地区域GLOBALBNU较高。定量分析了3套国产LAI产品的时空差异,结果可为国产LAI产品在中国的应用提供科学参考。

关键词：叶面积指数遥感一致性中国地区

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玉米根-冠及叶片水分利用效率对土壤水分的响应

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江苏农业科学 2015年第10期43卷 108-111页

作者：丁从慧申双和陶苏林李萌喻丽气象灾害预报预警与评估协同创新中心/南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 安徽省气象台安徽合肥230031 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

以夏玉米为试材,利用移动式遮雨棚和自动滴管系统设计5个不同水分处理(为田间持水量的35%~45%、50%~60%、65%~75%、80%~90%、95%~105%)试验,观测、分析各处理的根-冠干质量、叶面积指数(LAI)、叶片光合速率特性和叶片水分利用效率(WUE)... 详细信息

以夏玉米为试材,利用移动式遮雨棚和自动滴管系统设计5个不同水分处理(为田间持水量的35%~45%、50%~60%、65%~75%、80%~90%、95%~105%)试验,观测、分析各处理的根-冠干质量、叶面积指数(LAI)、叶片光合速率特性和叶片水分利用效率(WUE)对不同土壤水分的响应。结果表明:在整个生长期内,各水分处理下玉米根系干质量均呈先上升后平稳再下降的趋势,且水分胁迫处理下平均根干质量均低于充分供水处理;水分胁迫越重,LAI越小,且干旱胁迫处理对LAI的影响大于轻度淹没处理;干旱胁迫越严重,玉米根-冠干物质量减小越明显,最大根冠比(R/S)出现的时间也相应越早;水分胁迫处理下,玉米叶片净光合速率和蒸腾速率均低于充分供水处理,播后56 d的净光合速率和播后65 d的蒸腾速率对水分更敏感,中度胁迫处理下玉米在播后56 d叶片水分利用效率最大。相关分析结果表明,根质量与冠质量呈显著相关(P<0.05),根冠比与WUE呈极显著性负相关(P<0.01)且根冠比可作为水分监测指标。本研究结果可为夏玉米干旱灾害机理和田间管理提供科学依据。

关键词：夏玉米根-冠干物质叶面积指数根冠比水分利用效率

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基于NEX-GDDP降尺度数据的山东省夏玉米生育期极端高温时空特征研究

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灾害学 2018年第2期33卷 133-136页

作者：张琪步露蕾胡正华沈钰琳张淑娟殷进张庄南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044

极端高温灾害严重,在未来很有可能会加剧。研究基于NEX-GDDP高时空分辨率降尺度数据及历史观测数据,将35℃作为极端高温阈值,对当前及未来不同情景下夏玉米生育期(6-9月)极端高温时空分布特征进行分析。结果显示:在各个时期、各情景下... 详细信息

极端高温灾害严重,在未来很有可能会加剧。研究基于NEX-GDDP高时空分辨率降尺度数据及历史观测数据,将35℃作为极端高温阈值,对当前及未来不同情景下夏玉米生育期(6-9月)极端高温时空分布特征进行分析。结果显示:在各个时期、各情景下山东省日最高气温空间上都呈现出东部沿海较低向西部内陆地区逐渐升高的趋势,随时间逐渐增高,在RCP8.5排放情景下增加更显著,且西部地区较东部沿海地区增加幅度大;极端高温日数同样呈现增加的趋势,特别在未来远期RCP8.5排放情景下增加迅速,超过50%地区达到80d以上。NEX-GDDP数据具有较好的应用效果,未来极端高温灾害频发,夏玉米生产将面临严重威胁。

关键词：极端高温 NEX-GDDP 玉米生育期时空特征不同排放情景山东

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土壤水分胁迫对冬小麦根系分布规律的影响

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江苏农业科学 2016年第11期44卷 67-71页

作者：王亚萍胡正华张雪松吴杨周陈书涛谢燕申双和南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

开展土壤水分控制试验,设置水分充分（CK,65%75%田间持水量）、轻度干旱（T1,50%60%田间持水量）、中度干旱（T2,40%50%田间持水量）、重度干旱（T3,30%40%田间持水量）4种处理,并在关键生育期测定各处理下的冬小麦总根质量密度、根质... 详细信息

开展土壤水分控制试验,设置水分充分（CK,65%75%田间持水量）、轻度干旱（T1,50%60%田间持水量）、中度干旱（T2,40%50%田间持水量）、重度干旱（T3,30%40%田间持水量）4种处理,并在关键生育期测定各处理下的冬小麦总根质量密度、根质量密度、根长密度,以研究土壤水分胁迫对冬小麦根系分布规律的影响。结果表明:土壤含水量显著影响冬小麦根系生长与分布。各处理均表现出010 cm土层的总根质量密度较多,根质量密度、根长密度较大。冬小麦总根质量密度、根质量密度和根长密度均以T1处理最高,即T1处理最适合小麦根系的生长。根长密度与土层深度为负相关,其中在灌浆期,CK、T1、T2和T3的根长密度与土层深度的负相关系数分别为0.88、0.66、0.72、0.82。研究表明轻度干旱对冬小麦根系生长最合适。

关键词：冬小麦根系土壤水分胁迫根长密度根质量密度

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基于实测值的Landsat 8水面温度反演算法对比——以太湖为例

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科学技术与工程 2020年第32期20卷 13317-13326页

作者：陈争王伟张圳王怡南京信息工程大学应用气象学院南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室南京210044 南京信息工程大学无锡研究院无锡214105 南京信息工程大学滨江学院无锡214105

水面温度是影响湖泊物理、化学、生物和生态过程的关键因素,遥感反演可以扩展获取水面温度的空间尺度,现有研究多选择表层水温或其他温度产品而非实际水面温度来验证遥感反演结果。为获取太湖水面温度的最佳反演算法,首先量化水面温度... 详细信息

水面温度是影响湖泊物理、化学、生物和生态过程的关键因素,遥感反演可以扩展获取水面温度的空间尺度,现有研究多选择表层水温或其他温度产品而非实际水面温度来验证遥感反演结果。为获取太湖水面温度的最佳反演算法,首先量化水面温度与水下20、50 cm水温的差异,再基于太湖四季典型日期的Landsat 8热红外数据,利用辐射传输方程法(radiative transfer equation,RTE)、覃志豪单窗算法(mono-window algorithm,MW)、Offer Rozenstein劈窗算法(split window,SW1)和Jiménez-Munoz劈窗算法(SW2)反演水面温度,以实测值验证反演结果。结果表明:太湖水面温度与表层水温存在显著差异,白天水面温度分别比20、50 cm深处水温高3.6、5.6 K,Landsat 8过境时刻水面温度分别比20、50 cm深处水温高2.7、2.9 K;以实测值为准,SW2算法对太湖水面温度的反演效果最佳,绝对误差范围为0.1~1.4 K,MW和RTE算法次之,SW1算法反演效果最差,在低温/高温时的反演值较实测值偏低/高2.0~3.0 K;4种算法均能反演出太湖水面温度的时间变化,但难以量化其空间格局。

关键词：水面温度表层水温 Landsat 8 算法对比太湖

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基于格点积温指标的黄淮海冬麦区冬小麦气候生产潜力预估

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麦类作物学报 2016年第9期36卷 1215-1224页

作者：李萌申双和褚荣浩李楠吕厚荃南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 山东聊城市气象局山东聊城252000 中国气象局国家气象中心北京100081

为宏观了解冬小麦产量及产量稳定度的变化规律,基于1991-2013年黄淮海冬麦区91个有冬小麦种植的农业气象站点的冬小麦发育期及对应年份100个气象站点逐日气象资料,采用格点积温指标划分生育期,通过逐步订正法对冬小麦的气候生产潜力及... 详细信息

为宏观了解冬小麦产量及产量稳定度的变化规律,基于1991-2013年黄淮海冬麦区91个有冬小麦种植的农业气象站点的冬小麦发育期及对应年份100个气象站点逐日气象资料,采用格点积温指标划分生育期,通过逐步订正法对冬小麦的气候生产潜力及其变异系数进行估算,之后结合国家气候中心RegCM3模式模拟A1B情景下1951-2100年0.25°×0.25°格点气象资料,对未来情景下冬小麦气候生产潜力及其变异系数进行预估。结果表明,从年际变化看,黄淮海冬麦区冬小麦气候生产潜力总体呈现波动下降的趋势,且该波动逐渐趋稳;各时段气候生产潜力基本介于6 277~7 044kg·hm^(-2),除2011-2040年有21.94kg·hm^(-2)·10a^(-1)的上升趋势外,其余时段均呈明显下降趋势。冬小麦气候生产潜力在空间上总体呈北部低、四周高,在时间上主要呈先平稳后逐渐降低的趋势;其变异系数在空间上总体呈北高南低,在时间上呈北部先增后减、南部先减后增的变化趋势。在实际生产过程中应更加注重冬小麦生长发育过程中光、温、水的匹配程度。

关键词：格点积温冬小麦气候生产潜力未来气候情景变异系数

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西北地区干旱趋势变化特征及其对气候变化的响应

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科学技术与工程 2017年第34期17卷 8-16页

作者：王磊褚荣浩申双和李萌韩艳南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏省农业气象重点实验室/应用气象学院南京210044 河南大学环境与规划学院开封475004

选取西北地区1961~2014年124个气象站点逐日气象资料,分析该区域降水量及可能蒸散量变化特征,采用相对湿润度指数探讨分析该区域四季及喜温、喜凉作物生长季干旱趋势变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)西北地区降水量短缺呈增... 详细信息

选取西北地区1961~2014年124个气象站点逐日气象资料,分析该区域降水量及可能蒸散量变化特征,采用相对湿润度指数探讨分析该区域四季及喜温、喜凉作物生长季干旱趋势变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)西北地区降水量短缺呈增加趋势,可能蒸散量呈减少趋势,二者区域间差异均较大,其上升、下降趋势信度达99%及无明显变化站点分别占西北地区总站点的23.4%、0.8%、75.8%和18.5%、31.5%、50%。(2)西北地区相对湿润度表现为春季多特旱,夏秋两季多轻旱,冬季及喜温、喜凉作物生长季多中旱,且秋季呈变干趋势,其余各时段呈变湿趋势,春、夏、冬三季极为显著,空间上总体呈东南向西北逐渐递增后趋缓的趋势。(3)西北地区不同干旱发生频率总体呈现出春季>冬季>秋季>夏季,喜温作物生长季>喜凉作物生长季,而干旱频率区域分布特征与相对湿润度基本一致。(4)西北地区各时段日平均气温均呈显著增加趋势,降水量在秋季表现为减少趋势,其余各时段均呈增加趋势;日照时数在春季、喜温和喜凉作物生长季表现为增加趋势,而在夏、秋、冬三季表现为下降趋势;相对湿度、风速在各时段均表现为减少趋势。(5)相对湿润度指数M与各时段降水量、日照时数及相对湿度的相关性最大,与各时段风速及日平均气温也存在一定的相关性。

关键词：西北地区干旱相对湿润度气候变化响应

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基于非线性参数优化的水稻花前生育期参数估计

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中国农业气象 2015年第3期36卷 313-322页

作者：孙虎声杨沈斌王应平胡凝江晓东王萌萌李帅姜丽霞南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室南京210044 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 CSIRO Marine and Atmospheric Research PMB #1AspendaleVictoria 3195Australia 黑龙江省气象科学研究所哈尔滨150030

水稻生育期模型为复杂的非线性模型,其参数的合理标定是模型应用的重要环节。本文采用两种不同温度响应函数的花前生育期模型(MBETA和MBILN),利用基于GML(Gauss-Marquardt-Levenberg)算法的模型独立参数优化程序PEST(model-independent ... 详细信息

水稻生育期模型为复杂的非线性模型,其参数的合理标定是模型应用的重要环节。本文采用两种不同温度响应函数的花前生育期模型(MBETA和MBILN),利用基于GML(Gauss-Marquardt-Levenberg)算法的模型独立参数优化程序PEST(model-independent parameter estimation)对模型参数进行优化,并在优化中引入参数先验信息和参数初始值扰动方法,以提高参数优化结果的可靠性。结果显示,参数先验信息有效降低了待优化参数的不确定性。最优参数值的95%置信区间较初始值域显著缩小。在优化得到的参数相关系数矩阵中也未显现出高度相关的参数。从目标函数值(Φ)序列看,MBETA和MBILN的Φ值最终收敛至相当接近的最小值,分别为11.71和11.82。但该最小值下两个模型的温度、光周期效应等参数值存在一定差异。这种差异平衡了不同温度响应方程与模型其它方程对水稻生育期模拟误差的贡献。在最优参数值组合下,两个模型验证结果表现一致。其中,抽穗开花期模拟值与实测值的相关性均通过了0.01水平的显著性检验。模拟误差主要来自幼穗分化期,与缺少对水稻光周期敏感始期的观测有关。本文优化方法降低了待优化参数收敛于局部小值的几率,对稳定参数优化和提高优化结果的可靠性具有重要作用。

关键词：模型 BETA方程参数反演先验信息光周期

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