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中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱灾变性迁入的影响及其预测模型

生态学报 2018年第8期38卷 2934-2947页

作者：包云轩唐辟如孙思思陆明红谢晓金刘万才南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心/南京信息工程大学南京210044 江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学南京210044 农业部全国农业技术推广与服务中心北京100125

近30多年来,气候变化对中国褐飞虱的灾变性迁入带来了明显的影响,为了进一步了解虫源地的异常气候变化对我国褐飞虱迁入量的影响,利用1980—2016年中国各植保站提供的褐飞虱虫情资料及同期美国国家环境预测中心(NCEP)提供的全球气象再... 详细信息

近30多年来,气候变化对中国褐飞虱的灾变性迁入带来了明显的影响,为了进一步了解虫源地的异常气候变化对我国褐飞虱迁入量的影响,利用1980—2016年中国各植保站提供的褐飞虱虫情资料及同期美国国家环境预测中心(NCEP)提供的全球气象再分析资料,分析了中国褐飞虱境外主要虫源地中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱发生程度的影响,并对褐飞虱发生等级与影响其迁飞的气象因子进行了相关性分析,筛选出关键预报因子,分别应用支持向量机(SVM)、BP神经网络和多元回归分析3种方法对代表站点褐飞虱年发生等级进行了预测,并比较了3种预测模型的优劣。结果表明:(1)中南半岛气候异常区主要分布在北部,异常气候的发生次数在中南半岛呈现出北高南低的特征,并从北向南呈环状递减。(2)中南半岛前期温度偏高(暖冬、暖春)、相对湿度偏大(湿冬、湿春),易引起褐飞虱在中国南方稻区的偏重以上发生;若中南半岛前期气候偏冷(冷冬、冷春)、偏干(干冬、干春),则常导致褐飞虱在中国南方稻区的偏轻以下发生。(3)通过比较3种模型的历史回代率和预测准确率,发现3种模型对褐飞虱的发生程度均有一定的预测能力,其中SVM模型的预测效果最好,BP神经网络次之,多元线性回归模型最差,表明SVM更加适用于生产实际中的褐飞虱发生程度预测。

关键词：褐飞虱迁入气候因子中南半岛预测模型

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不同水分下植被指数与冬小麦光合速率的关系探讨

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中国农学通报 2019年第35期35卷 16-23页

作者：刘倩张方敏李威鹏苏荣明珠李萌杨诗俊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南京210044 中国科学院青藏高原研究所北京100101

为了更有效、快速的诊断区域不同水分条件下冬小麦的生产潜力,以冬小麦为对象利用遮雨棚进行水分胁迫试验,通过对不同水分处理下冬小麦光合速率及植被指数的变化研究,分析光合速率和NDVI、EVI、RVI、PRI 4种植被指数在生育期的变化特征... 详细信息

为了更有效、快速的诊断区域不同水分条件下冬小麦的生产潜力,以冬小麦为对象利用遮雨棚进行水分胁迫试验,通过对不同水分处理下冬小麦光合速率及植被指数的变化研究,分析光合速率和NDVI、EVI、RVI、PRI 4种植被指数在生育期的变化特征,建立植被指数与光合速率的最优相关模型。结果表明:在拔节期至孕穗期,水分胁迫虽然造成了冬小麦植被指数均下降,但是对光合速率的影响不大。在孕穗期至开花期,冬小麦的植被指数和光合速率对水分变化都较为敏感,但是严重和重度干旱胁迫[30%~65%田间持水量(FC)]下光合速率和植被指数下降的幅度大,而在中度干旱胁迫及轻度水淹条件(65%-105%FC)下的光合速率和植被指数变化和在充分供水条件下相似,下降幅度较小;研究认为,适度的干旱胁迫和轻度水淹胁迫不会降低冬小麦的光合速率和植被指数,但是严重和重度干旱胁迫会导致孕穗期至开花期的光合速率和植被指数明显下降,光合速率的下降幅度大于植被指数。在严重和重度干旱胁迫条件下EVI指数反映光合作用变化效果最好(严重干旱:Pn=2.0449EVI-1.2906,R=0.82,P<0.01;重度干旱:Pn=1.7742EVI-1.7021,R=0.79,P<0.01);在中度干旱胁迫条件下PRI指数最优(Pn=47.283PRI+10.887,R=0.38);而在非干旱胁迫时,NDVI指数更能反映光合作用的变化(充分供水:Pn=37.982NDVI^3.0101,R=0.51,P<0.01;轻度水淹:Pn=28.024NDVI^2.5646,R=0.47,P<0.05)。根据光合作用和植被指数关系建立的模型可以用于通过遥感指数监测不同水分条件下的冬小麦光合作用,进一步进行产量预报。

关键词：水分胁迫遥感植被指数光合速率

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云南省褐飞虱早期迁入虫源及其发生大气背景分析

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生态学报 2018年第16期38卷 5621-5635页

作者：包云轩尚洁孙思思谢晓金陆明红刘万才南京信息工程大学气象灾害预报和评估协同创新中心/南京信息工程大学南京210044 江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学南京210044 农业部全国农业技术推广与服务中心北京100125

为了探明我国西南稻区褐飞虱早期迁入种群的虫源地,为后期预测和防治提供依据,通过对2007—2016年云南植保站4—5月份褐飞虱虫情进行分析,选取出云南省勐海、芒市、江城、师宗、麻栗坡、广南6个代表性站点,利用WRF-FlexPart耦合模式对2... 详细信息

为了探明我国西南稻区褐飞虱早期迁入种群的虫源地,为后期预测和防治提供依据,通过对2007—2016年云南植保站4—5月份褐飞虱虫情进行分析,选取出云南省勐海、芒市、江城、师宗、麻栗坡、广南6个代表性站点,利用WRF-FlexPart耦合模式对2013年、2015年和2016年这些站点的早期迁入峰进行了数值模拟,得到近年来云南省褐飞虱早期迁入虫源的虫源地。选取了2013年褐飞虱早期迁入量较大的迁入峰进行了大气背景分析,结合峰期影响褐飞虱迁飞的大气动力场、温度场和相对湿度场,探讨了影响云南省褐飞虱早期迁入的大气背景。研究结果表明:(1)近年来云南省褐飞虱迁入的虫源主要来自缅甸,部分来自老挝和泰国,少数来自越南,还有极少量来自孟加拉国。(2)这一时期,当释放高度分别为1500、2000 m时,褐飞虱的迁飞高度分别集中在2216 m和2489 m,平均迁飞高度分别是2167、2454 m,从不同释放高度回推的褐飞虱迁飞高度的起伏趋势具有较好的一致性,表明模式能较好地反映系统性垂直气流和下垫面起伏对其上层三维流场和种群迁飞的影响。(3)选取2013年5月22—26日发生在云南勐海、麻栗坡和广南的一次典型褐飞虱迁入过程,分析了大气背景场对褐飞虱迁飞的影响,结果显示:受印缅低压控制或影响,高空从境外虫源区至云南降虫区有西南水平气流作为种群输送动力;温场在降虫区东北侧有"低温屏障墙"存在,阻止了种群的继续北迁;垂直速度场上虫源区有上升气流促使种群起飞迁出,降虫区有下沉气流促使种群降落;弱降水形成的拖曳下沉气流对降虫也十分有利;相对湿度场对此次迁飞过程不形成任何胁迫。

关键词：褐飞虱虫源地 WRF-Flexpart耦合模式迁飞轨迹大气背景分析

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基于涡度相关通量数据估算水稻光能利用率

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气象科学 2018年第1期38卷 76-84页

作者：费敦悦郭建茂刘俊伟王迁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

使用涡度相关通量数据估算安徽寿县农田水稻拔节至成熟期的光能利用率,并分析光能利用率的日变化和季节变化。研究表明:光能利用率的日动态呈现先降低后升高的单峰U型曲线,即早晚值较高,中午较低;季节变化总体呈现降低趋势。日变化中,... 详细信息

使用涡度相关通量数据估算安徽寿县农田水稻拔节至成熟期的光能利用率,并分析光能利用率的日变化和季节变化。研究表明:光能利用率的日动态呈现先降低后升高的单峰U型曲线,即早晚值较高,中午较低;季节变化总体呈现降低趋势。日变化中,光能利用率与温度呈正相关,与吸收的光合有效辐射呈显著负相关;季节变化中,光能利用率与温度呈弱正相关。

关键词：光能利用率水稻涡度相关

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基于“互联网+生态”理念与技术的生态文明建设(ECC)模式研究

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生态与农村环境学报 2018年第9期34卷 797-802页

作者：王让会南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

在中国快速城市化背景下,生态问题已直接影响到资源、环境及社会经济的可持续发展。在"互联网+"理念及技术不断发展的信息化条件下,基于对生态文明内涵及新时代发展特征的梳理,系统地挖掘了生态经济、生态环境、生态人居、生... 详细信息

在中国快速城市化背景下,生态问题已直接影响到资源、环境及社会经济的可持续发展。在"互联网+"理念及技术不断发展的信息化条件下,基于对生态文明内涵及新时代发展特征的梳理,系统地挖掘了生态经济、生态环境、生态人居、生态制度和生态文化5个子系统内涵;针对城市化过程中的现实状况,构建了城市街道尺度的包含25个2级指标的生态文明建设(ECC)指标体系,并界定了约束性指标和引导性指标。同时,基于生态问题的复杂性和广泛性,以及ECC的必要性和迫切性,应用遥感以及信息技术的原理和方法,结合"互联网+生态"等理念和技术,构建了城市街道尺度生态物联网(EIOT)模式。在此基础上,针对区域ECC特点,提出了基于GIS技术的ECC信息管理系统,作为现阶段实现生态文明规划与管理的有效途径。该研究对于实施生态环境损害赔偿制度、建设美丽中国具有重要的技术支撑作用与现实指导价值。

关键词：生态文明互联网+生态生态环境损害赔偿(CEED) 生态物联网(EIOT) 指标体系 GIS

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基于小波包多阈值处理的海杂波去噪方法

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电子测量与仪器学报 2018年第8期32卷 172-178页

作者：阎妍行鸿彦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信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室

针对海杂波信号非平稳非线性的特性,在小波包多阈值处理的基础上加以改进,提出了一种新型海杂波去噪方法。利用海杂波数据的频率特性,确定小波包分解层次。考虑到每层小波包分解时,分解系数的高频部分存在翻转情况,将分解系数按照频率... 详细信息

针对海杂波信号非平稳非线性的特性,在小波包多阈值处理的基础上加以改进,提出了一种新型海杂波去噪方法。利用海杂波数据的频率特性,确定小波包分解层次。考虑到每层小波包分解时,分解系数的高频部分存在翻转情况,将分解系数按照频率大小顺序进行排列,通过自相关函数确定低频、中频、高频部分,每个频段选取合适的阈值,对小波包系数进行重构,得到去噪后的海杂波信号。利用实测海杂波数据进行实验,分别与传统海杂波去噪法和基于经验模态分解的海杂波去噪法比较,所提方法信噪比和均方根误差分别达到了33.519 9和0.001 9,处理不同海情下的海杂波都具有更佳的去噪能力,说明其去噪效果明显,适用范围广泛。

关键词：海杂波小波包分析频率重排自相关函数多阈值准则

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夜间增温条件下免耕对土壤碳矿化的影响

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江苏农业学报 2018年第3期34卷 540-545页

作者：张鑫磊杨镇李旸谢晓金张耀鸿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江苏南京210044 山西省气象服务中心山西太原030002

通过室内恒温培养试验研究了CK(常温+翻耕)、W(夜间增温+翻耕)、NT(常温+免耕)和WNT(夜间增温+免耕)4个处理土壤耕作层有机碳矿化速率及其对不同种类氮肥的响应特征。各处理土壤分别加入2种氮肥溶液[(NH_4)_2SO_4和KNO_3]和蒸馏水之后,... 详细信息

通过室内恒温培养试验研究了CK(常温+翻耕)、W(夜间增温+翻耕)、NT(常温+免耕)和WNT(夜间增温+免耕)4个处理土壤耕作层有机碳矿化速率及其对不同种类氮肥的响应特征。各处理土壤分别加入2种氮肥溶液[(NH_4)_2SO_4和KNO_3]和蒸馏水之后,在5℃、10℃、15℃、20℃、25℃和30℃条件下室内恒温培养,测定土壤有机碳矿化速率。结果表明,在5~25℃,土壤有机碳矿化速率随着培养温度的升高而显著增加。与CK相比,NT和WNT处理显著提高了土壤有机碳矿化速率,分别增加了14.6%~36.7%和18.3%~60.0%。与添加蒸馏水相比,施加(NH_4)_2SO_4溶液使土壤有机碳矿化速率均值增加了84.6%~93.3%,而施加KNO_3则无明显影响。而且,施加(NH_4)_2SO_4条件下4种处理土壤的Q_(10)值均增大。因此,本试验中夜间增温和免耕均提高了农田土壤有机碳的矿化速率,且两者叠加表现出正交互作用;施用KNO_3肥料可缓解土壤有机碳矿化。

关键词：夜间增温免耕有机碳矿化

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基于卫星辐射率资料的两种三维云反演方法对比研究

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大气科学 2018年第2期42卷 411-420页

作者：许冬梅沈菲菲闵锦忠张备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南京210044 江苏省气象科学研究所南京210009

基于格点统计插值分析系统(Gridpoint Statistical Interpolation analysis system,简称GSI),利用粒子滤波(Particle Filter,简称PF)方法对卫星红外辐射率资料进行了云覆盖、云高等三维云图产品的反演研究。选取了具有高时空分辨率的静... 详细信息

基于格点统计插值分析系统(Gridpoint Statistical Interpolation analysis system,简称GSI),利用粒子滤波(Particle Filter,简称PF)方法对卫星红外辐射率资料进行了云覆盖、云高等三维云图产品的反演研究。选取了具有高时空分辨率的静止卫星GOES(Geostationary Operational Environmental Satellites)-Imager辐射率资料进行了云反演试验,初步评估了PF云反演方法的可行性及其与多元极小残差(Multivariate and Minimum Residual,简称MMR)云反演方法的异同。结果表明:两种方法反演得到的云覆盖和云顶气压与NASA基于CO2切片法反演得到的GOES云产品一致性较高。PF和MMR方法反演产品的优点是云图信息是三维分布的,相对于NASA提供的GOES云产品能提供更全方位立体的云信息。MMR方法需要利用一维变分逐步拟合观测来反演三维云图产品;PF方法采用不同模式垂直层的云覆盖比例作为不同粒子来近似后验概率分布,计算效率大大提高。进一步提出了一种新的基于"扰动粒子"的粒子滤波云反演方法,结果表明:在滤波过程中采用足够多的粒子样本(样本数量约为250)可以改进后验概率密度函数的估计,有效地避免了粒子发散问题,改善了云反演的结果。

关键词：地球静止卫星成像仪(GOES-Imager) 格点统计插值分析系统(GSI) 云反演方法粒子滤波法

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寡照对设施黄瓜叶片光合参数及光响应曲线的影响

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北方园艺 2018年第14期 63-71页

作者：李佳帅杨再强薛思嘉江梦圆赵和丽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 江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

以"南杂二号"黄瓜为试材,利用遮光网对黄瓜幼苗连续寡照1、3、5h,均处理3、6、9、12d,研究了寡照条件下黄瓜叶片的光合特性;并利用非直角双曲线模型、指数模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型4种模型模拟光响应曲线,选... 详细信息

以"南杂二号"黄瓜为试材,利用遮光网对黄瓜幼苗连续寡照1、3、5h,均处理3、6、9、12d,研究了寡照条件下黄瓜叶片的光合特性;并利用非直角双曲线模型、指数模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型4种模型模拟光响应曲线,选择最优的模型来模拟光合参数,以期为设施黄瓜种植光照优化控制提供科学依据。结果表明:直角双曲线修正模型最佳,其次为指数模型,非直角双曲线模型,直角双曲线模型,并利用最优的直角双曲线修正模型的模拟值计算出光合参数;寡照下净光合速率、最大光合速率、光饱和点、表观量子效率、气孔导度均降低,蒸腾速率先升高后降低,光补偿点、气孔限制值升高,水分利用率先减少后增加,连续寡照1、3、5h净光合速率较对照分别降低了23.56%、45.40%、62.60%。

关键词：黄瓜寡照光合特性光响应曲线

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基于“深度学习”识别模型的玉米农田监测应用系统设计与实现

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气象科技 2019年第4期47卷 571-580页

作者：阎妍行鸿彦刘刚吴红军吴慧戴学飞余培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气象探测与信息处理重点实验室南京210044 江苏省无线电科学研究所有限公司无锡214127

为了精准判断玉米所处生长阶段,远程实时监测玉米长势,分析生长阶段与田间环境要素间的关系,本文提出深度局部关联神经网络,克服了玉米生长阶段识别中存在的多模态和模糊性问题,在Oxford VGGNet(Visual Geometry Group Net)模型中添加... 详细信息

为了精准判断玉米所处生长阶段,远程实时监测玉米长势,分析生长阶段与田间环境要素间的关系,本文提出深度局部关联神经网络,克服了玉米生长阶段识别中存在的多模态和模糊性问题,在Oxford VGGNet(Visual Geometry Group Net)模型中添加一个新的监督层,即局部关联损失层,提高深层特征的判别能力。基于所提的玉米生长阶段图片识别新算法,拓展环境要素监测功能,设计一套基于深度学习的玉米农田监测系统。系统由玉米农田监测装置和云端服务器组成,监测装置采集玉米图像、气象要素和田间位置数据,通过4G无线发送给云端服务器,云端服务器利用深度局部关联神经网络识别生长阶段,显示结果并存入数据库中。仿真试验表明,深度局部关联神经网络平均识别准确率达到92.53%,较VGGNet的87.21%和LSTM的88.50%,准确率分别提高了5.32%和4.03%。实地测试结果表明,野外环境下系统准确率可达到91.43%,能够稳定地对农田玉米生长情况进行监测,具有重要的应用价值。

关键词：玉米农田监测生长阶段识别卷积神经网络深度局部关联

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