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基于Poisson分布的降水模型及其在潮白河密云水库上游流域的应用

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清华大学学报（自然科学版） 2013年第1期53卷 36-41页

作者：丛振涛张晓颖清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为了描述降水的时空分布特征,在降水发生次数为Poisson分布的前提下提出了3种降水模型。该3种Pois-son矩形脉冲模型分别假设了降水历时为瞬时分布、指数式分布和Pareto分布。利用潮白河密云水库上游流域16个雨量站1980—2008年的降水资... 详细信息

为了描述降水的时空分布特征,在降水发生次数为Poisson分布的前提下提出了3种降水模型。该3种Pois-son矩形脉冲模型分别假设了降水历时为瞬时分布、指数式分布和Pareto分布。利用潮白河密云水库上游流域16个雨量站1980—2008年的降水资料,率定了3个模型的参数;在此基础上,得到潮白河密云水库上游流域降水特征(降水强度、降水频率)的时间变化趋势与空间分布规律。以降水历时瞬时分布的白噪音Poisson矩形脉冲模型为例,流域日均降水场次约0.18场/d、次雨深约为8mm。结果表明:该流域时间上在过去近30a降水量无显著变化,降水频率呈下降趋势,降水强度呈增加趋势;空间上降水量和降水强度自东南向西北逐渐减弱,降水频率则无显著空间规律。这3种模型中,白噪音型和Pareto型更适用于潮白河上游流域的降水分析。

关键词：降水模型 Poisson分布潮白河流域密云水库

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基于中国气象资料的趋势检验方法对比分析

水科学进展 2013年第4期24卷 490-496页

作者：章诞武丛振涛倪广恒清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

结合全国317个气象站1956—2005年气象资料,分别利用普通Mann-Kendall、预置白Mann-Kendall、去趋势预置白Mann-Kendall趋势检验方法分析了年降水量、年平均气温和年蒸发皿蒸发量的趋势检验结果及自相关系数变化规律。其中,年降雨序列... 详细信息

结合全国317个气象站1956—2005年气象资料,分别利用普通Mann-Kendall、预置白Mann-Kendall、去趋势预置白Mann-Kendall趋势检验方法分析了年降水量、年平均气温和年蒸发皿蒸发量的趋势检验结果及自相关系数变化规律。其中,年降雨序列的自相关性不显著,3种趋势检验方法的分析结果差异不大;年平均气温和年蒸发皿蒸发量自相关性显著,其3种方法的检验结果差异性较大,需要剔除自相关性后进行趋势检验;空间特征上,北方站点气象要素的自相关显著性较高。数据分析和数学推导表明,序列正自相关性会放大序列趋势的显著性,序列的趋势项会增大计算的自相关系数。

关键词： Mann—Kendall趋势检验自相关系数气候变化

基于FAO-Blaney-Criddle方法的河套灌区参考作物蒸散发量估算

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农业工程学报 2016年第16期32卷 95-101页

作者：张乐昕丛振涛清华大学水利水电工程系北京100084

实时灌溉预报是河套灌区管理科学化与信息化的要求,利用天气预报中相对准确的气温数据估算参考作物蒸散发量对实时灌溉预报非常重要,因此需要建立一种基于温度的参考作物蒸散发量估算方法。利用FAO-Penman-Monteith方法估算河套灌区解... 详细信息

实时灌溉预报是河套灌区管理科学化与信息化的要求,利用天气预报中相对准确的气温数据估算参考作物蒸散发量对实时灌溉预报非常重要,因此需要建立一种基于温度的参考作物蒸散发量估算方法。利用FAO-Penman-Monteith方法估算河套灌区解放闸灌域历史参考作物蒸散发量,以此作为标准值率定FAO-Blaney-Criddle公式中逐旬的修正系数,得到基于温度的参考作物蒸散发量估算方法。结果表明,在作物的生长季(4-9月),FAO-Blaney-Criddle方法与FAO-Penman-Monteith方法的估算结果相近。率定期各旬相对误差均<5%,标准误差<0.65 mm/d,验证期各旬相对误差均<9%,标准误差<0.70 mm/d。10 d滑动平均的参考作物蒸散发量估算精度,Nash效率系数达到0.75,误差0.5 mm/d的精确度达到了68%,误差在1 mm/d以内的准确率达到95%。FAO-Blaney-Criddle方法可以应用于河套灌区的灌溉预报中。另外,FAO-Blaney-Criddle方法的参数具有较强的地区差异性,需要针对不同地区的气象数据进行率定和验证。

关键词：蒸散量温度灌溉预报 FAO-Blaney-Criddle方法 FAO-Penman-Monteith方法

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考虑植被对降雨变化响应的流域水量平衡

清华大学学报（自然科学版） 2017年第8期57卷 851-856页

作者：莫康乐丛振涛清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为研究降雨变化对流域水量平衡的直接及间接影响,该文基于Eagleson的生态水文最优性理论,建立了植被盖度降雨响应模型,用归因分析法区分了由降雨变化直接引起的水量平衡变化以及植被响应降雨变化对水量平衡产生的间接影响,并在科尔沁地... 详细信息

为研究降雨变化对流域水量平衡的直接及间接影响,该文基于Eagleson的生态水文最优性理论,建立了植被盖度降雨响应模型,用归因分析法区分了由降雨变化直接引起的水量平衡变化以及植被响应降雨变化对水量平衡产生的间接影响,并在科尔沁地区西拉木伦-老哈河流域对该方法进行了应用。研究结果表明:植被盖度和降雨量之间存在正相关关系,这一关系受到降雨强度和降雨频率的影响。降雨量增加主要增加了蒸散发和非生长季土壤水分蓄变量的占比。降雨量增加对水量平衡各项变化的直接贡献都是正向的,而植被响应降雨后对水量平衡变化产生的间接贡献对除了蒸散发以外的各项均为负向的。蒸发系数和降雨之间的关系受到植被对降雨变化响应的影响。

关键词：水量平衡生态水文最优性理论归因分析植被盖度

气候变化对冬小麦潜在产量影响的模型模拟分析

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清华大学学报（自然科学版） 2008年第9期48卷 1426-1430页

作者：丛振涛王舒展倪广恒清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

开展气候变化对冬小麦产量影响的数值模拟对制定农业与水资源政策以适应气候变化具有重要意义。该研究采用ThuSPAC-Wheat模型与CERES-Wheat模型,经田间试验资料率定后,利用北京气象站1951—2006年资料进行气候变化下冬小麦潜在产量的数... 详细信息

开展气候变化对冬小麦产量影响的数值模拟对制定农业与水资源政策以适应气候变化具有重要意义。该研究采用ThuSPAC-Wheat模型与CERES-Wheat模型,经田间试验资料率定后,利用北京气象站1951—2006年资料进行气候变化下冬小麦潜在产量的数值模拟和分析。结果表明,过去55a冬小麦潜在产量有所降低,水资源消耗有所减少,主要原因是辐射量下降。气候变化情景分析表明,辐射下降引起潜在产量和水资源消耗量减少;CO2浓度增加潜在产量增加,水资源消耗量减少;气温升高,潜在产量和水资源消耗量无显著变化。

关键词：气候变化冬小麦 ThuSPAC—Wheat CERES—Wheat

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1956—2010年中国降雪特征变化

清华大学学报（自然科学版） 2016年第4期56卷 381-386,393页

作者：章诞武丛振涛倪广恒清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

降雪特征变化是气候变化的重要组成之一。降雪特征变化一方面影响流域径流总量,另一方面改变流域年内径流的分布。该文基于中国743个国家气象站1956—2010年日气象观测数据,在降雪辨识基础上,插值计算10km网格日降雪,然后从不同时间尺... 详细信息

降雪特征变化是气候变化的重要组成之一。降雪特征变化一方面影响流域径流总量,另一方面改变流域年内径流的分布。该文基于中国743个国家气象站1956—2010年日气象观测数据,在降雪辨识基础上,插值计算10km网格日降雪,然后从不同时间尺度分析了降雪特征变化。结果表明:除长江中下游外,中国主要降雪区域年降雪量都显著增加,并且存在"少—多—少"的代际变化模态;降雪在年内没有显著的集中趋势,有利于形成积雪,利于增加流域水资源量。长江中下游地区的降雪年内集中,年总降雪由主要日降雪事件构成,降雪对该地区的径流过程影响不大。

关键词：降雪趋势变化空间分布水文响应

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中国主要作物灌溉需水量空间分布特征

农业工程学报 2009年第12期25卷 6-12页

作者：刘钰汪林倪广恒丛振涛中国水利水电科学研究院北京100048 清华大学水利水电工程系北京100084

作物需水量和灌溉需水量的时空分布是科学地制定不同地区灌溉用水定额的依据。该文基于全国范围200多个气象站近30a逐日的气象资料和不同地区作物生育阶段的调查统计资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法和作物系数法,计算了30种作物... 详细信息

作物需水量和灌溉需水量的时空分布是科学地制定不同地区灌溉用水定额的依据。该文基于全国范围200多个气象站近30a逐日的气象资料和不同地区作物生育阶段的调查统计资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法和作物系数法,计算了30种作物的需水量和净灌溉需水量,并用各地灌溉试验站的实测资料进行了检验。利用GIS的空间分析功能,采用反距离加权插值法得到主要作物多年平均作物需水量与净灌溉需水量的等值线图。选择种植面积最广的小麦、玉米、棉花和水稻4种作物,分析其作物需水量与净灌溉需水量的空间分布特征,得到不同地区主要作物的灌溉需求指数。研究表明:中国东北区、长江中下游区、华南区、川渝区和云贵区平均灌溉需求指数小于0.5,作物对灌溉的需求比较低;华北区、蒙宁区和晋陕甘区旱作物30%～50%的需水靠灌溉补充,水稻55%～80%的需水依靠灌溉;新疆地区主要作物的灌溉需求指数均在0.7以上,农业的发展完全依赖于灌溉。

关键词：作物灌溉水资源参照腾发量作物需水量净灌溉需水量空间分布灌溉需求指数

1956—2010年中国水热季节性特征分析

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水科学进展 2015年第4期26卷 466-472页

作者：章诞武丛振涛倪广恒清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

流域水文平衡不仅决定于降水和潜在蒸散发总量,而且还受到其年内季节性变化特征的影响。收集1956—2010年中国743个国家级气象站逐日气候资料,采用FAO-Penman公式计算潜在蒸散发量,插值计算10 km网格日降水和潜在蒸发,进行水热季节性特... 详细信息

流域水文平衡不仅决定于降水和潜在蒸散发总量,而且还受到其年内季节性变化特征的影响。收集1956—2010年中国743个国家级气象站逐日气候资料,采用FAO-Penman公式计算潜在蒸散发量,插值计算10 km网格日降水和潜在蒸发,进行水热季节性特征的变化分析。结果表明,82.8%的区域潜在蒸散发量均值有下降趋势,但减少量不大,同时其年内季节性特征没有显著变化。表征降水年内波动振幅的季节性指数在全国范围均有显著下降趋势,且北方流域更为明显,变化率最大的西北诸河达到6.4%/10 a;峰值时间和雨季长度则变化不显著。这种水热季节性的变化被认为会导致流域径流的减少,在今后中国径流变化的归因研究中,应该考虑降水季节性变化的贡献。

关键词：水热季节性趋势检验气候变化水文响应

谐波法与双源模型耦合估算土壤热通量和地表蒸散发

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武汉大学学报（信息科学版） 2009年第6期34卷 706-710页

作者：杨红娟丛振涛雷志栋清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京市海淀区清华园1号100084

尝试将谐波法和双源遥感模型TSEB耦合起来模拟表层土壤含水率,并利用两个稀疏植被站点的数据进行了检验。结果表明,当TSEB模型模拟的显热通量误差较大时,耦合方法模拟的表层土壤含水率误差也较大,进而使得土壤热通量与实测值的偏差较大... 详细信息

尝试将谐波法和双源遥感模型TSEB耦合起来模拟表层土壤含水率,并利用两个稀疏植被站点的数据进行了检验。结果表明,当TSEB模型模拟的显热通量误差较大时,耦合方法模拟的表层土壤含水率误差也较大,进而使得土壤热通量与实测值的偏差较大。但是由于土壤热通量分担了部分显热通量的估算误差,潜热通量的模拟精度明显提高,土壤组分对地表总潜热通量的贡献越大,这种提高越显著。

关键词：土壤热通量谐波法蒸散发遥感 TSEB