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河南省冬小麦灌浆期连阴雨灾害风险评估

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

2015-2021年河南省大气污染时空规律及其影响因素分析

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气象与环境科学 2024年第5期47卷 24-33页

作者：杨少波杨奇孔海江王瑞祥徐文隆中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象探测数据中心郑州450003 河南省气象台郑州450003 安阳国家气候观象台河南安阳455000 贵州省大气探测技术与保障中心贵阳550081

利用河南省环境空气质量国控自动监测站2015-2021年的监测数据,分析了河南省空气质量、一次大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)和NO_(2))和二次污染物O_(3)的年、月、日变化及空间分布特征,并对O_(3)污染的成因进行了探讨。结果... 详细信息

利用河南省环境空气质量国控自动监测站2015-2021年的监测数据,分析了河南省空气质量、一次大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)和NO_(2))和二次污染物O_(3)的年、月、日变化及空间分布特征,并对O_(3)污染的成因进行了探讨。结果表明:2015-2021年河南省空气质量逐渐好转,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)和CO一次污染物的浓度呈现明显下降趋势,下降幅度分别达42.0%、33.1%、76.6%、35.1%和47.6%;O_(3)的小时平均浓度则呈现上升趋势,升幅达21.7%,光化学产生的O_(3)二次污染问题变得突出。河南省AQI及一次污染物总体呈现北高南低的分布特征,空气质量的空间聚集现象总体表现明显。暖季的空气质量优于冷季的。一次污染物浓度高值中心分布在河南省偏北部;O_(3)浓度冷季的高值中心在偏南部,而在暖季的高值中心转移至北部。河南省AQI及一次污染物浓度在本省北部地区09-10时出现最大值,而在南部地区最大值出现时段为22-23时;O_(3)浓度的高值时间段则为12-18时,与日照辐射的时间段一致。河南省O_(3)污染问题受机动车排放的影响越来越显著,对机动车排放的协同控制则可能是治理O_(3)污染的有效手段。

关键词：大气污染臭氧空气质量机动车

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基于时域反射法的土壤水分系统设计

工业仪表与自动化装置 2024年第5期 31-33页

作者：苏振胡锦涛姚学召王中金陈海波李佳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450003 中国电子科技集团公司第二十七研究所河南郑州450047

土壤水是植物生存和生长发育的基础物质之一,土壤水分的测量对于农业生产具有重要的指导意义。基于时域反射技术测量土壤水分精度高、适应性好等优点,设计了时域反射法测量原理的土壤水分系统。该系统采用STM32F103RET6作为控制器,控制... 详细信息

土壤水是植物生存和生长发育的基础物质之一,土壤水分的测量对于农业生产具有重要的指导意义。基于时域反射技术测量土壤水分精度高、适应性好等优点,设计了时域反射法测量原理的土壤水分系统。该系统采用STM32F103RET6作为控制器,控制电平进行发射脉冲和采样脉冲的产生和采样,通过对信号采样、处理得到探头在土壤中的传输时间,根据传输时间变化计算出土壤的介电常数和土壤体积含水量。结合样机分别对3种不同质地的土壤进行水分性能实验测试,系统测试的体积含水量与称重法测试的结果接近,测试误差小于2.5%。

关键词：时域反射土壤含水量介电常数

高温干旱复合胁迫下冬小麦叶片和冠层尺度SIF与光合作用的关联变化特征研究

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麦类作物学报 2024年第8期44卷 1029-1040页

作者：王超李萌褚荣浩商东耀成林薛昌颖安徽农业大学资源与环境学院安徽合肥230036 郑州航空工业管理学院民航学院河南郑州450046 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450003 河南省气象科学研究所河南郑州450003

为探究高温干旱复合胁迫下叶片和冠层尺度日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)与植物光合作用的关系,开展冬小麦高温干旱复合胁迫田间试验,共设置三种水分条件[严重干旱(50%~60%田间持水量)、轻度干旱(65%~... 详细信息

为探究高温干旱复合胁迫下叶片和冠层尺度日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)与植物光合作用的关系,开展冬小麦高温干旱复合胁迫田间试验,共设置三种水分条件[严重干旱(50%~60%田间持水量)、轻度干旱(65%~75%田间持水量)和正常供水对照组(80%~90%田间持水量)]和三个温度水平(半包式增温、全包式增温和大田环境温度对照组),分析不同胁迫处理下冠层和叶片尺度SIF、冠层总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和叶片净光合速率(net photosynthetic rate,P_(n))的日变化和季节变化特征,探讨小麦叶片SIF与P_(n)和冠层SIF与GPP之间的关联性。结果表明,高温干旱复合胁迫下日尺度和季节尺度叶片和冠层SIF总体均呈现出单峰型变化特征,季节尺度冠层SIF对干旱胁迫的响应比叶片SIF明显,且高温干旱复合胁迫对叶片和冠层SIF的影响均大于单一高温或干旱胁迫。P_(n)和GPP总体分别呈现出双峰型和单峰型变化特征。高温干旱复合胁迫下叶片SIF与P_(n)的相关性(R^(2)=0.42)小于冠层SIF与GPP的相关性(R^(2)=0.52),随着单一胁迫的增强,二者之间的相关性逐渐降低,且干旱胁迫对二者关系以及P_(n)和GPP的影响均大于高温胁迫。此外,环境变量中温度对SIF与P_(n)关系的影响最大,其次是饱和水汽压差(vapor pressure deficit,VPD),光合有效辐射(photosynthetic active radiation,PAR)影响最小,且SIF与P_(n)之间的相关性随温度的增加逐渐降低,随VPD的增大先降后升,随PAR的增加先升后降。高温干旱复合胁迫下冠层和叶片SIF大小与植物光合作用强弱有一定关联性,并受环境变量影响。

关键词：冬小麦日光诱导叶绿素荧光叶片净光合速率 GPP 日尺度季节尺度

2023年河南冬小麦成熟期连阴雨强度综合评估

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气象与环境科学 2024年第1期47卷 97-104页

作者：郭康军邹春辉余卫东胡丽婷房稳静檀艳静张丽梅成林中国气象局·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 安阳国家气候观象台河南安阳455099 驻马店市气象局河南驻马店463001 周口市气象局河南周口466002 南阳市气象局河南南阳473010

为构建适合河南小麦成熟期连阴雨灾害强度指数,并明确河南小麦受连阴雨影响的敏感时段,利用河南省111个测站1961—2023年气象资料及有关农业气象观测站数据,分析了2023年河南小麦连阴雨受灾及相关发育期情况,以及主要气象因子和连阴雨... 详细信息

为构建适合河南小麦成熟期连阴雨灾害强度指数,并明确河南小麦受连阴雨影响的敏感时段,利用河南省111个测站1961—2023年气象资料及有关农业气象观测站数据,分析了2023年河南小麦连阴雨受灾及相关发育期情况,以及主要气象因子和连阴雨灾害调查数据的相关性,并根据前人研究成果,结合河南实际,构建了3种小麦成熟期连阴雨灾害强度指数。结果表明:(1)小麦开花后35天以上,是小麦籽粒品质受连阴雨天气影响最敏感的时段。(2)成熟期连阴雨灾害强度指数L2和L3均能够很好地吻合2023年河南小麦因连阴雨灾害的受灾情况,特别是L3兼具实用性和准确性,能够满足业务服务需要。(3)2023年河南省小麦成熟期连阴雨灾害强度指数L2、L3空间分布都表现为南高北低,全省平均L2为0.81,L3为0.32,均为1961年以来的最高值。

关键词：小麦成熟期连阴雨灾害强度指数

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漯河市小麦条锈病传输特征及预测模型研究

气象与环境科学 2024年第5期47卷 70-77页

作者：顾佳佳单铁良杨晓芳申露婷中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 漯河市气象局河南漯河462300 漯河市郾城区农业技术推广站河南漯河462300 河南省气象科学研究所郑州450003

基于2010-2020年河南省漯河市条锈病资料、常规气象观测资料和GDAS再分析资料,采用HYSPLIT后向轨迹模型和聚类分析,分析2015-2020年春季小麦条锈病气团孢子传播特征,结果表明,春季河南中部主要有4条典型孢子气团输送路径,其中偏西路径... 详细信息

基于2010-2020年河南省漯河市条锈病资料、常规气象观测资料和GDAS再分析资料,采用HYSPLIT后向轨迹模型和聚类分析,分析2015-2020年春季小麦条锈病气团孢子传播特征,结果表明,春季河南中部主要有4条典型孢子气团输送路径,其中偏西路径是影响漯河的主要路径,但孢子输送不强。西北、西北转东北及偏东等3条路径的轨迹数及传输孢子数占多数,其输送孢子数能力均强于偏西路径的输送能力,具有重要作用。小麦条锈病的发生与气象条件有直接关系。通过Spearman相关分析筛选出关键气象因子,运用有序Logistic多元回归,建立小麦条锈病发生程度的等级概率预测模型。在2021-2022年预测模型的业务试用中,年发生程度预测结果表明,由2月南风风向频率和3月中旬平均风速组建的双因子模型预测年发生程度等级一致准确率为100%,优于1月平均气温建立的单因子模型的准确率。对4月发生程度的预测,3个模型的等级一致准确率均为50%,相差一级的准确率均为100%。

关键词：小麦条锈病后向轨迹 Spearman相关有序Logistic回归预测模型

基于改进作物缺水指数的河南省冬小麦干旱监测

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气象与环境科学 2024年第5期47卷 1-8页

作者：李颖陈怀亮梁辰贺添李彤霄中国气象局·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 河南省郑州农业气象野外科学观测研究站郑州450003 中国气象局郑州农业气象野外科学试验基地郑州450003 辽宁省气象局沈阳110016 上海市青浦区水务局上海201715 郑州大学郑州450001

基于农业干旱遥感监测指标的干旱监测是简单且有效的手段,其中作物缺水指数CWSI通过反映植被供水状况在农业干旱监测中取得了良好的应用效果,但CWSI在反映植被水分实际状况时存在滞后性。在CWSI的基础上,通过增加LAI变化项表征作物形态... 详细信息

基于农业干旱遥感监测指标的干旱监测是简单且有效的手段,其中作物缺水指数CWSI通过反映植被供水状况在农业干旱监测中取得了良好的应用效果,但CWSI在反映植被水分实际状况时存在滞后性。在CWSI的基础上,通过增加LAI变化项表征作物形态受干旱影响的变化,构建一种改进的作物缺水指数CWSI_(IMP),以反映作物水分实际状况和作物受干旱影响的程度。计算结果表明,河南省冬小麦田的CWSI_(IMP)普遍低于CWSI,反映农业干旱程度较轻,与实际情况更为吻合。CWSI_(IMP)与20 cm土壤相对湿度的相关系数R^(2)为0.856,CWSI与20 cm土壤相对湿度的相关系数R 2为0.803,CWSI_(IMP)与20 cm土壤相对湿度的相关性显著优于CWSI。通过经验模型,将以20 cm土壤相对湿度为指标的干旱等级划分标准分别转换为以CWSI和CWSI_(IMP)为指标的干旱等级划分标准。典型区域分析表明,利用CWSI_(IMP)指标监测农业干旱等级较CWSI指标具有更高的可靠性和合理性,可为大面积农业干旱监测与评估、农田灌溉管理等提供科学依据。

关键词： CWSI LAI SEBS 遥感

多源地基遥感资料在郑州强飑线天气预警中的应用

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河南科学 2024年第10期42卷 1505-1513页

作者：崔慧慧李娜李荣王丽张若玉吴洁中国气象局(河南)农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 郑州市气象局郑州450005

基于风廓线雷达、毫米波云雷达、微波辐射计、雨滴谱等地基遥感探测资料和常规探测资料,研究多源探测资料在郑州强飑线天气预警中的应用.结果表明:①风廓线雷达资料精细地呈现了飑线过程中冷暖平流及垂直风切变的演变,特别是监测到飑线... 详细信息

基于风廓线雷达、毫米波云雷达、微波辐射计、雨滴谱等地基遥感探测资料和常规探测资料,研究多源探测资料在郑州强飑线天气预警中的应用.结果表明:①风廓线雷达资料精细地呈现了飑线过程中冷暖平流及垂直风切变的演变,特别是监测到飑线形成前1 h对流层中低层西南急流形成并增厚,深层垂直风切变增强,利于飑线的形成和组织化.②毫米波云雷达产品显示,随着飑线系统移近,云系增多增厚并向下、向上扩展,云中的含水量增大,强反射率因子接地指示降水产生.③微波辐射计反演的温度、湿度及大气不稳定指数在对流发生前后变化特征显著,在飑线临近预警中有一定的参考价值.④雨滴谱数据显示直径2 mm以下的雨滴是此次飑线降水的主要贡献者.

关键词：强飑线风廓线雷达毫米波云雷达微波辐射计雨滴谱

华北平原冬小麦农田能量平衡特征及气象影响因素分析

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气象与环境科学 2024年第5期47卷 47-54页

作者：马美娟宋素蕊徐玉花陈小新余卫东商丘市气象局河南商丘476000 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 安阳国家气候观象台河南安阳455000 虞城县气象局河南虞城476300

农田生态系统能量平衡分量变化特征与水循环过程、水资源管理和农业可持续发展息息相关。本文基于安阳国家气候观象台2020-2021年的涡度相关系统和气象要素数据,分析了冬小麦农田不同生长阶段净辐射、潜热通量、显热通量和土壤热通量的... 详细信息

农田生态系统能量平衡分量变化特征与水循环过程、水资源管理和农业可持续发展息息相关。本文基于安阳国家气候观象台2020-2021年的涡度相关系统和气象要素数据,分析了冬小麦农田不同生长阶段净辐射、潜热通量、显热通量和土壤热通量的日变化和月变化特征,明确了影响华北平原农田生态系统能量平衡分量的主要气象因素。结果表明:(1)冬小麦不同生育期能量平衡分量日变化趋势基本保持一致,呈单峰二次曲线变化。出苗期和越冬期白天潜热通量小于显热通量,而拔节期和乳熟期白天潜热通量明显大于显热通量。整个生长季土壤热通量均较小,其中越冬期的最小。(2)从10月到翌年5月,净辐射和潜热通量的月变化特征整体上呈先减少后增加的趋势,1月份的潜热通量最小,为0.39 MJ·m^(-2)·d^(-1),5月份的最大,为9.38 MJ·m^(-2)·d^(-1);显热通量的月变化与潜热的相反;整个生长季,土壤热通量12月的最小,5月的最大。随着冬小麦的生长,潜热通量占净辐射的比值呈先减少后增加的趋势,显热通量则相反,二者呈现此消彼长的现象。(3)小时尺度上,潜热通量、显热通量、土壤热通量与气温、饱和水汽压差和风速呈极显著正相关,与相对湿度和土壤含水量呈极显著负相关。日尺度上,除显热通量外,潜热通量、土壤热通量与气温、饱和水汽压差和土壤温度呈极显著正相关,与相对湿度的相关性不显著。

关键词：冬小麦能量平衡特征影响因素华北平原