基于SiB2和卡尔曼滤波的低丘红壤区农田土壤水分数据同化

发布时间：2021-08-31 03:16

　　陆地表面是地球生物圈的重要组成部分,在气候系统中发挥着极其关键的作用。其中,农田土壤水分是研究作物生长与地气相互作用之间联系的重要指标,建立准确的陆面过程模型评估陆面条件,尤其是作物根域土壤水分变化在陆地大气相互作用中的表现,对提升区域尺度天气预报精确性有着积极的意义。由于土壤水分在空间和时间上变化非常大,陆面模型在运行时,模拟误差会随着时间不断积累,因此需要设计相应的数据同化方案提高模型模拟精度。对低丘红壤区农田小流域土壤水分收支进行研究时,由于SiB2是一个简单高效的陆面过程模型,而卡尔曼滤波是目前应用最广泛的数据同化算法之一,比较和发展基于改进的SiB2陆面过程模型和多种卡尔曼滤波算法的数据同化方案有较大的理论价值。主要研究结果如下:（1）通过对江西低丘试验区的花生和红薯农田的株苗和土壤进行实地测量,得到了运行SiB2陆面过程模式所需的不同生长期花生和红薯形态学参数、生理学参数,以及土壤特性参数和花生地、红薯地光学参数。对SiB2的向下长波辐射计算方式和地表温度“强迫-恢复”方法进行改进,成功建立了基于SiB2的低丘红壤区陆面过程模型,模拟了四个生长期的花生（幼苗期、开花期、结荚... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３．１?ＳｉＢ２模式的结构示意图??．．

干湿度保持稳定，因此本文对５月至８月花生和红薯四个为期１０天的关键生长期的降??水量变化特征进行分析。??图３．３是不同生长期降水量逐小时变化曲线，幼苗期＆发根缓苗期的最高降雨量为??４．８?ｍｎｒｈｆ１，该时期当地阴雨较多，降水总量大且密集发生在５月１２日、５月１４日，??此时花生和红薯幼苗需水量大，气候十分利于幼苗的根系发育；开花期＆分根结薯期的??最高降雨量为１．３?ｍｎｖｈ－１，该时期降雨稀缺，花生和红薯此时茎干发育旺盛需水强烈，??水分条件较差；结荚期＆莲叶成长期的最高降雨量为１．８?ｍｍ?ｈ－１，该时期是花生和红薯??需水最关键的时期，由于降雨不均匀，前期降雨集中在７月４日、７月５日，后期无降??水且气温逐渐升高，发生了长时间的伏旱，对花生和红薯结实产生了较大的不利影??响；饱果成熟期＆薯块肥大期的最高降雨量为５．２?ｍｍ．ｈ－１，该时期降雨主要发生在８月??１９日、８月２０日、８月２４日

快慢有密切关系，因此本文选择相对湿度和水汽压两方面对５月至８月花生和红薯四??个为期１０天的关键生长期的水汽含量变化特征进行分析。??图３．４是不同生长期相对湿度逐小时变化曲线，幼苗期＆发根缓苗期的最低相对湿??度为６１．８％，最高相对湿度为９５．８％，平均相对湿度为８７．９％，昼夜湿度差较大，整??体变化稳定；开花期＆分根结薯期的最低相对湿度为４２．２?％，．最高相对湿度为??９６．０％，平均相对湿度为７６．７?％，昼夜湿度差最大，较为适宜作物生长；结荚期＆茎叶??成长期的最低相对湿度为５５．７?％，最高相对湿度为９６．４?％，平均相对湿度为８９．２?％，??长期旱情造成了高温高湿，抑制植物的蒸腾作用，对花生和红薯发育不利；饱果成熟??期＆薯块肥大期的最低相对湿度为６４．３?％，．最高相对湿度为９４．６?％，平均相对湿度为??８８．３％，高温高湿依然严重，但昼夜湿度差较大，作物生长条件得到改善。??３０??


本文编号：3374076