一种提高区域干湿度模拟效果的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高区域干湿度模拟效果的方法，该方法包括如下步骤：收集研究区内各站点的月值气象数据以及研究区内的净长波辐射数据，利用至少两种总辐射校正方法分别计算总辐射模拟值，将所有总辐射模拟值分别与总辐射观测值对比，判断出准确性最高的总辐射校正方法；利用不同的净长波辐射计算方法计算净长波辐射值，然后判断出准确性最高的净长波辐射计算方法，计算净辐射的辐射校正式；利用辐射校正式计算最大可能蒸散，并利用最大可能蒸散计算干湿指数。相对于传统的FAO56模型计算方法，本发明专利技术通过对传统模型估算方法的修正提高了干湿度的模拟效果，扩大了模型估算方法的适用区域，使模型估算方法的准确性更高、可靠性更好。

Method for improving simulation effect of regional dry humidity

The invention discloses a method for improving the simulation effect of regional dry humidity, the method comprises the following steps: the value of meteorological data in the study area and the net longwave radiation data collected on the site within the area, correction method using at least two of total radiation were calculated total radiation simulation value, all the general radiation simulation value respectively, and the total radiation observation comparison, determine the total radiation correction method for maximum accuracy; using different net longwave radiation calculation method to calculate the net longwave radiation value, and then determine the highest accuracy calculation method of net long wave radiation, the official school radiation calculation of net radiation; formal calculation of the maximum potential evapotranspiration by using the radiation school, and calculate the dry the maximum potential evapotranspiration index. Compared with the calculation method of the traditional FAO56 model, the modified estimation method of traditional model improves the simulation effect of humidity, expanding the applicable region model estimation method, the accuracy of the model estimation method has higher reliability, better.

【技术实现步骤摘要】
一种提高区域干湿度模拟效果的方法
本专利技术涉及气候要素计算
，更为具体来说，本专利技术是一种提高区域干湿度模拟效果的方法。
技术介绍
作为气候的组成要素之一，干湿状况对自然环境的空间分布起着重要作用。区域的干湿状况用干燥度或湿润指数来表征，前者是最大可能蒸散与降水的比值，后者相反，统称为干湿指数(Aridity/Humidityindex)。其中，最大可能蒸散(ETo)又称为潜在蒸散或者参考作物蒸散，是在水分充足的情况下地表蒸发、植被蒸腾的和。传统的ETo测算主要有三种途径：蒸渗仪测定、蒸发皿估测以及模型估算。试验测量ETo常缺乏准确性，且数据仅在局部实验地区提供，因此国际上ETo普遍由模型估算而来。估算ETo的模型可达几十种，主要分为四类：以温度为基础的模型，以辐射为基础的模型，以空气饱和差为基础的模型和综合模型。其中，综合模型在理论上有健全依据并在实践上经过广泛检验，被认为是比较好的方法。由Penman模型发展为FAO56模型，然后对FAO56模型进行修订或修正，比如，方法的修订、左大康的修正等等。但是，传统的模型估算方法没有对长波辐射进行修正，从而导致ETo的估算并不准确，干湿指数也不准确。特别地，对于某些区域，比如，在我国，传统的模型估算方法对于干湿度的模拟效果较差。因此，如何针对不同的区域而提高干湿度的模拟效果、如何使干湿度模拟方法适用于不同地区，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和研究的重点。
技术实现思路
为解决传统的模型估算方法对干湿度模拟效果差、适用区域范围局限等问题，本专利技术公开了一种提高区域干湿度模拟效果的方法，通过对传统模型的修正，提高了模型估算方法的准确性和可靠性；特别地，本专利技术以FAO56模型为基础，根据我国实测辐射资料对模型辐射项进行校正，填补过去研究中对模型净长波辐射校正的空白，得出适合我国的计算参考作物蒸散量的辐射项经验系数，使模型结果能更好地表示我国特定自然环境下的最大可能蒸散，进而提高中国干湿度模拟效果。为实现上述的技术目的，本专利技术公开了一种提高区域干湿度模拟效果的方法，该方法包括如下步骤，步骤1，收集研究区内各站点的月值气象数据以及研究区内的净长波辐射数据；步骤2，基于总辐射模型和步骤1中收集的月值气象数据，利用至少两种总辐射校正方法分别计算总辐射模拟值；步骤3，基于步骤1中收集的月值气象数据中的总辐射观测值，将步骤2中的所有总辐射模拟值分别与总辐射观测值对比，判断出准确性最高的总辐射校正方法；步骤4，基于步骤1中收集的月值气象数据，利用不同的净长波辐射计算方法计算净长波辐射值；步骤5，将步骤4中的所有净长波辐射值分别与步骤1中收集的净长波辐射数据对比，判断出准确性最高的净长波辐射计算方法；步骤6，利用步骤3判断出的总辐射校正方法和步骤5中判断出的净长波辐射计算方法得到用于计算净辐射的辐射校正式；步骤7，利用步骤6中的辐射校正式计算最大可能蒸散，并利用最大可能蒸散计算干湿指数。本专利技术创新地将总辐射校正和净长波辐射结合，从而得到用于计算净辐射的辐射校正式，最终计算出最大可能蒸散和干湿指数。本专利技术考虑的气候因素较全面，因而本专利技术能够较好地模拟出区域干湿度，本专利技术具有模拟效果好、可靠性高、适用范围广等突出优点。进一步地，步骤1中，所述月值气象数据包括日照时数n[hour]、可照时数N[hour]、总辐射Rs[MJ·m-2·day-1]、晴天总辐射Rso[MJ·m-2·day-1]、天文辐射Ra[MJ·m-2·day-1]、最高温度Tx,k[K]、最低温度Tn,k[K]、实际水汽压ea[kPa]、降水量P[mm]。进一步地，步骤2中，所述总辐射模型为FAO模型中的总辐射模型，即总辐射模拟值其中，a、b均为经验系数；所述至少两种总辐射校正方法包括：(一)所有站点及所有月份的a、b分别取FAO56模型的0.25和0.5，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,fao；(二)所有站点及所有月份的a、b分别取0.248和0.752，总辐射模拟值记为Rs,f；(三)所有站点及所有月份的a或b一致，由回归站点的Rs/Rso与n/N进行线性回归得到，总辐射模拟值记为Rs,rso；均匀分布于研究区的70％的站点为回归站点；(四)所有站点及所有月份的a或b一致，由回归站点的Rs/Ra与n/N进行线性回归得到，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,ra；(五)所有站点的经验系数一致，但每个月采用一个a、b，由所有回归站点平均的当月Rs/Rso与n/N进行线性回归得到，总辐射模拟值记为Rs,rsom；(六)所有站点的经验系数一致，但每个月采用一个a、b，由所有回归站点平均的当月实测Rs/Ra与n/N进行线性回归得到，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,ram；(七)所有月份的经验系数一致，但每个站点采用一个a、b，由回归站点的Rs/Ra与n/N进行逐站点线性回归后内插到验证站点得到，总辐射模拟值记为Rs,rsos；(八)所有月份的经验系数一致，但每个站点采用一个a、b，由回归站点的Rs/Ra与n/N进行逐站点线性回归后内插到验证站点得到，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,ras。进一步地，步骤3中，将步骤2中的八种总辐射模拟值分别与步骤1中收集的总辐射观测值对比，利用相关系数、误差以及散点图的方式判断出准确性最高的总辐射校正方法。进一步地，步骤4中，所述不同的净长波辐射计算方法包括利用Penman、FAO24和FAO56三种模型计算的方法，所述净长波辐射值分别为：其中，σ为Stefan-Boltzmann常数。进一步地，步骤5中，将步骤4中的三种净长波辐射值分别与步骤1中收集的净长波辐射数据对比，判断出取最能反映实测值大小及空间分布的净长波辐射计算方法。进一步地，步骤6中，所述辐射校正式为：进一步地，步骤7中，将步骤6中的辐射校正式代入最大可能蒸散ET。的计算公式所述干湿指数Ia＝ETO/P；其中，Δ为饱和水汽压曲线斜率[kPa·℃-1]，T为日平均温度[℃]，Rn为净辐射[MJ·m-2·day-1]，G为土壤热通量[MJ·m-2·day-1]，γ为干湿常数[kPa·℃-1]，U2为2米高处的风速[m·s-1]，ea为实际水汽压[kPa]，es为某时段的平均饱和水汽压[kPa]。进一步地，为进一步正式本专利技术的准确性和可靠性，该方法还包括如下步骤，步骤8，将步骤7中得到的干湿指数与研究区其他表征干湿状况的指标进行对比验证。进一步地，均匀分布于研究区内的70％的回归站点之外的30％站点为验证站点。本专利技术的有益效果为：相对于传统的FAO56模型，本专利技术通过对传统模型估算方法的修正提高了干湿度的模拟效果，扩大了模型估算方法的适用区域，使模型估算方法的准确性更高、可靠性更好。特别地，本专利技术能有效提高对中国辐射的模拟能力，进而确定出符合中国辐射特征的最大可能蒸散模型，从而能更合理地表征中国干湿状况。附图说明图1为本专利技术提高区域干湿度模拟效果的方法的流程示意图。图2为不同计算方法与实测总辐射值的RMSE的月变化。图3为不同计算方法与实测总辐射值的MBE的月变化。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术提高区域干湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高区域干湿度模拟效果的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，步骤1，收集研究区内各站点的月值气象数据以及研究区内的净长波辐射数据；步骤2，基于总辐射模型和步骤1中收集的月值气象数据，利用至少两种总辐射校正方法分别计算总辐射模拟值；步骤3，基于步骤1中收集的月值气象数据中的总辐射观测值，将步骤2中的所有总辐射模拟值分别与总辐射观测值对比，判断出准确性最高的总辐射校正方法；步骤4，基于步骤1中收集的月值气象数据，利用不同的净长波辐射计算方法计算净长波辐射值；步骤5，将步骤4中的所有净长波辐射值分别与步骤1中收集的净长波辐射数据对比，判断出准确性最高的净长波辐射计算方法；步骤6，利用步骤3判断出的总辐射校正方法和步骤5中判断出的净长波辐射计算方法得到用于计算净辐射的辐射校正式；步骤7，利用步骤6中的辐射校正式计算最大可能蒸散，并利用最大可能蒸散计算干湿指数。

【技术特征摘要】
1.一种提高区域干湿度模拟效果的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，步骤1，收集研究区内各站点的月值气象数据以及研究区内的净长波辐射数据；步骤2，基于总辐射模型和步骤1中收集的月值气象数据，利用至少两种总辐射校正方法分别计算总辐射模拟值；步骤3，基于步骤1中收集的月值气象数据中的总辐射观测值，将步骤2中的所有总辐射模拟值分别与总辐射观测值对比，判断出准确性最高的总辐射校正方法；步骤4，基于步骤1中收集的月值气象数据，利用不同的净长波辐射计算方法计算净长波辐射值；步骤5，将步骤4中的所有净长波辐射值分别与步骤1中收集的净长波辐射数据对比，判断出准确性最高的净长波辐射计算方法；步骤6，利用步骤3判断出的总辐射校正方法和步骤5中判断出的净长波辐射计算方法得到用于计算净辐射的辐射校正式；步骤7，利用步骤6中的辐射校正式计算最大可能蒸散，并利用最大可能蒸散计算干湿指数。2.根据权利要求1所述的提高区域干湿度模拟效果的方法，其特征在于：步骤1中，所述月值气象数据包括日照时数n[hour]、可照时数N[hour]、总辐射Rs[MJ·m-2·day-1]、晴天总辐射Rso[MJ·m-2·day-1]、天文辐射Ra[MJ·m-2·day-1]、最高温度Tx,k[K]、最低温度Tn,k[K]、实际水汽压ea[kPa]、降水量P[mm]。3.根据权利要求2所述的提高区域干湿度模拟效果的方法，其特征在于：步骤2中，所述总辐射模型为FAO模型中的总辐射模型，即总辐射模拟值其中，a、b均为经验系数；所述至少两种总辐射校正方法包括：(一)所有站点及所有月份的a、b分别取FAO56模型的0.25和0.5，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,fao；(二)所有站点及所有月份的a、b分别取0.248和0.752，总辐射模拟值记为Rs,f；(三)所有站点及所有月份的a或b一致，由回归站点的Rs/Rso与n/N进行线性回归得到，总辐射模拟值记为Rs,rso；均匀分布于研究区的70％的站点为回归站点；(四)所有站点及所有月份的a或b一致，由回归站点的Rs/Ra与n/N进行线性回归得到，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,ra；(五)所有站点的经验系数一致，但每个月采用一个a、b，由所有回归站点平均的当月Rs/Rso与n/N进行线性回归得到，总辐射模拟值记为Rs,rsom；(六)所有站点的经验系数一致，但每个月采用一个a、b，由所有回归站点平均的当月实测Rs/Ra与n/N进行线性回归得到，使天文辐射Ra替代晴天总辐射Rso，总辐射模拟值记为Rs,ram；(七)所有月份的经验系数一致，但每个站点采用一个a、b，由回归站点的Rs/Ra与n/N进行逐站点线性回归后内...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹云鹤，吴绍洪，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11