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基于大气降水的华北地区土壤湿度预测模型

王珊珊 韩丽娟 崔恒建 杨华

王珊珊, 韩丽娟, 崔恒建, 等. 基于大气降水的华北地区土壤湿度预测模型. 应用气象学报, 2011, 22(4): 445-452..
引用本文: 王珊珊, 韩丽娟, 崔恒建, 等. 基于大气降水的华北地区土壤湿度预测模型. 应用气象学报, 2011, 22(4): 445-452.
Wang Shanshan, Han Lijuan, Cui Hengjian, et al. The soil moisture predictive model based on the precipitation in North China. J Appl Meteor Sci, 2011, 22(4): 445-452.
Citation: Wang Shanshan, Han Lijuan, Cui Hengjian, et al. The soil moisture predictive model based on the precipitation in North China. J Appl Meteor Sci, 2011, 22(4): 445-452.

基于大气降水的华北地区土壤湿度预测模型

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40901170

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106027

十一五科技支撑项目 2006BAD04B04

详细信息
    通信作者:

    王珊珊, E-mail:ssw@mail.bnu.edu.cn

The Soil Moisture Predictive Model Based on the Precipitation in North China

  • 摘要: 基于引入随机变量的机理性模型方法,利用华北地区2000—2008年气象台站观测数据,以大气降水为随机变量,并考虑其延迟效应,利用回归方法建立了预测时效为1旬的土壤相对湿度预测模型。利用预测率和干旱等级预报精度两个评价指标,结合2009年土壤湿度实际观测数据,验证了预测模型预报率均在90%以上,绝大部分站点的干旱等级预报精度均在70%以上,得出该预测模型在华北地区应用的合理性,从而建立了一套客观、动态的土壤湿度预测方法,有利于及时掌握农田旱情程度和分布,主动采取防旱、抗旱应对措施。
  • 图  1  涿州站10 cm和20 cm土壤相对湿度延迟效应对比结果

    Fig. 1  The delay effects of 10 cm and 20 cm soil moisture at Zhuozhou Station

    图  2  文登站10 cm和20 cm土壤相对湿度延迟效应对比结果

    Fig. 2  The delay effects of 10 cm and 20 cm soil moisture at Wendeng Station

    图  3  涿州站10 cm和20 cm土壤相对湿度拟合

    Fig. 3  The fitting figures of 10 cm and 20 cm soil moisture at Zhuozhou Station

    图  4  文登站10 cm和20 cm土壤相对湿度拟合

    Fig. 4  The fitting figures of 10 cm and 20 cm soil moisture at Wendeng Station

    图  5  2009年涿州站10 cm和20 cm土壤相对湿度预测结果

    Fig. 5  The forecasting figures of 10 cm and 20 cm soil moisture at Zhuozhou Station in 2009

    图  6  2009年文登站10 cm和20 cm土壤相对湿度预测结果

    Fig. 6  The forecasting figures of 10 cm and 20 cm soil moisture at Wendeng Station in 2009

    表  1  干旱分布等级标准

    Table  1  The rating criteria of drought distribution

    土壤相对湿度/% 干旱程度
    50~60 轻旱
    40~50 中旱
    30~40 重旱
    <30 特旱
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    表  2  华北地区10个站点参数拟合结果

    Table  2  The results of parameter fitting of ten stations in North China

    站名 土壤相对湿度 γ τ α0 α1 β1 β2 相关系数
    密云 w1
    w2
    0.60
    0.70
    50 32.9
    28.9
    0.44
    0.56
    1.43
    0.52
    -0.45
    -0.21
    0.70
    0.70
    宝坻 w1
    w2
    0.60
    0.80
    70 42.8
    43.5
    0.27
    0.41
    2.51
    0.28
    -0.57
    -0.12
    0.62
    0.56
    涿州 w1
    w2
    0.80
    0.95
    80 30.3
    31.2
    0.34
    0.38
    1.39
    1.55
    -0.19
    -0.07
    0.67
    0.65
    南阳 w1
    w2
    0.35
    0.70
    70 26.0
    19.4
    0.37
    0.60
    2.08
    0.56
    0.22
    0.00
    0.74
    0.80
    商丘 w1
    w2
    0.55
    0.60
    100 30.7
    34.0
    0.25
    0.29
    2.36
    1.68
    0.55
    0.49
    0.65
    0.70
    文登 w1
    w2
    0.45
    0.60
    100 26.1
    27.0
    0.18
    0.28
    6.00
    2.61
    1.06
    0.63
    0.67
    0.71
    胶州 w1
    w2
    0.65
    0.80
    70 33.0
    30.5
    0.36
    0.45
    1.77
    0.74
    0.51
    0.25
    0.76
    0.78
    安泽 w1
    w2
    0.60
    0.70
    100 20.3
    19.7
    0.47
    0.55
    2.65
    1.29
    0.02
    0.03
    0.79
    0.77
    长治 w1
    w2
    0.60
    0.90
    100 14.8
    21.1
    0.39
    0.49
    3.42
    0.66
    0.33
    0.20
    0.70
    0.64
    万荣 w1
    w2
    0.60
    0.70
    100 33.8
    34.5
    0.34
    0.42
    2.05
    0.98
    0.51
    0.35
    0.75
    0.72
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    表  3  华北地区10个站点土壤相对湿度预测结果

    Table  3  The soil moisture forecasting results of 10 stations in North China

    站点 w1预测率 w2预测率 w1等级预测率 w2等级预测率
    密云 0.98(0.97) 0.95(0.90) 0.80(0.70) 0.81(0.87)
    宝坻 0.95(0.90) 0.95(0.93) 0.95(0.73) 0.93(0.93)
    涿州 1.00(0.98) 0.98(0.95) 0.90(0.62) 0.95(0.62)
    南阳 1.00(1.00) 1.00(1.00) 0.64(0.55) 0.67(0.62)
    商丘 0.92(0.90) 0.93(0.89) 0.70(0.60) 0.84(0.56)
    文登 1.00(0.98) 1.00(0.95) 0.95(0.48) 0.98(0.55)
    胶州 1.00(1.00) 1.00(0.94) 1.00(0.97) 1.00(0.60)
    安泽 1.00(0.94) 1.00(0.93) 0.65(0.53) 0.63(0.44)
    长治 0.98(0.93) 1.00(0.95) 0.67(0.35) 0.67(0.48)
    万荣 0.98(0.93) 1.00(0.95) 0.74(0.38) 0.84(0.23)
    注:表 3为华北地区10个站点预测时效分别为1旬和2旬结果比较,其中括号内的数值表示对应站点预测时效为2旬的预测率或者干旱等级预报率。
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-09-27
  • 修回日期:  2011-04-26
  • 刊出日期:  2011-08-31

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