东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅳ)——均生函数预测方法

均生函数预测方法是开展环境要素变化趋势预测的有效方法之一。通过对东北地区玉米热量指数的分析,建立了热量指数时间变化趋势的均生函数预测模型,各模型预测的平均精度基本都达到95%以上,与逐步回归统计模型一致,但普遍要好于GM(1,1)模型,同样可以应用该模型的预测结果指导农业生产。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅲ)——GM(1,1)预测方法

GM(1,1)是开展时间序列环境要素变化趋势预测的有效方法之一。通过对东北地区玉米热量指数的分析,建立了热量指数时间变化趋势的GM(1,1)预测模型,各模型的平均预测精度虽低于逐步回归统计模型,但也都达91%以上,可以应用该模型的预测结果指导农业生产。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅰ)——热量指数与玉米产量

利用东北地区典型站点1961-2005年气象资料和东北3省1961-2005年玉米产量资料,计算分析了东北不同地区玉米热量指数的变化趋势以及与产量的关系。结果表明：受气候变暖的影响,辽宁省热量指数出现下降的趋势,而吉林省和黑龙江省的热量指数出现显著升高的趋势,气候变暖对吉林省和黑龙江省玉米生产有有利的影响。热量指数较好地反映了玉米产量与环境温度的相关关系。因此,可通过对玉米热量指数的预测进行农作物低温冷害预测,为农业生产防灾减灾提供决策依据。     

东北地区水稻热量指数预测模型

利用1961-2000年的逐月气温资料,计算了东北地区3省和全区水稻的热量指数.通过对热量指数和大气环流资料的统计分析,建立了6个预测水稻热量指数的预测模型和1个集成模型,各模型都能较好地预测东北地区各省及全区的水稻生长发育期间的热量状况.检验结果表明,所有模型的准确率较高,且稳定性较好.7个模型预测辽宁省、黑龙江省、吉林省和全区水稻热量指数的平均准确率都在90%以上,其中辽宁省的准确率最高,都在97%以上,预测效果最好,黑龙江省的平均准确率最小,但也都在91%以上.从不同类型的模型来看,集成模型的预测效果最好,准确率最高.     

基于多种预测模型的玉米低温冷害预测集成模型

引入大气环流特征量因子、500hPa高度场因子、太平洋海温因子以及预报量本身的均值周期因子等四类因子的低温冷害预测子模型来建立玉米低温冷害预测集成模型。利用该集成模型预报下一年温度等级时，将上一年的实况资料输入预测模型，滚动预测，克服了统计模型预报时效短的缺点，且试报准确性高，无错报。     

近50年东北地区春玉米干旱的时空演变特征

利用东北地区70个气象站点1960-2007年间的逐日气象资料,计算了作物水分亏缺指数(CWDI)并划分了干旱等级;利用ArcGIS软件,绘制了东北地区春玉米种植区的干旱等级时空分布图,对各个年代和生育期的玉米干旱灾害时空分布特征和演变趋势进行了分析。结果表明:在春玉米生长季内,玉米的需水量与降水量均呈现先增加后减少的变化趋势7,月下旬达到峰值,在4-6月和9月份水分亏缺指数(CWDI)值较高,易引起玉米发生干旱。     

东北玉米低温冷害监测预测系统——在黑龙江省的应用

利用东北玉米低温冷害监测预测系统预测分析了黑龙江省1971-2006年各年热量年型,计算了哈尔滨市1984-2006年玉米抽雄期的冷害发生概率,同时采用以5-9月平均温度和的距平作为低温冷害指标的方法计算了1971-2006年低温冷害的发生状况.结果显示,上述两种方法计算得到的低温冷害的年份与历史实况基本相符.通过对比分析发现,有81%的年份两种方法计算的结果一致,且在低温年玉米抽雄期的冷害发生概率均较大,说明东北玉米低温冷害监测预测系统在黑龙江省的应用效果较好,可为防灾减灾提供科学参考.     

基于作物水分亏缺指数的吉林省玉米不同生育时段干旱特征分析

利用吉林省1961-2015年46个气象站的逐日气象数据,结合Penman-Monteith方程,计算玉米生育期逐旬需水量(Et_c)、降水量以及作物水分亏缺指数(CWDI),根据干旱等级指标计算逐旬不同等级干旱频率、平均干旱强度以及干旱风险指数,并分析其空间分布和时间变化特征。结果表明:从玉米生长季水分供需状况看,西部地区整个玉米生长季水分亏缺最严重,玉米易遭受干旱威胁,中部发生干旱的威胁次于西部地区,东部发生干旱的威胁最小。西部地区干旱发生频率最高,其次是中部,东部地区干旱发生频率最低,平均干旱强度和干旱风险指数与此有相同的分布特征。各等级干旱基本上是在玉米生长的前期和后期发生频率较高,而在玉米生长的关键期,发生频率相对较小。除个别情况,各时段基本是轻旱发生频率最高,其次是中旱,而重旱发生频率较低,特旱发生频率最低。代表站各时段水分亏缺指数年际变化基本是中前期呈减少趋势,中后期呈增加趋势。不同时段各等级风险区空间分布也存在差异。     

东北地区玉米冷害预测评估模型改进研究

考虑到东北气候变暖和玉米种植范围扩大的事实，利用大量的长期观测资料，详细分析了东北玉米模型作物发育参数的时空变异特点，进行了玉米模型发育参数的区域划分，得到了反映发育特性的晚熟、偏晚熟、中熟、中早熟和早熟5个品种的熟性类型区。改进了模型发育参数，采用以年代平均发育期间累积CHU为指标的变化的发育参数，克服了气候变暖对发育参数的影响，取得了较好的模拟效果。根据作物生育过程的前后连续性和气象条件影响的复杂多样性，建立了考虑抽雄期延迟、抽雄以后热量条件和储存器官干重变化的动态、综合冷害指标，取得了有益的进展。改进后的模型和冷害指标对东北地区玉米延迟性冷害的历史拟合准确率达到95．6％，技巧评分89．5％，较原有单一指标对冷害的历史拟合率和预报检验效果有明显的改善，可应用于东北区域玉米冷害的预测和评估。     

不同气候带典型区域水稻产量主控气候因子分析及预测

气候变化对粮食生产的影响存在区域差异,水稻是主要粮食作物,研究不同气候带水稻产量与主要气候因子的关系对区域粮食生产具有重要的理论和实际意义。本文基于灰色系统方法,以我国福建省、江苏省和黑龙江省为典型研究区域,分析亚热带、亚热带与暖温带的过度地带及暖温带三个气候带的近30年(1986—2015年)水稻生长季气候变化与水稻产量的关系,并预测其未来产量变化趋势。结果表明,近30年水稻生长季内福建省及江苏省区域气候变化总体呈现暖干化趋势,黑龙江省呈现变暖,而相对湿度无明显变化。各研究区降水量和温度与水稻产量的相关性显著,其中福建省和黑龙江省的水稻产量与降水量相关性最强,而江苏省水稻产量则与平均气温相关性最强。基于ARIMA模型预测,未来5年三个研究区的水稻产量均呈增产趋势,且增产较为平稳。     

近55 a吉林中西部玉米生长季旱涝时空特征分析

玉米是吉林中西部地区的主要粮食作物,明确该地区玉米旱涝灾害的时空变化特征,有利于该区域制定防灾减灾应对措施。本文采用M-K突变检验法、线性趋势分析法和IDW反距离加权法,基于水分盈亏指数(CSWDI)和旱涝等级,揭示吉林中西部地区近55 a玉米生长季旱涝时空分布特征。结果表明:玉米需水量和有效降水量在抽雄-乳熟期最大;出苗-拔节期水分盈亏指数区域性差异最大,旱涝交替现象最为频繁;中旱及以上频率分布空间上趋于一致,均为由吉林西部向中部递减;出苗-拔节期,中涝及以上频率分布具有明显的区域性,其频率值范围在0~15%之间,由吉林西部向中部递增,其余三个生育期,中涝及以上频率值较低。纵观整个生长季,吉林中西部地区玉米更易受旱灾的影响。     

近40a黄淮海地区夏玉米生长季干旱时空特征分析

干旱是制约黄淮海地区夏玉米产量稳定的主要农业气象灾害,明确粮食主产区农业干旱发生的演变规律,对于采取有效的防灾减灾对策意义重大。基于作物水分亏缺指数和夏玉米干旱等级指标,分析了黄淮海地区近40a夏玉米生长季干旱的时空变化规律。结果表明:夏玉米各生育阶段间比较,播种-出苗期水分亏缺指数和干旱发生概率最大。除播种-出苗期外,随着干旱等级的升高,干旱发生概率逐渐降低,但播种-出苗期则以特旱等级发生概率最大;各阶段水分亏缺指数无明显的时间变化趋势,但年际间波动较大,特别是夏玉米生长中后期,1997年是近40a干旱发生最为严重的年份,不仅干旱持续时间长,且发生范围也最大;水分亏缺指数空间分布范围在年代际间存在"缩小-增大-缩小"的变化规律,从各年代干旱等级及其分布范围看,1991-2000年干旱最严重,2001-2010年有所减轻。夏玉米各阶段水分亏缺指数及各等级干旱发生概率基本呈现为由东南向西北逐渐增大的变化趋势,河北大部、河南西部和北部以及山东的中西部地区是各阶段干旱概率的高值区。由于年际间的波动在增大,黄淮海地区夏玉米生长中后期极端干旱灾害发生的可能性较大,北部及西部地区更是干旱灾害的高发区,生产中仍需加强对干旱灾害的预测预报及防御工作。     

火灾定量预测方法研究

应用预测学原理，对火灾定量预测方法进行了探讨，建立了一套适应不同火灾历史统计特点的平滑预测模型：滑动平均预测模型和指数平滑预测模型；考虑火灾事故的季节性变化，建立了季节性平滑预测模型。应用二重指数平滑预测模型和季节性平滑预测模型，对荆州地区１９９３￣１９９４年的火灾统计资料进行分析和预测，结果表明该地区今后的火灾发生呈上升趋势，提请有关部门注意防火安全。     

基于最优权重联合模型的滑坡位移预测研究

在对联合预测模型的权重研究基础上,依托沪瑞高速公路贵州段晴隆滑坡的监测资料,首先建立了该滑坡位移预测的3个非线性预测模型:支持向量机模型、指数平滑模型、GM(1,1)模型;根据各模型训练结果,然后引入准确性矩阵,得到各单模型的权重,建立多模型联合预测模型,解决多模型预测结果取舍和可靠性评判问题。将联合模型与各单一模型的预测结果对比分析得出:联合模型的预测精度高于任何单一模型的预测精度。因此,运用最优权重联合模型能有效地提高滑坡预测预报精度。     

基于BIM信息模型的三维滑坡地质灾害预测方法

由于传统方法在预测滑坡地质灾害精度较低,基于此,该文提出基于BIM信息模型的三维滑坡地质灾害预测方法。引入了BIM信息模型的框架,通过最优权重值的确定,完成了三维滑坡地质灾害预测数据的预处理;在BIM信息模型的背景下,利用随机差分方程建立了预测数据之间的依赖关系,通过建立预测序列的数学模型,得到了地质灾害预测的目标函数,完成基于BIM的预测序列模型的构建;通过三维滑坡地质灾害预测算法设计,实现了基于BIM信息模型的三维滑坡地质灾害预测。     

东北地区玉米低温冷害规律研究

以东北地区10 km×10 km的气象要素插值资料以及作物发育期资料为基础,通过计算每个网格点上热量指数和热量指数临界值,得到每个网格点上低温冷害指标值。在此基础上对低温冷害指标进行经验正交分解和小波分析,得到其时空变化规律及多时间尺度特征。玉米冷害3个空间分布型时间系数的分析表明,东北地区玉米低温冷害存在如下规律:第1模态在1971-1992年,呈现准8 a的周期变化规律,第2模态没有呈现很好的周期性规律,第3模态在1963-1974年,呈现准2a的周期变化规律。热量指数变异系数低值区主要分布在平原地区,中值区和高值区主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山地区以及吉林省白城市沙地,山地和沙地的变异系数要高于平原地区。     

玉米延迟型低温冷害的动态监测

利用东北3省51个气象站1961—2000年的资科分析了玉米延迟型低温冷害出现的频率，以及各发育期的进程与低温冷害的关系。结果表明：在低温冷害年，苗期、七叶期、抽雄期和成熟期拖后大于等于5天发生低温冷害的可能性分别为75％，89％，92％和100％。通过分析多年的分期播种资科，分别给出了播种到出苗、出苗到抽雄、抽雄到成熟的指标。根据这些热量指标和推算出的玉米的发育进程对其进行了动态监测，利用作物生长动态统计模型和生长动力模型进行了玉米生长量的计算，通过与高温年和正常年进行比较，即可对玉米生长量进行监测。     

东北地区近50年农作物生长季干旱趋势研究

采用Penman-Monteith模型计算了东北三省72个台站1960-2008年生长季的潜在蒸散量,进而计算了潜在蒸散量与降水量的比值,得到各站生长季干燥度。东北三省1960-2008年生长季干燥度总体上表现出从西南向东北方向逐渐减小的变化特征,大值区位于辽西地区,小值区位于黑龙江省北部。东北区生长季降水量与潜在蒸散量相当;东北南部生长季略干,东北北部较为湿润。东北地区生长季干燥度近50年增加趋势通过显著性检验;东北地区干燥度序列在1996年发生了突变。东北三省1973年以来干旱绝收面积、成灾面积占旱作农作物播种面积比例的增加趋势均通过了显著性检验。以1996年为分界点,1997-2007年成灾面积、绝收面积占旱作农作物播种面积比例分别是1973-1996年均值的1.99倍和5.58倍,上升幅度非常明显。从而证明了采用Penman-Monteith模型得到的干燥度公式来评价东北地区生长季干旱是符合实际的。     

基于集成学习的结构地震动响应预测方法研究∗

为获取建筑结构在地震过程中的位移响应,解决结构主动控制中的时滞问题,使用集成学习方法预测结构位移响应。提出了一套适用于结构地震动响应预测的集成学习模型,使用不同的神经网络和损失函数组合作为基学习器,在此基础上使用全连接网络构建二级学习器,得到最终预测模型。模型使用双向地震动加速度和结构位移响应作为输入,预测短期的结构位移响应;结构位移响应可实现多步预测,进行动态化输出。将该框架应用于某钢框架结构,进行数值实验,结果表明,集成后的模型预测结果要优于单一模型的预测结果,所有模型都表现出预测误差随着预测时间的增加而增加的规律。模型的预测随着地震过程在同步进行,当模型预测值第一次达到某一阈值时,则将预测结果反馈到主动控制系统中,提前进行结构振动控制,而不必等待位移传感器采集到真实的响应数据,从而减小甚至避免主动控制中时滞问题的影响。     

干旱遥感监测方法研究应用进展

严重、频繁的干旱已经成为世界范围内最为严重的气候灾害之一,它直接阻碍了社会经济的可持续发展.开展干旱的监测、预测与评估研究,具有重大现实意义.首先回顾了国内外的研究动态,介绍了几种干旱遥感监测指数的原理、方法以及适用范围,重点阐述了EOS/MODIS数据的计算模型的应用,并对各种干旱监测指数存在的问题以及干旱监测的发展趋势进行了探讨.