《渭河關中地區農田蒸散發耗水模擬及其變化歸因研究》是依託北京師範大學，由王會肖擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：渭河關中地區農田蒸散發耗水模擬及其變化歸因研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：王會肖
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
變化環境下的區域蒸散發估算及其變化歸因研究是當今水文科學領域的國際前沿。在氣候變化和人類活動雙重影響下，中國大部分流域的農田種植結構和用水方式發生了較大變化，農田蒸散發耗水時空演變也呈現新的規律，目前還缺乏成熟的區域蒸散發耗水變化歸因分析理論和方法體系。基於此，本項目擬選擇渭河流域關中農業耕作區，構建適合該區域的二層遙感蒸散發模型和考慮自然-人文複合過程的分散式水文模型；並以遙感蒸散發模型為觀測運算元、以水文模型為模型運算元構建蒸散發數據同化系統，結合地面實測數據對同化系統驗證、最佳化，獲得較高精度的區域農田蒸散發耗水過程；同時，考慮人類活動因子改進經典的氣候彈性係數法，定量歸因分析氣候變化和人類活動對農田蒸散發耗水的影響；通過探討上述區域農田蒸散發耗水模擬及其變化歸因方法的不確定性，實現揭示農田耗水時空演變規律以及受氣候變化影響的機制，為農業水資源高效利用和區域水資源可持續管理提供科學支撐。
結題摘要
蒸散發的準確估算和連續獲取是水文科學領域的研究難點，更是最佳化農業灌溉的有效依據，渭河流域位於乾旱半乾旱地區，流域內關中地區分布著九大灌區，承擔著陝西省近半數的糧食生產，灌溉用水的嚴重缺乏制約了區域經濟發展，因此，科學認識區域蒸散發耗水規律以提高農田用水效率是解決當地資源性缺水的有效途徑。 本項目以渭河流域為研究區，利用集合卡爾曼濾波算法，構建以MOD16為觀測運算元、以分散式水文模型為模型運算元的農田蒸散發數據同化系統，結合流域水文觀測資料及全球陸面蒸散發估算數據集(MTE)對同化系統進行驗證，獲得較高時空精度的區域農田蒸散發過程。首先，經檢驗MOD16數據的精度滿足要求，其與水量平衡要素ET的相關係數為0.72，均方根誤差為54 mm/a；與MTE數據相關係數0.92，均方根誤差14.81 mm/a，可以用作蒸散發數據同化系統的觀測運算元；其次，結合渭河流域地形、氣象水文以及土地利用等特點構建流域分散式水文模型（WHDM），通過與實測流量驗證，月過程效率係數、相關係數、水量平衡係數分別為0.768、0.895和1.030，模擬效果較好，作為同化系統的模型運算元；最後，藉助集合卡爾曼濾波同化算法，利用水文模型中的ET與土壤濕度的時間回響關係模組，建立蒸散發數據同化系統，模擬出時空連續的流域蒸散發過程。同化以後渭河流域ET日過程得到顯著最佳化，決定係數R2由0.27增加到0.81，均方根誤差由0.66降至0.30，月過程和年過程模擬精度也有所提高；典型子流域的ET日過程的決定係數R2由0.09增加至0.75，均方根誤差由0.88降至0.37，年過程平均相對誤差由13%降為9.6%；同時，同化結果修正了ET的空間分布，子流域蒸散發的數值分層明顯，改善了空間變異性，一定程度上反映了人類活動對農田蒸散發耗水的影響，提高了流域蒸散發模擬的精度。
