3942【宋老师17207】多尺度气象干旱与土壤相对湿度的关系研究_中尺度气象学课后习题
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多尺度气象干旱与土壤相对湿度的关系研究
摘要：本篇文章的一个核心主题是研究前期气象干旱与后期土地湿度之间的关系。为了使研究具有普遍性，本文选取了我国五个不同地区作为研究对象，其中包括了两淮、江汉、东北、华北、西北和西南等地区。通过多元线性回归方法，我们得出了不同区域的不同时间尺度气象干旱指数和土壤相对湿度的关系。春天东北地区秋末冬初降水量较大，所以受前5—6个月的影响更明显，其余地区受影响最明显的是前1—2个月的大气水分。夏季，各个区域之间差别不明显，都是受前1—2个月的大气水分影响明显。秋季，除了东北地区以外的其他地区都是受前1—2个月的大气水分影响明显，东北地区前2—4个月大气水分含量较少，所以受影响更明显。
关键词：前期干旱；土壤湿度；相对关系；预测
一、实验区域及方法
（一）实验地区
实验地区需兼顾重要产粮区和易发生干旱灾害两个条件，为了避免特殊性对结果造成的影响，本文选取了东北、华北、江淮黄淮、西北、西南五个地区中的多个气象站作为研究对象。以这些地区研究的结果作参考可基本推广至全国。
（二）调查资料
本文章中采用的不同区域降水量的数据来源是国家气象中心所提供的，文章选取了1970—2011年的逐日降水量并进行了比对。土壤数据则是根据不同地区各个气象站提供1970—2011年的资料整理而得。经比对，发现20cm的厚度的土层为最佳研究对象。
（三）研究方法
降水指数（SPI）和相对湿润度指数（MI）代表了降水量与蒸散量对干旱的影响。其中降水指数采用的是分布概率的方法，最后的干旱等级是由标准降水量概率分布来划分的。相对湿润指数是为了让人们理解降水与蒸发之间的关系。为进一步探究气象干旱，我们还选取了权重平均降水指数（WAP）作为研究方法之一，基于以上指数，我们可以建立一种绝对估计偏差评定土壤湿度的回归模型并通过拟合率的高低进行研究。
二、研究结果
（一）气象干旱与土壤湿度之间的相关性
我们计算了Pearson（每个月后灌溉的每旬的土壤相对湿度和不同时间下的干旱指数序列）相关系数，选取了前30d、前60d、前90d等的干旱指数和SPI30、SPI60、SPI90等的降水指数和MI30、MI60的湿润指数作为计算数据。通过这些指数可以讨论土壤湿度与大气中水分含量的相关性。
（二）不同季节的差异性
1、春季：东北地区是温带季风气候，上一年的降水量秋末冬初较集中，所以，前5—6个月的大气水分对20cm的土地墒情有着巨大的影响。上一年土壤中被封冻的降水越多，第二年土壤的湿润度就越大，同时，适合耕种的土层由于有冻土层的覆盖而保护的更完好，更适合来年的耕种。通过相关数据计算得出，与东北地区土地墒情相关性最高的是SPI360，所以，长时间的降水比短时间的降水对春季的土壤墒情影响大。对西北地区春季土壤墒情影响最大的是前两个月的降水。华北地区春季气温回升快，土壤水分蒸发量大，所以土壤的墒情情况不好。西南地区与WAP60相关性最高，表示对土壤湿度影响最大的是前1—2个月的干旱情况。黄淮、江淮和江汉地区春季与西南地区的情况类似。
2、夏季：全国各个区域基本上都是夏季降水集中且丰富，土地墒情与干旱指数SPI30、WAP60相关性最高，表明前1—2个月的降水及干旱情况对土壤湿度的影响更显著，如果前一个月的普遍温度都很高的话，很有可能造成后期的干旱现象。
3、秋季：与东北地区秋季土壤湿度密切相关的是SPI90，这表示夏季的降水对秋季的土壤影响最大且持续，前2—4个月是秋季土壤的关键时期。通过类似的分析，我们发现华北地区前1—2个月的大气水分对土壤影响大，如果水分过少，极易发生干旱现象。西北地区也是前两个月对土地墒情影响明显，西南、江淮、黄淮和江汉地区也都是前1—2个月的温度和大气水分对土地墒情影响明显。
三、总结
通过对不同地域干旱指数与土壤湿润指数的比对，我们得出了前期干旱与后期土壤墒情之间的关系。春季，前5—6个月对东北地区影响最大，而其他的地区都是受前1—2个月的影响。夏季，所有区域都是受前1—2个月的影响明显。秋季，除东北地区以外，剩下四个地区还是受前1—2个月的影响大，东北地区则是与前2—4个月的降水密切相关。
但本文也存在着不足之处，文章只是拿20cm的土层做了模型分析，其他深度的土层的土壤湿度研究与这次研究的结果会有不同。风速、日照时数、蒸发量这样的因素也应该考虑其中。参考文献
[1]马柱国，中国东部土壤湿度和气候变率的关系以及一个土壤湿度反演模式的建立.博士论文，北京，中国科学院大气物理研究所，2013,23-28.[2] GB/T 20481-2006, Claification of Meteorological Drought [S].Beijing :Standards Pre of China,2006:12-17.[GB/T 20481-2016,气象干旱等级[S].北京：中国标准出版社，2016:12-17.
