[發明專利]一種確定稻田溫室氣體通量與風速風向傾斜關系的方法

有效

• 申請號: 202010068736.8
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111259344B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王玉琳;汪靚;程浩淼;何成達;程吉林
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06Q50/02
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

1.一種確定稻田溫室氣體通量與風速風向傾斜關系的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)同時搜集或測量所需研究的稻田溫室氣體通量及風速風向的觀測值,記稻田溫室氣體通量數據為y₁,y₂,…,y_M；

確定某一方向為0度，某一旋轉方向為正方向；設置正北方向為0度，以逆時針方向旋轉為正方向；在觀測溫室氣體同時，觀測風向數據為s₁,s₂,…,s_M,風速數據為w₁,w₂,…,w_M，其中，M為通量數據的觀測個數，其不能小于50個，M≥50；

(2)將風向觀測值轉換為弧度計量單位；

(3)將溫室氣體通量與風向的傾斜周期函數進行周期回歸；

(4)計算溫室氣體通量與風向周期回歸方程結果間的周期殘差；

(5)計算溫室氣體通量周期殘差與風速間的線性回歸方程；

(6)整理得到稻田溫室氣體通量與風速風向傾斜關系方程；

(7)評估稻田溫室氣體通量的風向效應、風速效應以及傾斜效應強度；

所述步驟(2)具體包括以下步驟：

a確保所有的風向數據為[0°，360°)，不在此范圍內的風向角度通過加減360度的整數倍，將其轉換到此范圍內；經過此轉換的風向角仍記為s₁,s₂,…,s_M；

b.通過公式將風向角轉為弧度制，轉換結果記為d₁,d₂,…,d_M；

所述步驟(3)具體包括以下步驟：

a.將觀測到的稻田溫室氣體通量值y₁,y₂,…,y_M,與其同時觀測到的風向角d₁,d₂,…,d_M，代入下面的傾斜回歸方程，估計其中的未知參數λ₀，λ₁，β，α

Y＝λ₀+λ₁cos[(ωd-β)+αcos(ωd-β)] (1)

其中，ω與風向角的周期有關，定為1；此外，α有取值范圍，

b.注意方程(1)是非線性的回歸方程，且無法轉化為線性的回歸方程；求解該方程參數用擬牛頓法；

所述步驟(4)具體包括以下步驟：

a.將d_i,i＝1,2,3,…,M分別代入方程(1)，得到溫室氣體通量傾斜周期回歸方程的結果r_i,i＝1,2,…,M；

b.將y_i-r_i,i＝1,2,…,M得到M個周期殘差ε_i,i＝1,2,…,M；

所述步驟(5)具體包括以下步驟：

以ε_i,i＝1,2,…,M為因變量，以ε_i,i＝1,2,…,M對應風速w₁,w₂,…,w_M為自變量用極大似然法估計方程(2)中的系數c和λ_w：

ε＝cw+λ_w (2)；

所述步驟(6)具體包括以下步驟：

根據方程(1)和方程(2)的結果，整理得到對應于溫室氣體通量周期和趨勢的統一方程為

Y_d,w＝λ₁cos[(ωd-β)+αcos(ωd-β)]+cw+λ₀+λ_w (3)

Y_d,w代表風向為d風速為w的溫室氣體通量預測值；

所述步驟(7)具體包括以下步驟：

a.c代表了風速對稻田溫室氣體通量的效應強度，即風速效應強度；

b.λ₁是風向效應強度；

c.α是風向的傾斜效應強度，若α大于0則溫室氣體通量向左傾斜，即偏北風時通量大；若α小于0則相反；若α等于0則溫室氣體通量無傾斜效應，即傾斜效應強度為0。