[發明專利]基于天氣發生器和作物模型的農業旱災動態風險評估方法

有效

• 申請號: 202111035374.3
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN113762768B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 呂娟;屈艷萍;王亞許;楊曉靜;高輝;蘇志誠;馬苗苗;張學君;姜波;張丹;廖麗莎
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

本發明公開了一種基于天氣發生器和作物模型的農業旱災動態風險評估方法。選用天氣發生器隨機模擬生成未來逐日氣象數據的大量樣本用來描述未來干旱發生的隨機不確定性；利用實測和隨機模擬氣象數據驅動作物模型，評估不同干旱情景下的作物產量損失；基于風險定義，構建期望產量損失率指標評估農業旱災動態風險。本發明可實現在作物生育期內按一定時間步長滾動評估或實時評估農業旱災動態風險。

技術領域

本發明屬于防旱減災技術領域，具體為一種基于天氣發生器和作物模型的農業旱災動態風險評估方法。

背景技術

目前，對于運用作物模型對農業旱災風險的評估主要有以下研究：王志強等發明了一種基于作物生長模型確定作物旱災自然脆弱性曲線的方法，該方法基于作物生長模型，建立和計算作物旱災致災強度指數，在水分充足和水分脅迫下模擬作物生長，計算水分脅迫下的作物產量損失率，通過模擬的大量樣本構建致災強度指數與產量損失率之間的邏輯曲線，獲得作物旱災脆弱性曲線，以此評估作物受旱時脆弱性。

賈慧聰等發明了一種基于作物生長模型的農業旱災風險評估方法，包括如下步驟：(1)建立EPIC作物生長模型。(2)基于步驟(1)建立的作物生長模型對農業旱災風險進行的評估，從致災因子危險性H評價、承災體脆弱性曲線Vc評價和風險性R評價三方面進行。該發明采用EPIC模型，并通過構建了“致災因子危險性H評價-承災體脆弱性曲線Vc評價-風險性R評價”的農業旱災風險評價的“H-Vc-R”系統概念模型，對作物旱災風險進行了全面可靠的評估。

總結目前的研究方法主要有以下幾方面不足：

1)目前的旱災風險評估方法多是基于地區歷史數據及本底數據，研究在氣候背景下的地區旱災風險區劃，旱災風險評估結果在一定時期內是靜態的，主要反映地區氣候特征，為災前預防提供指導。然而當干旱事件發生時，不能反映未來干旱發展演變及其潛在影響的不確定性和旱災風險動態變化的問題，無法為科學有效的采取應急抗旱救災措施提供指導。

2)目前的農業旱災風險評估方法未能反應作物各生長階段發生干旱的不同響應。作物產量因旱損失及農業旱災風險大小不僅與干旱程度有關，也與干旱發生的作物不同生育期有關。

3)目前的農業旱災風險評估方法不能預測未來干旱趨勢演變，不能評估未來干旱對農業產量可能造成的影響。

旱災風險評估應當既包括對地區氣候背景下的旱災風險靜態評估，又要研究獨立干旱事件在氣象隨機變化過程中發展演變規律及可能帶來影響，體現農業旱災動態風險隨時間的變化過程，為應急抗旱指揮決策提供依據。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種基于天氣發生器和作物模型的農業旱災動態風險評估方法。本發明主要解決未來干旱的趨勢演變模擬與預測、評估作物不同生育期產量損失及農業旱災動態風險變化。為了實現上述本發明的總體技術方案如下：

一種基于天氣發生器和作物模型的農業旱災動態風險評估方法，包括如下步驟：

步驟一、逐日氣象要素隨機模擬：假設未來干旱事件為隨機事件，且未來氣象數據與歷史氣象數據具有穩定性和一致性，利用BCC/RCG-WG天氣發生器生成研究區氣象站點未來年內逐日氣象數據的大量樣本隨機氣象模擬數據；

步驟二、APSIM模型(農業生產系統模型)參數本地化構建：建立研究區各氣象站點APSIM模型本地化參數數據集，將各氣象站點基礎資料作為模型輸入參數；

步驟三、確定研究區農業旱災動態風險評估時刻、時段和評估頻率；

步驟四、氣象模擬情景的設置：將研究區各氣象站點各評估時刻之前的實測站點氣象數據與評估時刻之后的隨機模擬氣象數據在評估時刻拼接(即評估時刻之前是實測站點逐日氣象數據，評估時刻之后是隨機模擬逐日氣象數據)；

步驟五、各情景作物產量模擬：分別將各氣象站點各情景數據輸入配置好的APSIM作物模型，模擬各情景作物產量。