西北农林科技大学;内蒙古草业技术创新中心有限公司陈滇豫获国家专利权
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龙图腾网获悉西北农林科技大学;内蒙古草业技术创新中心有限公司申请的专利一种基于动态冠层消光系数的蒸散量计算及组分拆分方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120778640B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510876237.4,技术领域涉及:G01N21/17;该发明授权一种基于动态冠层消光系数的蒸散量计算及组分拆分方法是由陈滇豫;胡笑涛;张雅荣;王书剑设计研发完成,并于2025-06-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于动态冠层消光系数的蒸散量计算及组分拆分方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于动态冠层消光系数的蒸散量计算及组分拆分方法,应用于农田作物灌溉领域,所述方法包括:判识冠层消光系数变化的主控因子;基于主控因子构建冠层消光系数动态变化规律定量表征函数;将其嵌套进单源Penman‑Monteith模型或双源Shuttleworth‑Wallace模型替代常规的消光系数固定取值方案,进而估算农田蒸散量及其组分土壤蒸发量和作物蒸腾量。本发明实现了消光系数动态变化规律的准确量化表征,相较于传统的取定值方案,虽然对蒸散总量模拟效果改善较小,但能有效提高蒸散量的组分拆分准确度,即提高蒸发量和蒸腾量相比占比的准确度,经多地验证效果稳定可靠。
本发明授权一种基于动态冠层消光系数的蒸散量计算及组分拆分方法在权利要求书中公布了:1.一种基于动态冠层消光系数的蒸散量计算及组分拆分方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤A:随生育期进程采用辐射传感器定期多次测定日内冠层上方入射辐射强度和冠层下方穿透辐射强度,根据下述式比尔定律计算各阶段冠层消光系数; 式中,C为消光系数,PARin和PARtr分别为冠层上方入射辐射强度和冠层下方穿透辐射强度,单位均为MJm-2d-1,LAI为叶面积指数,其单位为m2m-2; 步骤B:采用数理方法解析叶面积指数LAI和主要环境因子与C之间的关系,判别C的主控因子及C与各主控因子间的相关性为正还是为负; 步骤C:利用主控因子构建动态消光系数函数,根据步骤B中获取的相关因子正负性,与C呈正相关的因子采用因子本身,与C呈负相关的因子采用因子的倒数形式,继而采用下述式计算消光系数Cd动态变化规律: 式中,Cd为消光系数,fn为消光系数的第n个主控因子,a,b,c和d为待定参数,其中b,c和d分别表示其底数所对应的因子的敏感性系数; 对于叶面积指数LAI变化较大的作物而言,当土壤含水量SWC和净辐射Rn也为消光系数主控因子的情况下,动态消光系数C表达式如下: 步骤D1:将公式Cd引入下述式Penman-Monteith模型替代消光系数定值参数项C,求取蒸腾耗水量Te: 式中:Te是冠层蒸腾量,单位为MJm-2d-1;△为饱和水汽压与温度曲线斜率,单位为kPa℃-1;Rnc为冠层截获的净辐射,单位为MJm-2d-1;G为土壤热通量,单位为MJm-2d-1;ρ是空气密度,单位为gmm-3;cp是定压比热,单位为MJkg-1℃-1;γ为湿度计常数,单位为kPa℃-1;VPD是饱和水汽压差,单位为kPa;rc是冠层阻力,单位为sm-1;ra是空气动力学阻力,单位为sm-1;冠层截获的净辐射Rnc根据下述式计算: Rnc=Rn×1-exp-Cd×LAI; 式中:Rn是冠层顶部净辐射,其单位为MJm-2d-1;Cd为动态消光系数,无量纲;LAI是冠层叶面积指数,其单位为m2m-2; 步骤D2:将公式Cd引入下述式Shuttleworth-Wallace模型替代消光系数定值参数项C,求取蒸散量ET及其组分蒸腾耗水量Te和土壤蒸发量E: ET=CcPMc+CsPMs 式中,ET为蒸散量,MJm-2d-1;其中蒸腾和蒸发量分别为E和Te,MJm-2d-1;PMc和PMs分别为郁闭冠层和裸露土壤条件下的蒸散量,MJm-2d-1;Cc和Cs是相应的比例系数;Rs、Rc、Ra为中间变量,无确切含义;D0为冠层高度处饱和水汽压差,kPa;rsc是冠层边界层阻力,ms-1;rac是冠层到冠层内部的空气动力学阻力,ms-1;raa是从参考高度到冠层通量平均高度的空气动力学阻力,ms-1;ras是从冠层通量平均高度到地表的空气动力学阻力,ms-1;rss是地表阻力,ms-1;A和As分别为到达下垫面和土壤表面的可利用能量,MJm-2d-1,根据下述式计算: A=Rn-G As=Rns-G 式中,G是土壤热通量,MJm-2d-1;Rns是达到地表的净辐射,MJm-2d-1,按下述式计算: Rns=Rn×exp-Cd×LAI 式中:Rn是冠层顶部净辐射,其单位为MJm-2d-1;Cd为动态消光系数,无量纲;LAI是冠层叶面积指数,其单位为m2m-2。
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