【《鄂尔多斯雨养农田土壤含水量模拟性能案例分析》1700字】

鄂尔多斯雨养农田土壤含水量模拟性能案例分析1.1鄂尔多斯雨养农田年尺度模拟性能CLM4.5与CLM5.0对鄂尔多斯站的雨养农田土壤含水量模拟性能如图4-1所示，其中2019年农田第3层与第5层部分数据缺失，只计算其他时间序列的相关评价指标。从相关系数上看，CLM4.5在各层都有较好的相关性，相关系数均在0.403以上，各层趋势拟合较好，其中第5层相关系数最低，模拟最差。CLM4.5中1~4层均方根误差在0.042~0.076mm3·mm-3之间，平均偏差在0.012~0.026mm3·mm-3之间，模拟精度较好，但模拟值偏高于实测值；CLM4.5第5层均方根误差达到了0.141mm3·mm-3，平均偏差为-0.026mm3·mm-3，模拟精度较差，模拟值明显偏低实测。因此，CLM4.5对鄂尔多斯站雨养农田的土壤含水量在1~4层都具有较好的模拟结果，第五层模拟较差。CLM5.0各层相关系数在0.407之上，趋势拟合较好，其中第5层相关系数最低。CLM5.0第1~4层均方根误差在0.052~0.087mm3·mm-3之间，平均偏差在0.033~0.053mm3·mm-3之间，模拟精度较好，模拟值偏高实测值；CLM5.0第5层均方根误差为0.151mm3·mm-3，模拟精度较差。因此，CLM5.0在1~4层具有较好的模拟结果，但第5层模拟较差。相比CLM4.5，CLM5.0除第3、5层外，其他三层相关系数均低于CLM4.5，趋势拟略差；CLM5.0各层模拟的均方根误差均高于CLM4.5，模拟精度差于CLM4.5；从平均偏差来看，CLM4.5与CLM5.0前4层土壤含水量模拟值均偏高于实测值，但CLM4.5则更接近实测值。因此，CLM4.5与CLM5.0在鄂尔多斯雨养农田上第5层模拟性能较差，不符合实际趋势，其他各层模拟性能较好，但CLM4.5整体模拟性能优于CLM5.0。图4-1鄂尔多斯农田土壤含水量1.2鄂尔多斯雨养农田月尺度模拟性能在月尺度上，CLM两版本对鄂尔多斯站雨养农田的土壤含水量模拟相关性如表4-1所示，其中由于鄂尔多斯农田部分数据缺失，因此，数据缺失月份不计算相关指标。由表4-1可见，CLM4.5在3~5月份，第1层模拟趋势较好，但在2~4层，趋势拟合极差，多为负相关；在6~11月份，各层模拟相关性均较好，除10月2~3层与11月份第4层较低外，其余各层均在0.519之上，能够很好的模拟土壤含水量趋势。因此，CLM4.5随着深度增加，模拟趋势变差，6~11月模拟趋势较好，在3~5月份模拟趋势较差。CLM5.0在3~5月份模拟趋势较差，除在4~5月第1层模拟趋势较好外，其余各层相关系数较低，且出现负相关，趋势模拟极差；在6~9月，整体趋势拟合较好，除11月第4层相关系数较低外，其他各层相关系数均达到了0.550之上。从月尺度上来看，在鄂尔多斯的雨养农田上，CLM两版本在3~5月、10~11月的2~4层模拟性能较差，其他月份趋势拟合较好；在6~11月，CLM5.0较CLM4.5模拟趋势变好，但差距较小。由鄂尔多斯农田月尺度土壤水分均方根误差表(表4-2)可见，CLM4.5在11月第1层均方根误差达到了0.096mm3·mm-3，模拟精度较差，但其他月份各层均方根误差在0.020~0.062mm3·mm-3之间，模拟精度较好。CLM5.0在4~10月各层均方根误差在0.018~0.073mm3·mm-3之间，模拟精度较好，但差于CLM4.5；在3、11月各层均方根误差在0.071~0.149之间，模拟精度极差。综上，与CLM4.5相比，CLM5.0模拟精度差于CLM4.5。表4-3为鄂尔多斯农田月尺度土壤水分平均偏差值表。由表可知，CLM4.5平均偏差在-0.035~0.085mm3·mm-3之间，模拟值偏高于实测值。CLM5.0在11月第3层平均偏差达到了0.119mm3·mm-3，远偏高于实测，其他各层平均偏差在-0.013~0.088mm3·mm-3之间，模拟值偏高于实测值，但与CLM4.5没有明显差距。总之，CLM两版本整体模拟值均高于实测值，但无明显差距。因此，从月尺度上分析，与CLM4.5相比，CLM5.0在鄂尔多斯雨养农田上土壤含水量模拟的相关性无明显差距，但模拟精度明显变差，模拟值偏高。表4-1鄂尔多斯雨养农田月尺度土壤水分相关系数模型版本层数3月4月5月6月7月8月9月10月11月CLM4.510.778*0.534*0.347*0.852*0.718*0.864*0.849*0.761*0.843*20.445*-0.160*0.070*0.907*0.717*0.880*0.830*0.338*0.846*3-0.299*-0.331*0.0010.952*0.776*---0.620*4-0.290*-0.361*0.579*0.763*0.878*0.864*0.676*0.730*0.280*CLM5.010.290*0.563*0.444*0.884*0.765*0.863*0.827*0.655*0.855*20.126*-0.152*0.197*0.927*0.791*---0.860*3-0.286*-0.235*0.164*0.951*0.832*0.949*0.902*0.784*0.852*4-0.374*-0.036*0.599*0.788*0.837*0.860*0.550*0.582*0.334*注：*表示相关系数通过0.05显著性检验表4-2鄂尔多斯雨养农田月尺度土壤水分均方根误差表(mm3·mm-3)模型版本层数3月4月5月6月7月8月9月10月11月CLM4.510.0400.0380.0460.0230.0510.0450.0460.0470.09620.0580.0420.0460.0360.0410.0330.0300.0410.05530.0620.0370.0350.0400.045---0.05740.0620.0360.0200.0340.0490.0550.0470.0480.056CLM5.010.0820.0680.0580.0250.0600.0560.0680.0730.14920.0900.0700.0420.0180.0460.0360.0520.0610.11030.0800.0580.0320.0190.045---0.09340.0710.0490.0300.0260.0530.0530.0570.0630.080表4-3鄂尔多斯雨养农田月尺度土壤水分平均偏差(mm3·mm-3)模型版本层数3月4月5月6月7月8月9月10月11月CLM4.510.0340.0190.012-0.0010.0300.0290.0400.0430.04920.0570.033-0.012-0.0310.0100.0060.0220.0280.02630.0600.030-0.006-0.0350.008---0.08540.0590.0340.015-0.0150.0240.0170.0380.0450.040CLM5.010.0750.0600.0420.0100.0500.0470.