褐飞虱降落过程的动力气象学研究

论文题目: 褐飞虱降落过程的动力气象学研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 农业昆虫与害虫防治

作者: 包云轩

导师: 翟保平

关键词: 褐飞虱,降落,地理信息系统,大气动力场,迁飞性害虫实时迁入峰预警

文献来源: 南京农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 迁飞性害虫的发生和灾变与其虫源性质、迁飞规律、起飞降落机制等有着不可分割的联系，而起飞降落机制是这些因子中作用最大的一个，也是决定危害或灾变程度最关键的因素之一。褐飞虱Nilaparvata lugens(St(??)l)是危害我国和亚洲一些国家及地区水稻的重要害虫，具远距离迁飞性和突发性。在我国，每年冬春季仅局限于两广南部、台琼诸岛和云南南部的热带地区存活与危害；春夏之交开始北迁并陆续降落与危害江南大部；盛夏北迁至江淮流域及其以北地区，夏末秋初开始回迁，危害全国各水稻主要生长区。每年这种周期性的北迁南返与降落危害给我国水稻生产造成了较大的损失，尤其是大发生年，情况更为惨重。由于褐飞虱降落过程是其一系列迁飞行为中最复杂的，除了要考虑害虫本身的生理生态机制外，还要考虑导致降落的环境背景(特别是大气背景)，而到目前为止，国内外对褐飞虱降落机制(特别是动力气象学机制)尚无系统的研究。因此，从研究褐飞虱降落的动力气象学机制着手，全面揭示其降落规律，应用地理信息技术和数值预报技术对褐飞虱的迁入时段、降落区域和危害趋势作出实时预警，为农业部门及时采取防治措施提供科学的决策依据具有十分重要的意义。本文系统研究了褐飞虱降落的动力气象学机制，主要研究结果如下： 1．以GIS为平台，对我国1991～2000年、2003年褐飞虱南、北迁过程中降落规律的地学研究表明：北迁降落峰次多，持续时间长，降落区域广，降虫量也多；南迁降落峰次少，历时短，降落区域小，降虫量也少。北迁降落一般从4月上旬开始，8月下旬结束；南迁降落通常从9月上旬开始，10月下旬结束。南、北迁降落最频繁的地区都是湘、鄂、皖、赣相邻的地区，其次是黔东北稻区。 2．褐飞虱降落过程中的大气环流型、大气动力场和气象要素场构成了控制或影响该害虫降落的动力气象学背景。影响害虫降落的500hPa大气环流型有7种、700hPa大气环流型有7种、850hPa大气环流型有7种、地面天气系统有5种、不同高度综合大气环流格局有4类9型。 3．应用中尺度数值预报模式MM5、GRADS气象绘图软件，结合NCEP北半球网格点数值预报与客观分析产品、PCVSATTM接收的实时资料对1991～2000年、2003年期间我国境内发生的38个褐飞虱南、北迁重大降落过程的大气动力场进行了数值模拟试验，系统分析影响褐飞虱降落的大气动力场，选取能反映动力特征的涡度平流

论文目录:

中文摘要

英文摘要

引言

上篇 文献综述

第一章 褐飞虱的迁飞规律及降落机制研究

1. 褐飞虱的分布与为害

2. 褐飞虱的虫源地

2.1 境外虫源

2.2 国内虫源

3. 褐飞虱的迁飞规律

3.1 起飞迁出

3.2 空中运行

3.3 降落扩散

4. 褐飞虱降落机制的研究

4.1 动力机制

4.2 大气背景

4.3 其他环境机制

第二章 GIS及其在农业病虫测报中的应用

1. GIS及其功能简介

2. GIS的基本工作原理及其在农业病虫害测报中的应用思路

3. GIS在农业病虫害测报中的应用现状及主要成果

3.1 森林病虫害测报

3.2 草原病虫害测报

3.3 农作物病虫害测报

4. 讨论

第三章 PCVSAT~(TM)和MICAPS及其应用

1. PCVSAT~(TM)简介及应用

1.1 VSAT简介

1.2 PCVSAT~(TM)简介

1.3 气象业务中的PCVSAT~(TM)

1.4 PCVSAT~(TM)的应用

2. MICAPS简介及应用现状

2.1 MICAPS简介

2.2 MICAPS系统的特点

2.3 MICAPS系统的优势

2.4 MICAPS系统的应用

3. PCVSAT~(TM)与MICAPS的集成及其在农业病虫测报上的应用

3.1 PCVSAT~(TM)与MICAPS的集成

3.2 PCVSAT~(TM)与MICAPS集成系统在农业病虫测报上的应用

第四章 MM5中尺度数值预报模式及其应用

1. MM5模式简介

2. MM5模式的实现原理

2.1 基本原理

2.2 基本方程

2.3 解法分析

3. MM5模式的主要功能模块及其运行过程

3.1 TERRAIN

3.2 REGRID

3.3 REWINS

3.4 LITTLE-R

3.5 INTERPF

3.6 INTERPB

3.7 GRAPH

3.8 NESTDOWN

3.9 MM5

3.10 MM5模式的后处理

4. MM5模式的主要应用

4.1 在气象上的应用

4.2 在非气象领域的应用

中篇 褐飞虱降落规律及其动力气象学机制的研究

第五章 基于GIS的褐飞虱降落规律的研究

1. 资料来源

2. 原理和方法

3. 研究结果分析

3.1 1991～2000年中国褐飞虱降落的时空变化规律

3.1.1 褐飞虱降落的时间变化规律

3.1.2 褐飞虱降落的空间变化规律

3.2 褐飞虱南、北迁重大降落过程

3.2.1 北迁重大降落过程

3.2.2 南迁重大降落过程

4. 结论与讨论

4.1 褐飞虱降落规律的GIS研究的初步结论

4.2 影响降落的因素浅析

第六章 褐飞虱降落的大气环流型研究

1. 资料和方法

1.1 资料

1.1.1 虫情资料

1.1.2 气象资料

1.2 方法

1.2.1 个例筛选

1.2.2 虫情分析

1.2.3 天气图的选择

1.2.4 影响褐飞虱降落的宏观大气环流形势和主要天气系统的分型

2. 研究结果分析

2.1 500hPa等压面影响褐飞虱降落的宏观大气环流形势和主要天气系统分型

2.2 700hPa等压面影响褐飞虱降落的宏观大气环流形势和主要天气系统分型

2.3 850hPa等压面影响褐飞虱降落的宏观大气环流形势和主要天气系统分型

2.4 影响褐飞虱降落的地面天气系统分型

2.5 对不同高度影响褐飞虱降落的大气环流格局的综合分类定型

2.5.1 低涡切变类

2.5.2 西风槽类

2.5.3 热带气旋影响类

2.5.4 高压控制类

3. 研究结论与讨论

第七章 褐飞虱降落的大气动力学机制研究——2003年个例分析

1. 资料和方法

1.1 资料

1.1.1 虫情资料

1.1.2 气象资料

1.2 方法

1.2.1 PCVSAT~(TM)简介

1.2.2 GIS技术及其版本介绍

1.2.3 MM5模式简介

1.2.4 数据处理与分析

2. 结果分析

2.1 褐飞虱降落的GIS分析

2.2 褐飞虱降落的大气动力场分析

2.2.1 涡度平流场

2.2.2 K_i指数场

2.2.3 S_i指数场

2.2.4 水平流场

2.2.5 涡度场

2.2.6 散度场

2.2.7 垂直速度场

3. 研究结论与讨论

3.1 研究的主要结论

3.2 大气动力场对褐飞虱降落作用的讨论

第八章 褐飞虱降落的大气动力场统计特征研究

1. 资料和方法

1.1 资料

1.1.1 虫情资料

1.1.2 气象资料

1.2 方法

1.2.1 个例筛选

1.2.2 GIS版本及虫情时空分析

1.2.3 气象数据处理和分析

1.2.4 MM5模式版本、参数设置、运行、输出、结果显示和分析

2. 结果分析

2.1 水平流场对褐飞虱降落的影响

2.2 K_i指数场对褐飞虱降落的影响

2.3 S_i指数场对褐飞虱降落的影响

2.4 涡度平流场对褐飞虱降落的影响

2.5 涡度场对褐飞虱降落的影响

2.6 散度场对褐飞虱降落的影响

2.7 垂直气流场对褐飞虱降落的影响

3. 研究结论与讨论

第九章 气象要素场对褐飞虱降落影响的研究

1. 资料和方法

1.1 资料

1.1.1 虫情资料

1.1.2 气象资料

1.2 方法

1.2.1 虫情数据处理与分析

1.2.2 个例筛选与分析

1.2.3 气象数据处理和分析

2. 结果分析

2.1 风场对褐飞虱降落的影响

2.2 气压场对褐飞虱降落的影响

2.3 降水分布对褐飞虱降落的影响

2.4 温场对褐飞虱降落的影响

2.5 湿度场对褐飞虱降落的影响

3. 研究结论与讨论

第十章 褐飞虱迁飞参数的数值模拟研究

1. 资料和方法

1.1 资料来源

1.2 方法

1.2.1 虫情分析与个例筛选

1.2.2 模式简介

1.2.3 褐飞虱主要迁飞参数的确定

2. 结果分析

2.1 虫源地和降落区

2.2 迁飞路径

2.3 迁飞速率

2.4 迁飞高度

2.5 迁飞历时

2.6 迁飞距离

3. 讨论

下篇 基于GIS、MM5和MICAPS的褐飞虱降落过程的研究及预警

第十一章 基于GIS、MM5和MICAPS的褐飞虱降落规律及其气象背景的研究

1. 资料和方法

1.1 资料

1.1.1 虫情资料

1.1.2 气象资料

1.2 方法

1.2.1 虫情数据处理与分析

1.2.2 气象数据处理与分析

1.2.3 个例筛选与分析

2. 结果分析

2.1 时间变化规律

2.2 空间变化规律

2.3 南、北迁迁入量最多、危害最严重的降落过程

2.4 气象背景分析

2.4.1 大气环流形势

2.4.2 低空迁飞流场

2.4.3 卫星云系

2.4.4 垂直气流场

2.4.5 降水分布

3. 研究结论与讨论

第十二章 迁飞性害虫实时迁入峰预警系统的研制与应用

1. 系统研发的基本原理

1.1 散度与连续性方程

1.1.1 散度

1.1.2 连续性方程

1.2 涡度与涡度方程

1.2.1 涡度

1.2.2 涡度方程

1.3 垂直速度

2. 系统软件设计技术

2.1 软件运行环境

2.2 系统网络结构

2.3 技术框架

2.3.1 参数设置模块的设计

2.3.2 环流背景分析模块的设计技术

2.3.3 MICAPS数据预处理技术

2.3.4 昆虫轨迹起止条件的判断

2.3.5 轨迹计算原理

2.3.6 轨迹输出技术

2.4 系统运行流程

2.5 数据接口

2.5.1 背景场数据

2.5.2 轨迹计算数据接口

2.5.3 轨迹输出计算接口

2.6 系统文件结构

3. 系统工作流程及应用示例

3.1 系统安装

3.1.1 将光盘上的两个文件夹拷到硬盘上

3.1.2 修改系统目录的可读写属性

3.1.3 安装注册软件

3.2 系统启动

3.3 系统帮助文档的使用

3.4 “关于”窗口

3.5 用户登录

3.5.1 登录窗口

3.5.2 用户权限

3.6 系统工作流程图

3.7 系统参数设置

3.7.1 数据路径的设置

3.7.2 框区设置

3.7.3 轨迹起落点判断条件设置

3.8 害虫迁飞的天气背景分析

3.9 云图和探空曲线

3.9.1 卫星云图

3.9.2 探空曲线

3.10 轨迹顺推计算

3.10.1 初始时间设置

3.10.2 计算轨迹起始点和降落点的条件设置

3.10.3 查找轨迹起点

3.10.4 插值计算

3.10.5 轨迹计算

3.10.6 850hPa和925hPa轨迹显示

3.10.7 两层叠加显示

3.11 轨迹逆推计算

3.12 系统退出

4. 研发体会

第十三章 结论

参考文献

攻读学位期间已发表的和待发表的论文

致谢

发布时间: 2006-10-20

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标签：褐飞虱论文;  降落论文;  地理信息系统论文;  大气动力场论文;  迁飞性害虫实时迁入峰预警论文;