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研究生:陳毓雯
研究生(外文):Yu-Wen Chen
論文名稱:氣候因子影響水稻田灌溉需水量變化之研究
論文名稱(外文):Effect of Climatic Factors on Changesof Irrigation Demand for Rice Paddies
指導教授:吳銘志吳銘志引用關係
指導教授(外文):Ming-Chee WU
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:地球科學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:126
中文關鍵詞:作物需水量蒸發散量氣候變遷
外文關鍵詞:Crops Water RequirementsClimate ChangeEvapotranspirationRice Paddy Irrigation Water Requirement
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臺灣地區年平均雨量高達2,500公釐,年平均降雨量之高,名列世界各國雨量之前三名;然而,每人所能分配到的水資源,只有世界平均值的七分之一,名列世界第十八個缺水的國家。農業用水量佔臺灣各標的用水量的百分之七十以上,為所有標的用水量之最大宗,因此,如何更有效地支配灌溉用水,實為重要的議題。
作物需水量與氣候條件息息相關。從18世紀工業革命之後,溫室氣體的排放已使全球氣溫上升,氣溫上升會改變水文循環和氣候結構(如:降雨、濕度、日照、風速、蒸發散量等),因此,如果未來氣候條件發生改變,作物灌溉需水量將會受到影響,進而將影響水資源調配。
本研究首先利用台南氣象站,從1897年至2008年的歷史長期氣象觀測資料包括:溫度、相對濕度、風速、雨量、日照時數等,資料長度為112年,分別分析各月份氣象資料是否存在時間變化趨勢與持續性的檢測,以了解台南市地區受氣候變遷影響的程度。結果顯示:台南市地區溫度有上升的趨勢,其中以八月份之溫度一百年上升18.1℃趨勢最為顯著;相對濕度、雨量、日照時數、風速等則有下降的趨勢。
依據歷史資料迴歸模擬二氧化碳含量增加一倍至二倍的氣候情境下,溫度將增加1.75℃~4.73℃時,如此推算出一期作與二期作水稻將分別增加3.00%~4.60%及5.91%~10.96%的灌溉需水量。
Even though the average annual precipitation of Taiwan is as high as 2,500 millimeters; such that to be regarded as the top three among all countries in the world; Taiwan is nevertheless also considered as the 18th water poverty country in the world due to the sharing amount of water resources for each person of the country can only be as much as 1/7 of the world’s mean. The agricultural water demand consumes 70% of the water resources in Taiwan. As to how may we effectively control the irrigation water is indeed an important issue.
Crops water requirements are closely related to the climatic conditions. After the 18th century, the industrial revolution, greenhouse gas emissions are causing a rise on the global temperature. This global temperature rise is not only changing the hydrological cycle but also the meteorological structure, e.g., the precipitation, the humidity, the sunshine, the wind speed, and the evapotranspiration. If the future climatic conditions keep changing, the irrigation demand of water will be affected so as the portion of water resources sharing.
This study uses firstly the long term (from 1897 to 2008) meteorological records from Tainan weather station including the relative humidity, the wind velocity, the precipitation, the sunshine duration; length of the records is about 112 years. The meteorological data were analyzed respectively to identify the variation tendency of each meteorological parameter and to test their long-enduring characteristics; in order to understand the influential level of climate change on Tainan regional. The results demonstrate that temperature of Tainan area has an averagely rising tendency; among all, temperature of August has the most remarkable rise, which is as high as 18.1℃ over the last 100-yearr period. Other meteorological records such as the relative humidity, the precipitation, the sunshine duration, the wind speed are having an averagely decreasing trend.
Simulating the meteorological conditions for content of CO2, based on the regression analysis of its historical records, to be increased two times, the temperature may then be increased for 1.75℃~4.73℃, and the rice paddy irrigation water requirements in the first and second period may as well as be increased for about 3.00%~4.60%and5.91%~10.96%.
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
符號表 xi
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究流程 3
第二章 理論基礎與前人研究 5
2.1 氣候變遷與農田灌溉因子 5
2.1.1 氣候變遷分析方法 5
2.1.2 灌溉需水量 7
2.1.3 作物蒸發散量 8
2.1.4 Modify-Penman蒸發散量估算式敏感度分析 11
2.1.5 作物係數 13
2.1.6 滲漏量 15
2.1.7 有效雨量 18
2.2 研究區域概述 19
2.2.1 地理環境 19
2.2.2 氣候條件 20
第三章 研究方法與步驟 22
3.1 氣候變遷分析 22
3.1.1 Mann-Kendall趨勢檢定 22
3.1.2 Cumulative Deviations均一性檢定 23
3.1.3 Kruskal-Wallis因子分類變異數分析 24
3.1.4 迴歸分析 25
3.2 作物需水量 27
3.2.1 Modify-Penman蒸發散量估算式 28
3.2.2 Modify-Penman蒸發散量估算式敏感度分析 31
第四章 結果與討論 33
4.1 氣候變遷 33
4.1.1 Mann-Kendall趨勢檢定 33
4.1.2 Cumulative Deviations均一性檢定 34
4.1.3 Kruskal-Wallis因子分類變異數分析 49
4.1.4 迴歸分析 52
4.1.5 Modify-Penman蒸發散量估算式相對敏感度 70
4.1.6 氣候變遷預設對勢能蒸發散量之模擬 71
4.2 灌溉需水量 86
第五章 結論與建議 88
5.1 結 論 88
5.2 建 議 89
參考文獻 90
附 錄 95
附錄一、台南地區土系資料 97
附錄二、中央氣象局台南站氣象資料 106
自 述 126
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