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SWAP模型:气象土壤数据制备、敏感性分析;水分溶质模拟、贝叶斯优化、源码编译、未来气候影响分析

已有 249 次阅读 2026-1-12 09:58 |系统分类:科研笔记

随着全球农业面临气候变化、水资源短缺与粮食安全的多重挑战,机理型作物模型成为科研与生产管理中的重要工具。荷兰瓦赫宁根大学开发的SWAP模型,以其对土壤-水分-大气-植被相互作用的精细模拟能力,耦合Richard方程与WOFOST作物模块,为农业水文过程研究提供了科学框架。然而,如何深入理解模型机理、高效准备数据并扩展其应用场景,仍是许多研究者与实践者的痛点。

为此,系统设计六大专题,从SWAP基础理论、数据制备与案例实操,到基于R语言的参数敏感性分析与优化、Fortran源码解读,再延伸至气候降尺度方法及AI大语言模型在建模中的创新应用。不仅覆盖模型全流程操作,更注重通过代码级定制解决实际农业问题,帮助学者跨越从理论到实践的鸿沟。旨在为农业、水文、环境领域的科研人员与技术人员提供一套完整的学习路径,通过融合传统模型方法与现代数据分析、AI技术,提升模型应用的深度与广度,助力其在气候变化应对、水资源管理、作物优化等领域取得突破。

专题一 SWAP模型介绍及数据要求

1.SWAP模型理论框架

2.Richard方程与水分循环

3.溶质输运与土壤温度计算

4.作物生长模块

5.模型输入数据要求

6.模型应用范围与实例

7.与其它类似模型的比较(优缺点)

专题二 SWAP模型数据制备与运行

1.气象数据制备

2.土壤数据制备

3.农作物参数

4.灌溉的输入

5.其它情况处理(降雪等)

6.模型输出分析

案例1:牧草生长模拟

案例2:春小麦生长模拟与灌溉需水分析

专题三 基于R模型敏感性分析与贝叶斯优化

1.R语言中调用SWAP模型

2.敏感性分析方法(Morris方法)

3.优化及启发式优化算法理论

4.贝叶斯优化方法

案例3:基于遗传算法SWAP模型参数自动优化

案例4:SWAP参数敏感性代码分析

案例5:基于贝叶斯优化的SWAP模型自动优化

专题四 基于Fortran源代码分析

1.现代Fortran基础

2.SWAP模型Fortran代码编译方法(WINDOWS及Linux)

3.SWAP模型代码特点及结构分析

案例6:模型入口分析

案例7:模型主要计算功能实现

专题五 气候数据降尺度与变化影响分析

1.CMIP计划及下载

2.气候数据降尺度方法

3.未来气候数据的生成(基于CMIP5及CMIP6)及其输入

案例8:基于R语言的降尺度方法

案例9:不同未来气候情景对水稻生产的影响分析

专题六 AI大语言模型在建模中的应用

1.各类大语言模型的优点与缺点分析

2.在建模中应用大语言模型辅助生成输入文件

3.本地大语言模型及知识库的简单配置

4.对于(水环境、水文及农业)模型研究者在大语言模型上的发展方向建议

案例10:运用大语言模型解释模型输入参数

案例11:运用大语言模型辅助生成输入文件

案例12:运用大语言模型注释及编写代码

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