模式參數調整

模式誤差來源

作物模式的誤差主要來源包含模式架構、輸入資料與模式參數。(1) 模式架構：模式的本質是真實世界的簡化，若要減少誤差，則需用實驗建立分析相對應機制的數學方程式，增加模式的的解釋變數(explanatory variables)；(2) 輸入資料：來自於輸入資料採樣或量測的誤差，可以從提升取樣的代表性或量測準確性來減少這一個誤差；(3) 參數誤差：包含使用錯誤的量測資料進行校正所造成的誤差，以及校正的過程所造成的誤差，僅能從現有的資料進行校正，這個校正的過程是能夠提升模式準確度的最後一個方法。

調參(calibration，又稱率定) 在作物模式當中扮演著決定的角色，但是調參的過程並未有統一的方法，2018年在歐洲農業期刊所發表的「改進作物模式調參的過程 - 目前的狀態與未來的方向為何？(Towards improved calibration of crop models – Where are we now and where should we go?)」。由德國、澳洲與法國的研究人員共同發表，他們發送網路問卷給模式研究人員，包括AgMIP (Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project)、MACSUR (Modeling European Agriculture with Climate Change for Food Security)、ISMC (International Soil Modeling Consortium)，以及重要的作物模式APSIM、DSSAT、STICS、DAISY的人員，以了解作物模式研究人員進行調參的方式與習慣。總共收到318份問卷，但大部分的問卷僅有少部分題目回答，難以作為有效問卷，作者群定義4個核心題目，如果這4個核心題目皆有回答時就視為有效問卷，經過整理後共取得211份有效問卷進行分析。上述的4個核心問題為Q16 針對多少個參數進行校正、Q20 調參的過程過使用幾個階段、Q23 調參的策略、Q34 調參過程最主要的困難點。

率定的參數數量

66%參加者調參的數量在10個參數以內，40%調參數量在5個參數以內，中位數是6。大多數的參與者依據模式開發者的建議，調整模式的遺傳或品種參數，但是有45%的參與者，依據自己的經驗進行調整，可能依據敏感性分析的結果或自己的專家知識，分的參與者使用多階段的調參，

這個報告中也顯示大部分的學者都使用多階段的調參，僅有24%選擇單1階段調參，選擇2階段或3階段調參的分別佔19%和32%。大部分的情形(66%)，第1階段的調參與物候期相關，第2階段之後選擇其他參數進行調整。在調整的方法上，39%參加者選擇最小均方根誤差、21%選擇ad hoc measure of goodness、13%選用GLUE。

參考文獻

Seidel, S.J., T. Palosuo, P. Thorburn, and D. Wallach. 2018. Towards improved calibration of crop models – Where are we now and where should we go? European Journal of Agronomy 94: 25–35. 

Towards improved calibration of crop models – Where are we now and where should we go?

MAIZSIM

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

工作表名稱	說明	備註
1. Description	ID這個欄位串起各個不同模擬項次的資料，其中包含有土壤、氣象、玉米品種、施肥 、玉米條件初始值、有機質、時間、品種變數以及氣象等環境變數。
2. Biology	土壤中有機物質成分的組成描述。
3. Climate	氣象檔案的檔頭，其參數是氣象站所量測到的氣象資料。
4. Fertilization	依照ID填入施肥日期以及施肥量。
5. GridRation	土壤資訊(種植深度)。
6. GridX	土壤分層深度。
7. Init	初始條件，包含種植地點、種植密度、種植以及採收時間以及是否有自動 灌溉模式等資訊。
8. Irrig	紀錄灌溉時間。
9. Soil	依照土壤調查報告，填入個土壤系分層特性。
10. Solute	採預設值。
11. Time	起始種植以及採收時間，其記錄氣象資料為每天或是每時。
12. Variety	不同作物的特性設定。
13. Weather	紀錄天候資料為每日或是每小時。

 

欄位名稱	說明	填寫範例
ID	為每個模擬項次命名，串接起相對應的土壤、氣候、位置、有機質等檔案	Wufeng_99_BoMi_CK
SoilFile	土壤資訊，為同一地區，檔案可以共用	Wufen.soi
Weather File name	氣候資訊，同一栽種期間共用檔案	Wufeng99.wea
Hybrid	此為作物品種資訊	BoMi
Variety File	作物設定變數	BoMi.var
Climate File	栽種地區氣候資訊	Wufeng99climate.dat
Location	栽種地區位置資訊	WuFeng
Nitrogen File		Wufeng99.nit
Solute		NitrogenDeafualt

1.      Soil – initial type
“m” means initialize hNew as matric potential, e.g, -200, -100, etc

“w” means initialize hNew as water content , e.g., 0.32, 0.22 etc

I added this because sometimes initial water content was known but not matric potential