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通过Python计算有效降水量

2024-01-23 15:50 由 姜颢睿 发表于 #后端开发

有效降水量是指能够提供给作物蒸发蒸腾，从而减少作物对灌溉水需求的雨量，可美国农业部土壤保持局推荐的方法进行逐日计算，本文将介绍其在Python环境中的实现方式。其公式如下：

\[P_e=\sum_{i=1}^NP_{ei}=\begin{cases}\sum_{i=1}^N\frac{P_i(4.17-0.2P_i)}{4.17}&\quad\text{($P_i < 8.3)$,}\\\\\sum_{i=1}^NP_i(4.17+0.2P_i)&\quad\text{($P_i \geqslant 8.3)$,}\end{cases} \]

式中，Pe 为某生育阶段有效降水量 (mm)；Pei 为日有效降水量 (mm/d)；Pi 为日降水量 (mm/d)。

1 主要代码

（1）核心算法函数：根据日降水量数据列表，计算总有效降水量

def calculate_pe(data_list):
    Pe = 0
    for Pi in data_list:
        if Pi < 8.3:
            Pe += Pi * (4.17 - 0.2 * Pi) / 4.17
        else:
            Pe += Pi * (4.17 + 0.2 * Pi)
    return Pe

（2）示例代码：从 Excel 表中读取日降水量数据，将其转换为 Python 列表，计算其有效降水量

import openpyxl	# 用于读写Excel文件的Python第三方模块

workbook = openpyxl.load_workbook("Data.xlsx")	# 读取Excel文件：Data.xlsx
worksheet = workbook["Data"]	# 读取该Excel文件中名为"Data"的sheet表
column = worksheet["J"][1:]	# 获取数据表中J列的所有值（不包含首行）
data_list = [cell.value for cell in column]	# 通过列表生成式将所有数据值合并为Python列表

# 计算总有效降水量
Pe = calculate_pe(data_list)
print("总有效降水量：", Pe)

（3）示例数据及运算结果

示例数据列表：
[2.3, 2.8, 3.4, 2.6, 15.5, 4.1, 14.8, 1.9, 5.4, 1.5, 2.8, 1.1, 25.4, 1.9, 2.7, 4.3, 11.1, 2.2, 10.2, 2.1, 4.7, 1.6, 41.8, 7.1, 7.4, 6.5, 10.3, 15.1, 6.4, 1.4, 7.4, 4.1, 3.0, 8.9, 3.1, 9.8, 27.5, 2.4, 6.2, 1.2]

运算结果：1743.3690455635485

2 参考文献

[1] 邹海平, 张京红, 李伟光, 等. 海南岛水稻需水量与缺水量的时空变化特征[J]. 热带生物学报, 2023, 14(5): 569-576.

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