1961~2018年嘉陵江流域降水量时空分布特征

利用嘉陵江流域9个气象站点1961~2018年共58年实测降水资料,选用Morlet小波分析方法研究流域降水序列的多时间尺度,同时对降水数据做Mann Kendall非参数检验,并结合GIS空间分析技术,探讨了嘉陵江流域降水量年际变化特征、降水变化时间周期及空间分布特征。结果表明,嘉陵江流域58年的年平均降水量为9541 mm,并以3.9 mm/10a的速率减少,在1984年突变最明显,降水由丰变枯; 降水变化存在4个主周期,分别为32、14、8、3年,且周期波动强度依次由强到弱变化;受季风因素影响,流域降水地域性差异较为明显,由西北至东南方向呈逐渐上升趋势;只有达县和沙坪坝两区降水量呈增长趋势,增加倾向率分别为14.1、15.1 mm/10a,其余地区降水量均有不同程度的降低,所以东南地区偏涝。     

嘉陵江流域降水量时空分布特征

利用嘉陵江流域9个气象站点1961～2018年共58年实测降水资料,选用Morlet小波分析方法研究流域降水序列的多时间尺度,同时对降水数据做Mann-Kendall非参数检验,并结合GIS空间分析技术,探讨了嘉陵江流域降水量年际变化特征、降水变化时间周期及空间分布特征。结果表明,嘉陵江流域58年的年平均降水量为954.1mm,并以3.9mm/10a的速率减少,在1984年突变最明显,降水由丰变枯;降水变化存在4个主周期,分别为32、14、8、3年,且周期波动强度依次由强到弱变化;受季风因素影响,流域降水地域性差异较为明显,由西北至东南方向呈逐渐上升趋势;只有达县和沙坪坝两区降水量呈增长趋势,增加倾向率分别为14.1、15.1mm/10a,其余地区降水量均有不同程度的降低,所以东南地区偏涝。     

渠溪河流域GPM IMERG卫星降水对地面站点降水的可替代性研究

为评估IMERG卫星降水产品在空间覆盖范围、时空分辨率、雨雪数据观测等方面较上一代产品TMPA的改进效果,以三峡区间渠溪河流域为例,选择地面实测雨量数据作为参考值,在对IMERG产品进行统计分析评估的基础上,进一步运用BTOPMC分布式水文模型对其进行水文适用性评估,探讨IMERG卫星降水对实测降水GAUGE的可替代性,并选择TMPA产品进行了对比。结果表明,IMERG在渠溪河流域精度较高、水文表现较好,具有替代地面站点观测数据的潜力。     

近50年来京津唐地区降水时空演变特征分析

研究京津唐地区降水量的时空分布对于认清该地区水资源的数量变化趋势、合理配置水资源及降低旱涝灾害均具有重要意义。基于京津唐地区6个国家级气象站点50年逐日降水资料,利用滑动均值法、M-K检验法及空间插值法等,分析了京津唐地区降水的空间分布、变化特征及近50年的降水变化趋势。结果表明,该地区降水在时空上分布不均匀,整体上西南降水少,东北降水多,年内降水主要集中在6~9月,50年来降水量整体呈减少趋势,但自2005年以来,年降水量出现回升迹象。     

沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征

为分析沱江流域汛期极端降水事件的时空演变特征,基于沱江流域内20个气象站点1960～2016年汛期逐日降水数据,建立汛期总降水量PTOT、极强降水量R99p、强降水量R95p、暴雨日数R50、大雨日数R20、连续5d最大降水量RX5d、1d最大降水量RX1d这7项极端降水序列,并对极端降水序列做趋势分析、突变点检验、周期分析和空间分布分析。结果表明,沱江流域近57年来极端降水事件呈衰减趋势,但极端降水量的减少趋势明显,极端降水日数减少趋势不明显。极端降水指数PTOT、R99p、R95p、R50、R20、RX5d、RX1d在1960～1963年呈增加波动变化,1964～2016年表现为减少波动变化,突变点集中在1960、2010年代。PTOT、R95p、R99p、RX5d、RX1d的第一主周期为20年,年代际震荡稳定;R50、R20年际震荡更稳定。沱江流域极端降水指数中心57年来主要在简阳、资阳、仁寿三个站点间呈条带状分布。总之,沱江流域汛期极端降水集中分布于流域中上游,时间上呈衰减变化。研究成果可为提高流域对洪水、泥石流等自然灾害的预警能力,为防洪减灾等相关工作提供依据。     

CFSR、ERA-Interim再分析降水数据在高寒山区径流模拟中的适用性

为能更好地在严重稀缺资料地区开展水文水资源相关方面的工作,以天山西部山区的喀什河流域为典型研究区,基于1990~2000年现有的实测水文气象站点资料、CFSR与ERA-Interim数据,通过对比流域内两再分析降水数据空间分布情况、水文站点处实测与两再分析数据的降水时间序列变化及两再分析降水数据经过一定处理后驱动VIC模型所得的径流过程与实测径流过程三个方面,并评价了各再分析降水数据在喀什河流域的适用性。结果表明,两再分析降水分布符合山区大于平原、东部多于西部的规律,符合实际地理分布特点。流域内ERA-Interim年降水范围较为合理,而CFSR年降水范围则不太符合现实情况;两再分析降水数据春夏秋三季降水分布较为一致,其中ERA-Interim降水在流域内的高值区随季节变化较为明显,CFSR降水可能由于数据集本身或分辨率较低的缘故导致变化不为明显。冬季降水可能由于所针对的对象并非高寒区及冬季固液态降水的转化关系未深究这两个因素而较为反常。此外,CFSR降水高估了ERAInterim弱降水区,低估了其强降水区;研究区内CFSR降水存在高估实际降水的现象,而ERA-Interim降水存在低估强降水的现象;ERA-Interim在两套水文参数下均具有较为良好的模拟效果,且ERA-Interim数据在喀什河流域具有更好的适用性。     

巴尔喀什湖流域降水量及其年内分配的变化特征

了解巴尔喀什湖流域降水变化特征是开发利用流域水资源、探究流域生态环境改变原因的前提,基于巴尔喀什湖流域5个气象站1936~2005年的逐月降水资料,采用分摊熵、趋势系数和Mann Kendall非参数统计检验法对降水量特征、变化趋势进行分析。结果表明,流域年均降水量在100～700 mm之间,70%的降水集中于4~7、10~12月;流域的年、月降水量呈上升趋势,1~2、11~12月显著;流域降水年内分配整体上无显著变化。     

三峡区间流域TMPA 3B43V7卫星降水产品多时空尺度精度评估

卫星降水产品属于间接估测降水,需要进行精度评估、适用性分析才能使用。利用地面站点观测数据评估了三峡区间流域TMPA 3B43V7卫星降水产品的年、月时间尺度及格点、流域空间尺度下的精度。结果表明,TMPA 3B43V7降水产品在月尺度上精度较高,在年尺度上数据精度稍差,但具有应用在降水变化特征分析、流域水文过程模拟等领域的潜力。     

华南地区滨江小流域降水量空间插值方法对比研究

以华南地区典型小流域滨江流域为例,选取该流域及邻近区域2010年的21个雨量站降水量数据,采用传统水文学方法、确定性方法和地统计方法共3大类8种方法对滨江流域降水量进行空间插值,并采用交叉验证法检验以确定最适用该研究区的插值方法,同时分析了滨江流域的降水空间分布特征。结果表明,反距离加权法插值效果最佳,能较好地反映滨江流域的降水空间分布特征,而泰森多边形法插值效果相对较差;研究区内东南部降水量分布多于西北部和西南部,且在珠坑站周围达到最高值。     

ERA-5降水数据在澜沧江流域高山峡谷地区的适用性研究

以澜沧江流域典型高山峡谷地区为例,首先对最新发布的ERA-5再分析降水产品进行不同时空尺度下的精度评估,发现ERA-5数据与站点数据之间的相关性较高,可较好反映流域降水分布空间变化趋势,但高估了实测降水,存在着较大的系统误差,且误差有明显的时空变异特性,需经校正才可投入实际应用;然后使用比率偏差校正法对ERA-5进行校正,针对每个包含气象站的ERA-5网格计算其日降水事件对应的校正系数,将校正系数插值到每个网格,从而实现整个研究区域的校正,校正后的ERA-5数据在降水空间分布和数值上的精度均大幅度提升;最后采用水文模型间接评估校正效果,结果表明校正后的ERA-5降水径流模拟精度同样明显高于原始数据。     

澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

近50年来细河流域降水量的时空变化

为合理利用区域降水资源,依据细河流域5个雨量站点近50年(1966~2015年)的降水观测资料,结合线性倾向法、累积距平法分析了细河流域近50年来降水量的变化趋势;再采用Mann-Kendall法分析其降水量的突变现象;最后采用空间插值法分析其空间分布特征。结果表明,细河流域降水量主要集中于夏季,占全年降水量的83%;从季节变化趋势看,5站的四季变化趋势各有不同,但冬季大部分站点呈上升趋势变化;根据Mann-Kendall检验计算,细河流域降水量平均Z值为0.659,降水量随时间呈上升趋势变化,且5个站点均有突变点;空间分布亦不均匀,整体呈由东南向西北减少的趋势。研究结果为该区降水量管理提供了科学依据。     

基于星地融合数据与随机森林算法的青海省降水量时空分布特征分析

针对低密度气象站点分布区降水量空间信息提取精度不高及卫星遥感降水产品空间分辨率粗糙问题,以2020年青海省逐月GPM产品为例,在地理信息技术支持下生成由地形(DEM、坡度、坡向、曲率、起伏度)、地表覆被(NDVI、NPP)、海陆位置(经度、纬度)和水汽等10个因子构成的环境协变量集,运用随机森林(Randomforest,RF)算法对GPM数据进行精细化融合,并基于56个气象站点资料对融合精度进行独立验证。结果表明,该融合模型能克服GPM产品分辨率粗糙问题,实现区域降水量时空尺度精细化;协变量对模型精度有重要影响,在地形起伏度小、大气水含量低的地区具有更高融合精度;研究区降水量时空分布不均衡,降水中心在1～8月呈逆时针移动,在9～12月呈顺时针移动。     

沙颍河上游区降水序列变化趋势分析

分析降水序列变化趋势对于流域内气候预测及水资源管理利用等具有重要作用。根据沙颍河上游区1951~2010年降水量观测数据,采用一元线性回归法和Mann Kendall检验法对降水量的变化趋势进行了分析检验,并引入R/S分析法估算了降水序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势。结果显示,沙颍河流域年降水量呈微弱上升趋势,未来年降水序列表现出反持续性,但因其Hurst值接近0.5,故随机性较大;流域北部的北汝河区域年降水表现出下降趋势,而中南部的沙河和澧河年降水均呈微弱上升趋势;38个雨量站中,雨量呈上升趋势的站点多集中在流域南部,呈下降趋势的站点多集中在北部,且大多表现出持续性特征。     

TMPA卫星降水数据质量评估及水文过程模拟

卫星降水资料在测站分布稀疏的复杂地形区域具有较大的优越性,但卫星与测站获取降水原理不同,需对卫星资料的可用性进行评估。以赣江上游为例,根据雨量站实测降水数据评估热带降雨观测计划（TRMM）多卫星分析降水数据资料（TMPA）的精度,并将该降水数据作为陆面水文模式Noah-LSM的输入,以评估TMPA降水数据在流域水文过程模拟的适用性。结果表明,TMPA日降水数据精度虽偏低,但在我国南方降水资料匮乏地区的水文过程模拟研究中具有一定的应用前景,TMPA月降水数据精度较高,可为无资料地区水资源计算和规划提供数据支持。     

降水资料匮乏地区不同再分析数据降尺度效果的评价

匮乏的降水基础资料不利于分析研究天山西部区域,因此研究外源降水资料的适用性、校验及降尺度,可更好地服务于水资源的高效利用、提高洪水预报的精度及极端水文事件的应对能力等。基于现有的26个实测站点1979～2005年的日降水量数据、同期NCEP/NCAR、ERA-interim、CFSR和CanESM2数据,借助极限学习机法研究了资料匮乏地区降水降尺度及修正方法。结果表明,基于四种不同数据集所建立的统计降尺度模型基本上能够模拟各站点的降水时空分布情况;综合对比四种数据集,ERA数据模拟降水的效果最佳,但不同站点最佳的外源降水存在一定的差异;相较于比例缩放法,分位数映射法修正降水误差更能充分考虑降水的变异性,能有效地提高降水模拟精度。     

安徽省淮河流域近56年来气候时空变化的R/S分析

基于1955~2011年安徽省淮河流域7个水文站点气候资料,运用R/S分析方法对安徽省淮河流域近56年来的平均气温、降水量等指标的冬季(12月~次年2月)、夏季(7~9月)及年均值进行了计算,分析了该流域段的气候要素空间分布情况。结果表明,平均气温和冬季降水量呈上升趋势、夏季降水量呈微弱上升趋势,年降水量上升趋势不明显;各项指标的H值均大于0.5,说明存在明显的赫斯特现象,反映了该流域近56年来气候变化存在趋势性成分;气候因子的1月、7月、冬季、夏季和年平均H值存在季节性差异,均为夏季大于冬季,说明安徽省淮河流域夏季的气候效应影响高于冬季;气温和降水都存在空间分布差异,整体表现为西南部气温高、降水多,东北部气温低、降水少,中部气温适中、降水少的特点。     

WRF三维变分同化在石羊河流域降水模拟中的应用

为探究石羊河流域降水特性对流域生态环境治理、水资源高效管理及利用的影响,采用NCEP ADP地面观测数据集,基于WRF3.9模式及其三维变分同化系统对石羊河流域两场降水过程进行不同嵌套区域的单次资料同化试验,并以研究区内65个站点逐日降水实测数据进行验证。结果表明,同化NCEP ADP资料对短时降水预报有明显改善作用,可提高降水模拟精度,但同化不同的嵌套区域对降水模拟结果有很大影响,其中同化第3层嵌套区域对降水的模拟效果最好;在此基础上对两场降水进行循环同化试验,其结果优于单次同化,24h累积降水空间分布更接近实况。     

CMORPH卫星站点融合降水的沂河流域径流模拟适用性评估

为验证卫星地面融合降水在北方半湿润地区径流模拟中的适用性，对比了2008～2012年沂河流域汛期的CMORPH融合降水和实测网格降水时空分布，并分别驱动HEC-HMS模型进行日径流模拟、洪水模拟，进而评估利用卫星地面融合降水进行洪水预报的可行性。结果表明，在沂河流域，CMORPH卫星站点融合降水与实测网格降水具有较高的相关性，其洪水模拟精度与实测网格降水相当，径流深和洪峰的预报能力更优，在研究区洪水预报中具有很好的适用性。     

IMERG降水卫星在贵州省三岔河流域降水预报误差评估中的应用

以贵州省三岔河流域为研究区域，利用2018年1月1日～2020年12月31日期间的76个气象站观测数据评估全球降水观测计划多卫星降水产品IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM)的雨量站订正产品IMERG Final Run (IMERG＿FR)和准实时产品IMERG Early Run (IMERG＿ER)在岩溶地貌的小流域的降水观测准确度，通过设定不同的降水阈值评估IMERG两种降水产品IMERG＿FR和IMERG＿ER对不同降水量区间的探测能力，评估指标包括相关系数(C_CC)、相对偏差(R_RB)、均方根误差(R_RMSE)、探测率(P_POD)、临界成功指数(C_CSI)和误报率(F_FAR)。结果表明，在整体上，IMERG＿FR和IMERG＿ER在该小型流域有一定降水探测能力，对降水强度的估算精度还存在提升空间。