统计降尺度方法对黄河上游流域气象要素模拟分析

将CMIP5模式的输出作为降尺度的输入来预估区域性气候的研究较少,本文使用CMIP5中精度较高的Can ESM2模式下的RCP4.5情景(中等温室气体排放)对黄河上游流域未来气象要素进行预估。利用黄河上游流域(上诠站以上)14个气象站点1967-2010年的逐月降水、气温和NCEP再分析资料,选取拟合度、均值相对误差、标准差相对误差作为评价指标,利用逐步回归算法筛选22个预报因子,建立了月资料序列的统计降尺度模型,并将模型应用于CMIP5中Can ESM2模式下RCP4.5情景,产生了未来气候要素的变化情景。结果表明:该模型对降水的模拟效果好于对气温的模拟。     

东江流域气候分析

流域气候的稳定是河流健康的重要条件之一．气温和降雨的不同组合可形成不同的气候类型．从而形成各具特色的流域生态系统。以气候状态图分析东江流域的气候状况,同时分析人类活动等生态应力,以及ENSO事件对该地区气候的影响。结果表明：东江流域的气候类型较为单一,属温暖湿润型;东江流域的中、下游及河口三角洲地区由于经济活动较活跃,人类活动等生态应力对气候的扰动明显高于全球平均水平;全球气候异常的ENSO事件对该流域的气候也带来了较大的影响,El Nino使其年均温高于多年平均值,而La Nina使年均蚊度低于多年平均值。在降水方面,El Nino使年降水增多．而La Nina使年降水减少．     

多模式下泾河上游流域未来降水变化预估

利用站点实测资料、GCMs 月数据对 GCMs 进行秩评分评估排序, 从 21 种 GCMs 模式优选出的 6 种 GCM模式的日数据、6 种 GCM 集成的气候模式、站点实测资料和 NCEP 再分析资料构建统计降尺度模型 SDSM, 预估泾河上游流域的未来降水变化。结果表明: 构建的降尺度模型对降水模拟较为可靠, 率定期各模式决定系数 R2 为 0.228~ 0.324, 标准误差为 0.354~ 0.450, 率定期和验证期模拟月均降水与实测值年内分布相近。在降尺度性能评价中集成模式表现最好。在 RCP 4.5 情景下, 泾河上游流域未来降水大多数模式和集成模式呈增加趋势, 到 2030 年泾河上游流域降水量将增加 4.8% , 且当地的春季雨量会增加, 夏季雨量会减少。     

东江流域降水特性分析

阐述了东江流域概况及水汽来源,选取了流域内有代表性、资料连续一致的14个站降水量资料,分析了流域降水的地区分布、年际变化及年内分配特征.     

统计降尺度方法研究进展综述

统计降尺度方法是将大气环流模式GCMs输出的低分辨率的气象资料转换为流域尺度的主要方法之一,现已发展成为气候学中较为完善的领域。简要介绍了统计降尺度方法的基本原理,包括基本假设条件及主要步骤和关键点;重点介绍统计降尺度方法,大致分为转换函数法、天气分析技术和天气发生器这三类,并对几种方法的国内外应用进展做了阐述;对统计降尺度方法的不确定性研究做了简要介绍。指出未来研究应重点研究统计降尺度模型的适用条件及范围、提高降水模拟的精度;统计降尺度与动力降尺度两种降尺度结合的方法将是降尺度主要发展方向之一。     

基于SDSM的疏勒河流域气候变化统计降尺度研究

疏勒河流域属于气候变化敏感区和生态脆弱区,开展该流域未来气候变化研究,对于水资源合理利用及生态环境保护具有重要意义。为预估该流域的未来气候变化,采用SDSM(statistical downscaling model)模型,根据6个地面气象站41年(1961—2001年)的观测数据、NCEP数据和Had CM3模式模拟数据开展未来气温和降水降尺度研究。结果表明:SDSM对气温的月值模拟精度较高,各站月平均气温纳什效率系数均在0.98以上;SDSM对降水的月值模拟值较实测值整体偏高,模拟效果最好的托勒站月累计降水的纳什效率系数达到0.6。SDSM能较好地模拟气温的年际变化,模拟的年际变化趋势与实测值相差不大;但SDSM对降水的年际变化模拟较差,一些站点的变化趋势方向相反,趋势模拟最好的站点为托勒站和瓜州站。根据SDSM预估结果,与1961—2001年平均值相比,2020—2039年各站点的平均气温均有所升高,A2情景下升幅为(0.8~1.9)℃,B2情景下升幅为(1~2)℃;降水在A2和B2情景下差别不大,其中托勒站减少约54 mm,马鬃山站增加6 mm。研究发现,除托勒站外,疏勒河流域与预报变量相关性最高的预报因子并不在站点所在网格,而是其东侧网格,其原因有待进一步研究。     

土地利用变化和气候波动对东江流域水循环的影响

研究土地利用变化和气候波动对东江流域水资源及水循环的影响，将为东江流域国民经济的可持续性发展、水资源的有效利用和调配等提供决策依据。以SCS模型为基础，建立适用于东江流域的月水量平衡模型，并利用8个代表流域的资料进行检验，模型结构简单，模拟结果说明所建模型具有较高的模拟精度。     

考虑自然变异的漳河流域未来气候变化情景预估伦

为探究自然变异对未来气候变化预估的影响,首先采用秩评分和多准则决策排序法在漳河流 域进行ＧＣＭｓ适应性评估,进而构建考虑自然变异与否的统计降尺度模型ＭＯＳ进行对比分析,最后采 用典型浓度路径ＲＣＰ下的多种排放情景（ＲＣＰ２．６,ＲＣＰ４．５与ＲＣＰ８．５）,对流域未来２０２１年—２０５０年 的气候变化进行集合预估。研究结果表明:在统计降尺度模型中考虑自然变异可有效提升结果可靠度, 尤其是模型验证期的模拟精度提升显著。多模式多情景下漳河流域未来年降水量较基准期的变化在 －２９％ ～１０％之间;未来年最高、最低气温分别呈０．５℃ ～２．０℃和０．３℃ ～１．３℃的增加趋势,且随着温 室气体排放浓度的增加而增幅变大（ＲＣＰ８．５＞ＲＣＰ４．５＞ＲＣＰ２．６）。     

滦河流域遥感反演降水产品高精度空间降尺度方法

以滦河流域为研究对象,对流域2018年GPM（global precipitation measurement mission）降水产品适用性进行评估;利用降水与海拔、经纬度和归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）之间的相关性,构建基于PSO-BP（particle swarm optimization-back propagation）的GPM降水空间降尺度模型,得到2018年滦河流域空间分辨率1 km的降水数据。[JP]结果表明：原始GPM降水产品可以较准确地表达滦河流域降水,但总体存在降水量高估现象;以国家气象中心降水产品CGDPA（China gauge-based daily precipitation analysis）数据为基准,对空间降尺度前后的降水数据进行精度评估,发现在年、季和月不同时间尺度上,空间降尺度后的降水数据与CGDPA数据相关性更高,均方根误差更小,相对偏差值控制在±10%以内,[JP]这说明降尺度后降水数据空间分辨率和精度都更高。     

统计降尺度方法及其评价指标比较研究

针对目前气候变化对水资源影响研究中关注的问题,以汉江白河上游为研究对象,比较研究统计降尺度方法及其评价指标。以美国环境预报中心/美国国家大气研究中心全球再分析资料、CGCM3和HadCM3的A2情景为大尺度气候背景资料,应用SSVM和SDSM统计降尺度方法对大尺度气候因子进行尺度降解,得到降水情景序列后作为水文模型的输入,通过模拟径流比较分析统计降尺度方法的优劣。研究结果表明,由不同统计降尺度方法得到的降水作为水文模型输入,模拟径流的结果相差很大;对广泛应用于统计降尺度方法的降水模拟评价指标和径流模拟结果进行比较,发现所采用的降水评价指标侧重于考虑降水的统计分布特征,不能完整地描述降水过程特性。分析认为,径流模拟结果应该作为气候变化对径流影响研究中统计降尺度方法评价的重要参考。     

基于ASD统计降尺度模型的开都河流域未来气候预估

以开都河流域及周边4个气象站点1961—2000年的日降水、日最高气温和日最低气温及NCEP再分析数据为基础,采用ASD(Automated Statistical Downscaling)统计降尺度模型,对Had CM3模式下A2、B2和A1B 3种气候情景进行降尺度,获得流域未来气候情景。研究结果表明:(1)ASD模型选定的预报因子能较好地解释最高温和最低温,但对降水的模拟效果相对较差。验证期,对降水和气温各5个指标的RMSE分析显示RMSE值均较小,ASD模型在研究区具有一定的适用性;(2)未来3种情景下,相较基准期,降水年变化呈先下降后上升趋势,最高和最低温年变化则持续保持上升趋势,未来山区气温变化较大,平原区降水变化大;降水年内变化存在季节分配不均状况,5月增加最多,7月减少最多。最高和最低温变化则以夏季增温最多、冬季次之,秋季降温最多、春季次之为特点。相比较,A2(高排)情景下降水、气温变化比B2(低排)A1B(中排)情景下更为明显。     

拉萨河流域TRMM降水数据统计降尺度及其有效性研究

利用2001-2014年TRMM 3B43、MODIS等数据,采用统计降尺度+GDA校正的方法对拉萨河流域TRMM 3B43降水数据进行降尺度校正,构建高分辨率TRMM降水数据.在对TRMM 3B43降水数据进行适用性检验的基础上,构建了 TRMM月降水量与气温、NDVI因子间的多元线性回归关系,获得更为精细的0....     

应用统计学降尺度方法预测汉江流域降水变化

统计降尺度方法是目前国内外研究气候变化的一个新途径.以汉江流域为例,选择全球气候观测NCEP再分析数据(1960～2000年)来率定和检验模型,利用主成分分析方法和多元线性回归模型建立大尺度GCMs模型的日降水统计降尺度方法,并应用全球气候模型CGCM2的A2气候情景来预测和分析汉江流域未来降水变化.相对于1961～2000年实测降水量均值,上游2001～2020、2121～2040年和中游2001～2020年的年降水量分别减少3.97%、4.85%和1.5%,其余统计时间年降水量大于实测值.     

太湖流域气候变化检测与未来气候变化情景预估

基于1954—2006年太湖流域6个气象站点的降水、气温资料,探讨了1954年以来太湖流域的气候变化问题,并同时应用统计降尺度模型SDSM和动力降尺度模型PRECIS,对太湖流域的日降水量和日最高、最低气温进行降尺度处理,建立未来2021—2050年的气候变化情景。结果表明:20世纪90年代以来,太湖流域发生了突变式增温,冬、春季节尤为显著;太湖流域降水变化相对较复杂,Mann Kendall法检测到太湖流域年降水量呈振荡性周期变化,并在1980年和2003年发生突变,而Pettitt方法没有检测出太湖流域年降水量的突变。两种降尺度方法模拟的未来时期日最高、最低气温季节和年的变化情景增幅总体上基本一致,均呈显著增加趋势,与Mann Kendall趋势分析结果一致,高排放情景A2下模拟生成的情景增温幅度较低排放情景B2大,最高气温增加幅度比最低气温明显。降水变化情景差异较大,SDSM模拟的未来时期降水并无明显变化趋势,而PRECIS模拟结果与趋势检验结果较为一致,即未来降水增加趋势明显,增幅较大,总体上全流域年降水量呈增加趋势,并且在未来一段时间内仍将持续增加。     

鄱阳湖流域未来降水变化预测分析

利用鄱阳湖流域的 13 个国家气象站 1961-2001 年的实测降水数据和 NCEP 再分析数据,建立了鄱阳湖流域降水的统计降尺度模型;在 IPCC 2000 年排放情景特别报告（ SRES ）中的A2和B2 排放情景下,应用 HadCM3 的输出数据,预测鄱阳湖流域未来3个时段（2010-2039 年、 2040-2069 年、 2070-2099 年）的降水变化情况。结果表明：鄱阳湖流域大部分区域的降水量有所增加,在本世纪末最大可能增加 11.15% 。     

基于地形的东江流域水文模拟

通过研究流域不同的面积大小和地形条件对模拟结果的影响来研究TOPMODEL的在东江流域的潜在实用性.选择东江上游8个受人类活动影响较小的小流域进行模拟研究,研究表明径流模拟的精度较高,参数变化范围较小,模型在此流域是合适的,为TOPMODEL在整个东江流域的模拟奠定基础.且可以为进一步研究东江流域水资源评价服务.     

基于统计降尺度的中国高温和热浪中短期预报

基于中国51个气象站2011—2015年5年日最高温度数据,以NOAA的第二代全球集合预报系统提供的1～8d天气预报日最高温度数据以等距累积分布函数匹配(EDCDFm)法进行降尺度后作为预报值,统计分析这5年的高温和热浪情况,将气象站点实测值和预报值进行比较,对站点年高温日次数和年热浪发生频率的预报进行适用性评价。结果表明,通过对年高温日次数和年热浪频率的拟合,相关系数R²分别超过了0.8和0.7;但有些站点由于所处的地理环境,没有高温和热浪的情况;EDCDFm方法能很好地提高数值预报系统的精度,1～8d天气预报的修正值对站点高温热浪事件预报具有较好的适用性,并且1d预报的效果最好。     

西藏那曲流域典型测站气候特征分析

以西藏那曲流域的安多站和那曲站两个气象站点逐日气象数据为基础,分别采用Mann-Kendall检验、最大熵谱分析、滑动t检验、Yamamoto检验等方法对两站点的降水量、无雨日、年平均气温以及潜在蒸散量的趋势性、周期性、突变性进行检验,并对降水的年内分配以及不同强度的降水变化趋势进行分析。结果表明:安多站和那曲站年降水量呈显著上升趋势,无雨日显著下降;降水以夏季降水为主,主要分布在6~9月,且以小雨等级为主,中雨次之;各等级降水的年降水量和频次均呈上升趋势;年平均气温、年最低最高气温均呈上升趋势,且年最低气温上升趋势较年最高气温显著,两站年最大温差呈下降趋势;潜在蒸散量的变化趋势与年平均气温的趋势相似。     

基于ATAK的MSWEP数据空间降尺度及对降水融合的影响研究

全球性降水数据为获取大范围降水空间分布提供了新途径,但其空间分辨率不高一直是制约其应用于流域或区域尺度上的重要因素之一,因此研究全球性降水数据的空间降尺度方法具有重要的理论和实用价值。本文采用从区域到区域的Kriging(Area to Area Kriging, ATAK)和反距离权重(Inverse Distance Weighted, IDW)两种方法,不考虑地面雨量资料及影响雨量的有关辅助信息,在汉江流域将全球性降水数据MSWEP的空间分辨率由0.1°×0.1°提高至0.02°×0.02°。结果发现ATAK降尺度得到的月雨量场虽然在统计精度上与IDW无明显差异,但提高了对月降水量局部空间变异特征的描述能力,在一定程度上克服了IDW的平滑效应。进一步以ATAK、IDW降尺度处理后的MSWEP数据以及不作空间降尺度处理的原始MSWEP数据为背景场,采用GWR方法分别与雨量站网降水数据融合,发现3种情况下得到的月降水融合数据在空间基本格局上相同,精度统计结果也较为接近,但雨量场的空间连续性及细节特征仍有一定差异。在地表雨量站网密度较高的情况下,背景场差异对MSWEP和站点降水融合结果...     

流域尺度生态水文学研究进展及未来研究趋势

文章以流域尺度生态水文为研究对象,采用文献计量法和文献综述相结合,分析近年来流域尺度生态水文研究进展,了解流域尺度生态水文学的研究主题、研究热点及其前沿方向.研究表明:流域水循环过程中生态与水文相互作用,流域水利工程对生态水文影响,生态水资源问题等是研究流域尺度生态水文的关键因素,这些研究可以为后续水资源发张提供科学研...