基于DEM修订的新疆区域气温空间插值精度优化研究

为研究新疆地区气温的空间变异性,以新疆66个国家气象台站1981—2010年月平均气温和30 m空间分辨率DEM数据为基础,采用传统插值法、基于DEM多元线性回归插值和基于DEM修正的空间插值方法对新疆区域气温数据进行栅格化,并分析年平均气温与海拔的相关关系。通过采用反距离权重法(IDW),普通克里格法(Kriging),样条函数法(Spline)和趋势面分析法(Trend)4种空间插值方法对气象要素进行直接插值、气温多元回归模型残差结果插值、基于DEM修正插值对比分析。通过针对插值方法进行基于MAE和RMSIE的交叉验证,结果表明传统插值方法、基于多元线性回归和基于DEM修正4种空间插值精度均为IDWKrigingSplineTrend。反距离权重(IDW)空间插值方法最优,基于DEM修正IDW插值、基于多元线性回归IDW插值与传统IDW插值精度分别是0.039、0.477、1.038,插值结果客观的表达了新疆区域气温随空间梯度的变化趋势。     

复杂地形区域平均气温空间插值方法研究

采用反距离权重、克立格、径向基函数法、三维二次趋势面和地理加权回归5种方法,对云南125个站1月、4月、7月、10月和年的30年平均气温进行空间插值并比较分析发现:反距离权重、克立格、径向基函数法3种常规插值方法对地形复杂的云南气温空间分布模拟精度不高;三维二次趋势面和地理加权回归模型对云南气温空间分布模拟较好,交叉检验结果显示前者的平均绝对误差(MAE)为0.43~1.02℃,均方根误差(RMSE)为0.67~1.77℃,其推算的云南气温栅格数据能较好地反映出云南各地气温的分布和差异;GWR模型对气温的交叉验证在5种插值方法中误差最小,插值结果 MAE在0.65℃以下,RMSE在0.8℃以下;进而使用"地理加权回归模型插值+反距离权重残差内插"叠加法对抽取的10个检验站平均气温进行插值检验,64%的插值结果绝对误差在0.5℃以内,74%的插值结果相对误差在5%以内,且实测值与插值估算值回归关系决定系数R2在0.9以上。     

基于GIS技术的三江平原热量资源评价

基于GIS技术,使用黑龙江省气象观测站和农垦、森工系统观测站的气温资料,以及数字高程模型(DEM)资料,运用趋势面分析法和线性内插法得到三江平原栅格化的热量资源数据。分析表明,三江平原纬度和高度因子对各项热量指标分布均有影响,经度因子主要影响年平均气温、4月平均气温、7月平均气温、≥0℃积温和≥10℃积温;佳木斯西部、双鸭山西部、鸡西大部热量资源较丰富,而青黑山、完达山、老爷岭和太平岭等地区热量资源相对较差。分析结果为合理开发利用三江平原热量资源提供了依据。     

气候要素栅格化技术方法研究

为便于气候资源分析和农作物、果树等农业气候区划,在分辨率为3″×3″栅格图上的每一点都对应相应的气候要素值,利用泰安市及周围19个气象台站1971—2000年的气象资料,采用三维二次趋势面分析与空间插值相结合等方法,在地理信息系统CityStar4·0平台上对泰安市年平均气温、积温等热量资源进行栅格化。结果显示,各项指标通过检验,复相关系数均在0·960以上,F检验值均大于F0·05。年平均气温、1月平均气温和7月平均气温的平均绝对误差均在0·5℃以内;日平均气温T-日≥0℃、T-日≥5℃、T-日≥10℃、T-日≥15℃的积温的相对误差均在5%以下。     

咸阳市区近40年热量资源变化特征分析

利用咸阳市秦都国家基本气象站近40 a逐日气温资料,运用最小二乘法进行线性倾向估计,分析咸阳市区热量资源时空变化.结果表明:咸阳市区≥0℃活动积温、≥10℃活动积温以及＜0℃负积温绝对值的变化与年平均气温的变化密切相关,热量资源变化总体呈上升趋势,主要经历三个特征时期,即热量资源相对稳定期(1968-1987年)、热量资源增加期(1988-1998年)和热量资源丰富期(1999-2007年).     

咸阳市区近4O年热量资源变化特征分析

利用咸阳市秦都国家基本气象站近40a逐日气温资料,运用最小二乘法进行线性倾向估计,分析咸阳市区热量资源时空变化。结果表明：咸阳市区≥0℃活动积温、≥10℃活动积温以及〈0℃负积温绝对值的变化与年平均气温的变化密切相关,热量资源变化总体呈上升趋势,主要经历三个特征时期。即热量资源相对稳定期（1968-1987年）、热量资源增加期（1988-998年）和热量资源丰富期（1999-2007年）。     

乌鲁木齐地区热量资源时空变化分析

根据新疆乌鲁木齐地区9个气象台站1961—2009年的气候资料,采用线性回归分析和基于GIS的混合插值法,对近49 a该地区农业气候热量条件的时空变化规律进行了分析,结果表明：（1）乌鲁木齐地区热量资源具有显著的区域性差异,年平均气温、无霜冻期、≥0℃、≥10℃持续日数和活动积温在空间分布上均表现为＂平原高于山区、北部...     

用小波分析商河县近40年热量资源变化特征

使用商河县1971—2010年的日平均气温资料,得出稳定通过0℃,10℃积温资料,进而利用小波分析近40a商河县热量资源的变化特征。分析发现:商河县气温持续增暖,线性趋势达到0.17℃/10a,稳定通过0℃,10℃积温与气温变化显著相关也呈增加趋势,且逐年变化有多尺度震荡周期特征。稳定通过0℃,10℃积温持续天数也显著增加。通过分析研究商河县热量资源的变化特征,有助于进一步认识商河县热量资源的变化趋势和周期性特征。     

1961—2010年博乐市热量资源变化特征

根据新疆博乐国家基本气象站1961-2010年的气温、无霜冻期以及≥10℃积温等资料,使用线性回归、t检验突变检测等方法,对博乐市近50a热量资源的变化特征进行了研究。结果表明, 近50a来博乐市热量资源呈明显的增加趋势：年均气温以0.43℃/10a的趋势极显著升高,年均最高、最低气温亦呈极显著升高趋势,最低气温的上升速率为最高气温的2.3倍;四季中,冬、秋季气温上升最明显,其对年气温的持续升高贡献最显著。终霜冻提前,初霜冻推迟,无霜冻期延长20d。≥10℃的初日提前,终日推迟,活动积温以94.2℃.d /10a的速率极显著地增加。1961-2010年间,各热量要素先后发生了气候突变;热量资源增加对博乐市农业生产具有积极影响,但同时也会产生一些负面作用,因此,应采取趋利避害的技术手段,促进农业生产的稳定而持续发展。     

近45年大同地区热量条件变化研究

为了摸清大同地区近45年来热量资源变化规律,使其得到充分利用,本文采用描述性统计方法及九点二项式平滑法,分别对大同地区1961年-2005年的气温、气温日较差以及≥0℃和≥10℃活动积温和持续日数等表征热量条件的资料进行分析。结果表明：该地区的年平均气温呈明显的升高、气温日较差总体呈减小、积温呈增加的趋势,即热量资源呈现不断增加的趋势。     

1990年以来鲁南地区热量资源的变化及未来趋势

为了解1990年以来鲁南地区热量资源变化情况,将资料分为近15 a(1991—2005)及前30 a(1961-1990年)两组,用K-W检验分析两组样本是否有显著差异,并用一元线性回归模型的回归系数估算未来气候变暖时热量资源的变化。结果表明:1991-2005年鲁南地区与前30 a相比,年平均气温明显升高,≥0℃及≥10℃积温及持续日数明显增加,无霜期明显延长,热量资源显著增加。当未来气候变暖时,年平均气温每升高1℃,≥0℃积温将增加308~309℃.d,持续日数延长15~16天,≥10℃积温将增加235~248℃.d,持续日数延长6~8天,无霜期将延长9~14天。     

基于GIS的新疆地区两种气温插值方法对比研究

以新疆为研究区域,运用气温垂直订正和多元回归+残差订正2种插值方法对研究区105个气象站点2015年月、季、年均温进行空间插值,并通过交叉验证和相关分析方法对其精度进行评价。结果表明:新疆地区气温垂直订正插值法的均方根误差和平均绝对误差分别为0.58~1.79℃和0.46~1.17℃,而多元回归+残差订正插值法分别为1.47~2.89℃和0.98~2.23℃;垂直订正插值法得到的气温预测值与实测值的相关系数达0.90~0.98,而多元回归+残差订正插值方法为0.52~0.91;与多元回归+残差订正法相比,气温垂直订正法的误差更小、相关性更好,更适于新疆区域气温的插值。     

基于DEM的复杂地形气温空间插值研究

利用江西省87个国家气象观测站点1987—2016年月平均气温资料,结合数字高程模型(DEM),建立了一个基于江西省DEM的多元线性回归空间插值模型,并与传统的反距离权重法(IDW)、普通克里金插值法(OK)和协同克里金插值法(CK)进行空间插值精度和效果对比。研究表明:基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)的误差精度和插值效果均优于其他3种传统插值方法。江西省月(年)平均气温与纬度和海拔高度呈负相关,与经度呈正相关,与坡度、坡向无明显相关性;江西省月平均气温垂直递减率约为0.35—0.65℃/(100 m),年平均气温垂直递减率约为0.49℃/(100 m)。     

潮州热量资源空间分布模型及插值方法

利用潮州28个气象站点的气温资料和地理信息数据通过多元线性逐步回归方法,建立了各热量因子的空间分析模型。通过空间分析模型叠加残差插值的方法(IDW、克里克、样条函数)模拟出的热量因子空间分布图均能较好地反映热量因子的空间变化趋势,精细化程度较高;比较3种插值方法的模拟结果,发现IDW和克里克法要略优于样条函数法;误差分析显示,在潮州使用空间分析模型模拟叠加IDW插值结果的热量因子空间分布栅格图的精度较高,该方法可用于潮州热量因子精细化估算。     

赤峰市影响玉米生长的热量资源推算模型

文章采用逐步分析的方式对影响热量条件的少变因素(经度、纬度、海拔)与无霜期日数及稳定通过10°C积温进行分析,建立影响玉米生长的热量资源推算模型,再通过地理信息系统空间分析的栅格计算分析功能进行空间分布计算得到要素空间分布图,实现对赤峰市热量资源分布趋势的直观体现。     

近50年东北地区热量资源变化特征

利用1951—2005年东北地区100个气象站日平均气温资料,得出各年代稳定通过10℃,0℃积温及其持续天数和起止日期分布的变化,进而分析了气候变暖背景下东北地区热量资源的变化特征。结果表明:东北地区气温持续增暖,线性趋势达0.4℃/10 a,较我国其他地区更为显著,且与各热量资源指标有较好的相关性。东北地区气候变暖使得稳定通过10℃,0℃积温普遍显著升高,且稳定通过10℃,0℃积温的持续天数也普遍显著增加;稳定通过10℃,0℃积温和持续天数的等值线在东北平原和相对平坦的内蒙古高原向北大幅度推进,而在山区有向高海拔地区抬升的趋势;稳定通过10℃,0℃积温持续天数普遍增加是受到起始日期提前和终止日期延后的影响,而且起始日期提前比终止日期延后的影响更明显。东北地区热量资源的变化有利于东北地区粮食产量的提高和稳定。     

基于NorESM1-M模式的中国东北地区2050s玉米气候生产潜力预估

利用NorESM1-M模式资料驱动AEZ模型模拟了21世纪中叶东北地区春玉米在雨养条件下的气候生产潜力。结果表明：在RCP2.6情景下,东北区域热量资源较1981-2010年有所改善,年平均气温增加1.72℃,≥ 10℃积温增加359.6℃;降水整体呈现略增加趋势且南部多于北部,全区平均增多56.9 mm,蒸散量增加10.0 mm;具有最大气候生产潜力的区域在辽宁省东部;与基准年相比,辽宁单产平均每公顷增加1100 kg。在RCP8.5情景下,东北区域热量资源进一步改善,黑龙江、辽宁和吉林三省≥ 10℃积温分别增加652.7℃、636.3℃和683.9℃,降水总量较RCP2.6情景增加但空间分布差异较大,全区维持增产趋势,辽宁、吉林和黑龙江增产百分比分别为3.3%、8.1%和20.0%。     

基于DEM的江苏气温空间插值研究

以江苏省及周边39个常规气象站点1957—2001年的月平均气温数据和90 m空间分辨率的DEM数据为基础,采用基于DEM的多元线性回归插值方法,分析多年平均气温与海拔、坡度和坡向等地形因子的相关关系,建立适合该区域的多元回归空间插值模型.同时与反距离权重法(IDW)和克里格(Kriging)插值法等传统方法的计算结果进行对比,并用交叉验证方法比较5种插值方法的精度.结果表明:该研究区各月气温递减率在 0.5~0.9 ℃/(100 m) 左右;基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)无论从插值效果还是误差精度上,均优于其他传统插值方法.插值结果客观地表达了气温与各地形要素的相关性,反映了气温的空间变异性.     

洞庭湖生态经济区热量资源变化特征

基于洞庭湖生态经济区25个地面气象观测站1961-2013年的逐日平均气温、最高气温和最低气温观测资料,组合成100项热量特征指标,利用统计方法系统性分析该区域的热量资源变化特征,并采用贡献率探讨了最高、最低气温在年平均气温变化中的作用。结果表明：洞庭湖生态经济区不同气温要素的空间分布形态不同,日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温空间分布形态一致,均呈西低东高分布;稳定通过0℃、5℃、10℃、15℃、20℃的初、终日期在区域内相对集中。年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈显著或极显著上升趋势,但存在升温的不均匀性,气候变暖以最低气温升高为主要特征,最高气温在春季起到升温加速作用,导致洞庭湖区春季气温上升速率较其他季节大。气候变暖带动日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温呈极显著上升趋势,但升温的不均匀性直接关联到稳定通过一定界限日平均温度初、终日期的变化及积温突变时间的变化,5℃、15℃初日呈显著提前趋势,≥0℃、≥5℃、≥10℃积温增加突变时间与最低气温相近,≥15℃、≥20℃积温增加突变时间与最高气温相近。     

河池市金城江区1971-2010年气温变化特征分析

利用1971-2010年河池市地面观测站40a的逐年平均气温,平均最高与最低气温,应用最小二乘法拟合一元线性回归方程法,分析河池市金城江区40a来气温变化特征.结果表明,河池市金城江区年平均气温以0.267℃/10a的线性趋势增加,秋季年平均气温增幅最为明显,平均最高与最低气温均呈上升趋势,但平均最高气温增速慢于平均最低气温.