黑河流域气候平均降水的精细化分布及总量计算

利用黑河流域气象观测站降水资料和DEM资料,分析了气候平均年和月降水量与地理地形参数的关系.结果显示,黑河流域气候平均降水量与测站的海拔、纬度、坡度显著相关,据此建立了降水量与地理地形参数的关系模型;拟合分析表明,年降水量拟合值与实测值的相关系数达0.94,二者在大部分地区分布特征基本一致,拟合值稍大;逐月降水量拟合相对误差在上游和中游都很小.基于降水量与地理地形参数的关系模型,利用高分辨率DEM资料,扩展得到了黑河流域上中游100m×100m精细化分布的气候平均年降水量和各月降水量.结果表明,精细化分布的降水量场能够表现出更多与地形和地势有关的细节,这是只利用气象测站资料的分析结果所不能反映的.在黑河流域气候平均降水量空间精细化分布基础上,按照黑河流域上中游面积5.08×104 km2计算,其气候平均年降水总量约为150.6×108 m3,降水主要集中在5-9月.     

地形对青藏高原丰枯水年雨季降水量空间分布的影响

采用高分辨率的3"数字高程模型及青藏高原东部102个常规气象观测站5～9月份的降水量资料,根据降水随高度分布将站点分为三类,再采用多元逐步回归的方法,建立了青藏高原40年(1961-2000年)逐年雨季降水量与经度、纬度、海拔、坡度、坡向、开放度等6个地理、地形因子关系模型,并以此为基础,分析了三类区域在丰枯水年里的因子系数的变化规律.结果表明,此法建立的关于高原降水量与诸因子之间方程的相关性显著,相对误差20%,平均相对误差4.4%,估算模型的相关系数均通过0.05的显著性检验;海拔低于1 400 m的第一类区域,主要受地形高度和开放度等局地地形的影响,来改变旱涝年的降水分布特征,海拔高度大于3 600 m的第三类区域,主要受开放度和坡度的影响,其他区域主要受地形的海拔、经度和开放度等局地地形的影响;高原季风是影响第三类区域水汽分布的主要因素,在季风加强时,开放度和经度的影响也随着加强,而坡度和海拔的影响减弱,从而使得水汽的局地性分布特征增强,东西分布差异加大,相应地局地降水分布特征加强,东西差异加大.地理地形因子影响大气的水汽输送和大气的垂直运动,从而导致其对空间降水分配的差异.     

地形因子对华东地区降水影响的尺度效应研究

降水是地表淡水资源的主要来源,降水分布强烈的时空异质性给陆地水循环研究带来了较大不确定性,因此降水的空间异质性及其影响因子研究一直是水循环研究的重点。选取观测资料丰富的华东地区,采用351个气象台站降水观测数据,通过一般线性回归模型、地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型的拟合结果,研究了典型地形因子对降水空间分布的影响及其影响尺度。结果表明,传统的一般线性回归模型不能表征降水分布的空间异质性,而地理加权回归模型和多尺度地理加权回归模型均较好地拟合出了降水在空间上的非均匀分布（R2>0.7）。此外,多尺度地理加权回归模型的带宽数还反映了各地形因子对降水空间分布的影响尺度。一般说来,带宽数较小的局地影响因子对降水的空间异质性影响较强。对于年降水量,地形高程和地形起伏度是影响降水空间异质性的主要地形因子,而地形坡度和主风向系数对降水的影响不显著。在不同季节,各地形因子对降水空间分布的影响程度不同。地形高程对夏季降水影响较大;离海岸线距离对春、秋季南部山区降水影响较大;地形起伏度对冬季降水有重要影响。厘清我国不同季节降水与地形因子间的关系,有助于理解各季节复杂地形因子对降水的贡献,为...     

重庆山地月平均气温空间分布模拟研究

利用月平均气温物理经验统计模型,结合重庆市及周边51个气象站1961-2000年常规气象观测资料和重庆市1:25万DEM数据,充分考虑地形(海拔、坡度、坡向和地形遮蔽)、太阳辐射、长波有效辐射等因素对气温的影响,完成了复杂地形下重庆市山地100 m×100 m分辨率月平均气温空间分布的模拟.模拟结果能较好地反映气温的宏观分布趋势和局地分布特征,月气温模拟平均绝对误差最大为0.40℃,全年平均为0.21℃.采用交叉验证、个例年验证和野外考察资料验证对模拟结果和模型性能进行了多方面的考察,结果表明:交叉验证误差全年平均为0.26℃;个例年验证误差全年平均为0.30℃;8个野外考察点验证各月误差总体小于1.0℃.     

地形对黄河流域太阳辐射影响的分析研究

起伏地形中太阳总辐射由直接辐射、散射辐射、周围地形反射辐射三部分组成,依据各部分太阳辐射产生机理的不同,分别设计模型以综合考虑天文因素、大气因素、宏观地理因素、局地地形因素（坡向、坡度、地形相互遮蔽）是必须的。基于数字高程模型（DEM）数据和遥感影像,在全面考虑各种因素的基础上,建立了依托常规气象站观测资料的起伏地形下太阳总辐射计算模型,完成了黄河流域1km×1km分辨率太阳总辐射分布式模拟。结果表明：受坡地自身遮蔽和周围山地相互遮蔽的影响,总体平均而言,山地接收的太阳总辐射较平地少;局地地形对太阳辐射的影响程度随季节而变,在太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

浙江省高分辨率太阳直接辐射图的计算和绘制

以综合考虑天空因素和地面因素的起伏地形下太阳直接辐射分布式模型为基础,采用1∶25万高分辨率数字高程模型（DEM）数据和气象站观测资料,计算了100 m×100 m分辨率的浙江省气候平均月太阳直接辐射以及年直接辐射的精细分布,并分析了起伏地形下浙江省太阳直接辐射的逐月变化规律。结果表明：浙江省太阳直接辐射量以7、8月份最高,1、2月份最低,全省气候平均年太阳直接辐射量为2 083 MJ/m²;地形因子对起伏地形下浙江省太阳直接辐射的影响程度具有随季节变化的特性;局地地形对太阳直接辐射的影响程度随季节而变,在冬半年,太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

黑河流域降水的研究进展与展望

归纳总结了黑河流域降水方面已有的研究成果,主要集中在流域降水的时空变化规律及降水的影响因子分析两个方面.在降水变化研究方面,对整个流域降水的时空变化特征与上游祁连山区降水的变化特征分析已有不少工作;在降水影响因子研究方面,对上游祁连山区地形与降水的关系研究在逐步开展;水分条件,气候变化、人类活动与流域降水的关系研究也取得了一些进展.这些研究使我们对流域的气候特征、降水分布情况及降水的地形影响等方面有了一定的了解.为更全面、深入地研究黑河流域降水机理奠定了基础,但仍需在以下两个方面展开深入细致地研究:1)与大尺度环流系统变化有关的水汽来源及输送对黑河流域降水的影响;2)与地形有关的局地因子对黑河流域降水的影响.     

祁连山区黑河上游多年冻土分布考察

高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、 生态系统、 碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响. 黑河上游地处祁连山中东部, 属于高原亚寒带半干旱气候, 研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、 气候与环境变化以及水资源评价、 工程建设等非常重要. 2011年6-8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查, 沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域, 完成测温孔7眼, 并布设测温管进行地温监测. 根据勘察、 钻探及测温资料, 确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650~3 700 m之间. 受高度地带性的控制, 随着海拔的降低, 活动层厚度由在海拔4 132 m时的1.6 m增加至在多年冻土下界处的约4.0 m, 多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右, 而多年冻土厚度由100 m以上减小到多年冻土下界处的0.0 m. 同时, 坡度和坡向、 岩性、 含水(冰)量、 地下水、 河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用.     

基于网格化模型的黑河流域中游历史时期耕地分布模拟

黑河流域悠久的农业开发史和历史文献为研究历史时期耕地空间分布格局变化提供了有利条件.根据黑河流域历史时期土地开发利用的特点,深入分析了海拔、坡度、土壤、人口等自然及人文主导因子与耕地分布的关系,遴选出对耕地分布具有明显作用且易量化的影响因子,并以此为依据设计了一套历史耕地数据网格化模型,模拟了黑河流域历史时期耕地分布趋势.采用人均耕地面积与粮食单产2种途径,估算了明代以前黑河中游耕地面积总量.基于该模型并结合古遗址、遥感影像判别的结果,重建了黑河流域中游地区明代以前耕地的空间分布.     

乌兹别克中卡兹库姆地貌特征对砂岩型铀矿赋存的制约

为了理清地形地貌对砂岩型铀矿赋存的制约作用,基于GIS技术,利用DEM影像数据提取了中卡兹库姆地区高程、坡度、坡向、地形起伏度及条带剖面等各类地貌因子,并与研究区探明的砂岩型铀矿进行空间关联与定量化分析。研究结果表明砂岩型铀矿赋存的有利地形地貌条件:高程为100~400 m、坡度为0°~5°、地形起伏度为10~35 m、亚流域面积-高程积分值为0.3~0.6;中卡兹库姆地区存在4个较为明显的夷平面,高程分别为:Ⅰ级2 200 m,Ⅱ级1 600 m,Ⅲ级1 100 m,Ⅳ级330~400 m,砂岩型铀矿发育于Ⅳ级夷平面附近;砂岩型铀矿集中于低海拔和低地形起伏度的地区,二者可作为砂岩型铀矿找矿预测的主要参考因素。最后根据地貌因子圈定了中卡兹库姆地区砂岩型铀矿赋存的有利区域,为该区砂岩型铀矿找矿提供依据。     

河西走廊特殊地形与大风的关系探讨

运用河西走廊1951-2010年大风资料,参考相应地区的的地形特征,探讨了地形与大风发生的关系. 结果表明：地形的狭管效应对局地大风风速的突然加强是河西走廊多大风的重要原因,海拔是影响大风日数、最大风速和持续时间的重要因素. 祁连山的阻挡作用是造成山区北侧大风日数偏少、最大风速偏小和持续时间偏短的重要因素;地形与河谷走向是影响大风风向的重要因素.     

西藏高原地形扰动对其降水分布影响的研究

利用离散谱空间变换中谱能不变性约束下的谱分析方法和引进相对地形高程(地形扰动)概念,研究了西藏高原地形强迫对该区降水分布的影响机制。研究表明,在相对最大降水高度之下,所谓地形-降水分布剖面一致性(即降水分布曲线相似于地形起伏曲线,雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应)的经典结论在西藏高原不能完全满足。频谱空间中的地形-降水锁相关系能够更本质地反映出地形性降水分布的物理特征。揭示出,两种不同的地形-降水锁相关系即分别对应西藏高原的两种地形-降水分布形态,即雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应的共振分布型;降水随地形增高或增或减的漂移分布型。     

农业种植规模与降水量变化对农用地下水开采量影响识别

以石家庄平原区作为研究区域,运用相关分析及回归分析阐明农用地下水开采量与降水量及小麦—玉米种植规模之间的关系。降水量与农用地下水开采量之间的相关系数较小,但作为农作物需水的重要水源,降水量通过影响农业地下水开采强度影响地下水开采总量。农业地下水开采强度在丰水年时明显减小,在枯水年时明显增大。小麦和玉米作为主要的耗水型作物,其种植面积与农用地下水开采量关系密切,随小麦—玉米种植面积的增加(减小),农用地下水开采量表现出明显的增加(减小)趋势。1981年之前,小麦—玉米种植面积每增加1×104 hm2,农用地下水开采量平均增加0.69×108 m3;1981年之后,小麦—玉米种植面积每增加1×104 hm2,农用地下水开采量增加0.23×108 m3。     

Rate and budget of blown sand movement along the western bank of Lake Nasser,southern Egypt

Three sets of Landsat? satellite images for the years 1993, 1998, and 2003 show that the sand dunes at the southwestern Desert of Egypt are generally moving towards southeast direction with a mean annual creeping speed over ground attaining 15 m/year. The manual-stickled field measurements show that the net annual extension of the longitudinal dunes in the coastal area is between 4 and 5 m/year, while the inland longitudinal dunes showed a net movement ranging between 5 and 6 m/year. Seasonal variations of drift potential and sand movement refer to a strongly high energy wind desert environment in the spring season, high energy wind desert environment in the summer season, and relatively high to intermediate in the autumn and winter seasons, respectively. The total annual estimated volume of transported sand which falls down into Lake Nasser basin attains 16,225,808 m³ as calculated by Bagnold's equation and quantities of sand collected from the sand traps. Comparing this value with the total volume of Lake Nasser Basin, which attains 120?×?10⁹ m³, we can conclude that the sand sheets or sand accumulations may represent serious natural hazards to Lake Nasser in some locations. However, the sand drifting towards the lake may be obstructed by high contour topography hindrance, and the mean grain size of the sand sheets is bigger than 0.25 mm, which needs high wind velocity more than 4 m/s. In addition, the direction of the prevailing wind is N-NNW to S-SSE, and this direction sometimes is parallel to Lake Nasser in some places according to the meandering of the lake. The total lengths of hazardous areas along the western bank of Lake Nasser, which receive the most amounts of the drifted sands, attain 43.6 km only.     

基于TRMM卫星降水的太行山区降水时空分布格局

基于TRMM 3B42V7数据,综合采用多元线性回归、偏最小二乘回归和地理加权回归3种方法,建立了太行山区卫星降水产品的降尺度校正模型,将遥感降水信息从0.25°×0.25°降尺度到0.05°×0.05°。在结果评估和优选的基础上,分析了"像元-集水区-全区"年、月降水的多时空尺度干湿季节分布和垂向分布特征,并从机理方面论证了研究的合理性。结果表明:①地理加权回归校正效果最优,可明显降低校正降水与实测降水系列的均方根误差和平均相对偏差且提高决定系数;偏最小二乘回归可降低两项误差,但对决定系数无提升;多元线性回归最差,各项指标均无改善。②处于夏季风迎风侧的东坡和南坡降水量普遍高于500 mm,背风侧的西坡和北坡降水量较低,最大年降水量位于东南坡海拔1 300~1 500 m的地带。③研究区7-9月降水量占全年的58.7%,干湿季节降水量之比为1:18,各集水区的变化范围为1:13~1:25。④季风风向影响降水中心的移动路径,各月降水量沿高程变化梯度区间为-5.2~6.7 mm/hm,且迎风坡降水的垂向分布更复杂。     

Precipitation spatial variability and dry areas temporal stability for different elevation classes in the Macta basin (Algeria)

The water availability relies primarily on precipitation whose spatial and temporal variability depends on meteorological and topographic attributes. Water becomes a precious natural resource, especially in semiarid areas. Generally, decisions on water resources are made on the whole watershed, but the variability of precipitation is related to topography. The work was aimed at quantifying the spatial variability of annual precipitation for a 40-year-long time series in the Macta basin (Algeria) by using a geostatistical approach and to detect the temporal stability of dry areas. To assess if annual precipitation variability could depend upon the elevation, the study area was divided into five geographical units (polygons) based on elevation and polygon kriging was applied. For each hydrologic year, the standardized relative difference of precipitation (SRDP) was evaluated and dry areas identified. The temporal stability of SRDP with elevation was assessed using the Spearman rank coefficient. Geostatistical approach showed different variability structures of annual precipitation over the considered period. Results highlighted differences in SRDP within the geographical units located at different elevation and the non-stability of dry periods with time within the same polygon. A remarkable dry tendency was assessed in the northern polygon, while the polygons at higher elevations were dominated by temporal instability. The spatio-temporal non-stability of dry areas might be attributed to the change in general atmospheric circulation in North Africa over the last decades and to the nonlinear interaction among precipitation and orography. The identification of dry areas can help decision-makers to plan management and conservation programs in Algeria.     

珠江三角洲地区近30年降雨变化趋势及其与气溶胶的关系

基于珠江三角洲地区1980~2010年0.5°×0.5°经纬度网格的逐月降水资料,利用Mann-Kendall秩次相关法,对珠江三角洲地区近30年的降雨趋势特征进行了分析。研究表明:珠三角地区2~4月降雨量存在显著下降趋势,而6~9月降雨量有显著的上升趋势。从气溶胶的角度对这种趋势产生的原因进行了分析,针对珠三角地区2~4月和6~9月不同的降雨类型,提出气溶胶物质的增多在一定程度上抑制了2~4月锋面雨的形成,而对6~9月台风雨的产生也存在可能影响的假设,并从降雨机制上进行了解释。     

滨江流域降水时空演变规律分析

降水是水循环的关键环节,直接影响着径流过程和可利用水资源量的时空分布,关系到区域水资源安全和可持续发展。为了探讨气候变化下华南湿润区典型小流域降水时空演变规律,利用珠江流域北江一级支流滨江流域内及其邻近共10个站点近47年日降水量观测资料,采用非参数统计方法Mann-Kendall(M-K)趋势检验和Mann-Whitney-Pettitt(MWP)检定方法,对年、汛期/非汛期、年日最大和年月最大降水量进行分析。结果表明:滨江流域多年平均降水量呈北少南多分布,主要与区域气流走向及流域地形有关;年降水量总体呈现减少趋势,其中流域南部呈显著减少趋势,北部呈不显著减少趋势,其主要是汛期(4~9月)降水量减少,非汛期(10~翌年3月)降水量变化不大;年日最大和年月最大降水量均呈减少趋势。流域南部年降水量和汛期降水量在1983年发生了显著性变异;流域北部年最大日降水量和年月最大降水量分别在1987年和1985年左右发生显著性变异。     

基于地理因子的现代降水空间模拟方法探讨

将经度、纬度、海拔、坡度、坡向、分区(干燥度)和植被等七个因子作为影响现代降水的地理因子,结合R语言程序、Arcgis空间分析和SPSS统计分析工具,探讨对现代降水进行空间模拟时,其影响因子与重建方法的选择。基于广义可加模型(GAM)用R语言实现了对现代降水影响因子的非线性分析,得到除坡度外其它各因子均与多年平均降水量之间大体呈线性相关;继而对各地理因子进行共线性检验,通过检验的因子使用最小二乘法建立与多年平均降水之间的多元线性回归模型。计算结果表明:逐次叠加地理因子进行回归分析时,其方程的R2均有提升,显示地理因子的类型对降水空间模拟具有一定的影响;非线性和线性建模中坡向因子的P值都大于0.05,说明在本研究中其对降水的影响不显著;线性回归建模的模型拟合优度R2为0.849,非线性模型的解释达到89.6%,两种建模结果都具有一定的可信度,对分析今后中国大范围区域中现代降水的影响因子及空间模拟方法具有重要的参考意义。