雅鲁藏布江流域NDVI对高程与降水的相依性研究北大核心CSCD

地形起伏与降水分布不均是植被空间分布差异的主要成因。西藏自治区雅鲁藏布江流域具有显著的高程差异,研究以NDVI和相应的降水及高程数据,统计分析NDVI随高程变化的分布规律,并结合滑动t突变检验与Pearson相关分析对其分布形态进行诊断。结果表明:(1)NDVI对高程具有高度依赖性,基本呈现随高程增加而线性减小的变化规律,NDVI随高程变化的减幅约-0.000 18 m^(-1),其中3 003 m以下和5 843 m以上区域内NDVI值随高程增加呈线性下降形态,而高程在3 003~5 843 m的样点NDVI实际值偏离拟合值较大;(2)3767 m与5 051 m高程界线将月NDVI分成0.65~0.88、0.17~0.49和0.09~0.24三个值域;(3)三个高程带内植被总体可被划分为2 5月、6 9月、10月至次年1月三个生长时期;(4)高程5 051 m以上区域内NDVI总体呈增加趋势,高程3 767~5 051 m区域内NDVI于6 9月呈下降态势,其余月份均表现为增加形态,而高程3 767 m以下区域内NDVI总体为下降趋势;(5)除32%的样点NDVI主要受高程影响外,51%样点NDVI受降水影响较大(主要分布于3 003~5 843 m之间的区域,尤其是高程位于4 010 m以上的区域),二者相关系数达0.7以上;还有17%样点NDVI受其他因素控制。     

雅鲁藏布江流域TRMM降水数据降尺度研究

雅鲁藏布江是西藏流域面积最大的河流,在第二次青藏高原综合科学考察阶段,分析雅鲁藏布江流域降水变化规律,有助于深入了解高寒地区水循环与水资源演变规律,对合理开发利用高原地区水资源具有重要的借鉴意义。本文回顾总结了近30 a雅鲁藏布江流域降水研究取得的最新成果,其内容涉及降水时空分布特征、空中水汽密度垂直变化、水汽输送通道特征以及气候变暖背景下降水变化趋势和未来预估。对这些研究成果的梳理,旨在加深对雅鲁藏布江流域降水变化特征的理解和认识,为促进雅鲁藏布江流域降水变化研究提供参考。同时,指出了目前雅鲁藏布江流域降水变化研究中面临的问题,如因地形复杂导致的站点稀疏、观测困难、资料短缺等,需要在未来的科学考察中重点加以关注。

     

气候变暖背景下雅鲁藏布江流域降水变化研究进展

雅鲁藏布江是西藏流域面积最大的河流,在第二次青藏高原综合科学考察阶段,分析雅鲁藏布江流域降水变化规律,有助于深入了解高寒地区水循环与水资源演变规律,对合理开发利用高原地区水资源具有重要的借鉴意义。本文回顾总结了近30 a雅鲁藏布江流域降水研究取得的最新成果,其内容涉及降水时空分布特征、空中水汽密度垂直变化、水汽输送通道特征以及气候变暖背景下降水变化趋势和未来预估。对这些研究成果的梳理,旨在加深对雅鲁藏布江流域降水变化特征的理解和认识,为促进雅鲁藏布江流域降水变化研究提供参考。同时,指出了目前雅鲁藏布江流域降水变化研究中面临的问题,如因地形复杂导致的站点稀疏、观测困难、资料短缺等,需要在未来的科学考察中重点加以关注。     

雅鲁藏布江流域夏季降水的年际变化及其原因

本文通过多套观测与再分析降水资料的比较,分析了雅鲁藏布江流域夏季降水的特征,从水汽含量与水汽输送的角度检验了雅鲁藏布江水汽通道的特点,研究了流域夏季降水的年际变化及其原因。分析表明:（1）该流域夏季降水大值位于雅鲁藏布江出海口至大峡谷一带,观测中流域平均降水可达5.8 mm d-1。不同资料表现的降水空间分布一致,但再分析降水普遍强于观测,平均为观测的2倍左右。（2）该流域夏季的水汽主要来自印度洋和孟加拉湾的偏南暖湿水汽输送,自孟加拉湾出海口沿布拉马普特拉河上溯至大峡谷,即雅鲁藏布江水汽通道。水汽收支诊断表明,夏季流域南部（即水汽通道所在处）是水汽辐合中心,流域平均的辐合约9.5 mm d-1,主要来自风场辐合与地形坡度的贡献。（3）不同再分析资料表现的流域降水和水汽分布特征总体一致,但量值差异较大。NCEP（美国国家环境预报中心）气候预报系统再分析资料CFSR、日本气象厅再分析资料JRA-25较欧洲中期天气预报中心再分析ERA-Interim资料更适于研究该流域（青藏高原东南部）的水汽特征,因为后者给出的流域降水和水汽偏强。（4）近30年该流域夏季降水无显著趋势,以年际变率为主。年际异常的水汽辐合（约为气候态的35.4%）源自异常西南风导致的局地水汽辐合（纬向、经向辐合分别贡献了16.5%、83.5%）,地形作用很小。流域夏季降水的年际变化是由印度夏季风活动导致的异常水汽输送造成的,其关键系统是印度季风区北部的异常气旋（反气旋）式水汽输送。     

我国东部地区NDVI与气温、降水的关系研究

利用东部地区的1982—2001年归一化植被指数(NDVI)资料以及131个标准气象台站的气温、降水资料,用相关分析、奇异值分析(SVD)方法研究了该地区的植被与气温、降水的相互作用,得到以下几点认识：NDVI的最大值滞后于气温最高值的时间尺度在一个月左右。前期气温与后期NDVI的相关系数在春夏为负值,在秋冬却以正值为主。前期植被与后期气温的相关系数以负值为主。NDVI最大值滞后于降水最大值的时间尺度在两个月左右,同期NDVI与降水的相关系数为负值,而无论降水超前于NDVI或者NDVI超前于降水的时间尺度大于1个月时,二者的相关系数转为正值。由SVD方法得到东部地区7月份的NDVI与8月份的气温、降水有较好的相关关系。河南西南部及东北部区域NDVI与大部分地区的气温为正相关;长江流域NDVI与32 °N以南地区的降水有较好的负相关。因此,前期植被的变化特征可以作为后期气温、降水的预报的一种参考因子。     

我国夏季降水与青藏高原春季NDVI的关系

利用1982年1月-2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料, 通过相关分析和合成分析方法, 初步分析了我国夏季降水与青藏高原春季植被的关系及可能机理。结果发现:青藏高原春季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈西北-东南向“ + - +”带状分布。合成分析也表明:青藏高原春季NDVI大、小值年降水年内分布也存在明显差异。降水的上述差异, 可能是由于青藏高原春季NDVI变化导致热源效应改变, 引起大气环流变化造成的。对环流分析也发现:大气环流的变化特征与降水变化表现出很好的一致性。     

不同降水卫星数据反演降水量精度评价——以雅鲁藏布江流域为例

利用多种定量指标和分类指标,评估PERSIANN-CDR(Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Netw orks-Climate Data Record)和TRM M 3B42 V7 (Tropical Rainfall M easuring M ission 3B42 V7)两种降水卫星产品在雅鲁藏布江流域的反演精度,并首次在雅鲁藏布江流域使用降水量体积分类指标对卫星数据的适用性进行评价。结果表明:(1)降水卫星数据的偏差主要表现在微量和重度降水的偏差上,两种降水卫星数据总是高估了弱降水,低估了强降水,PERSIANN降水卫星要比TRM M降水卫星对降水数据偏离程度小;(2) PERSIANN-CDR降水卫星数据与地面实测数据的相关系数为0. 663,偏差为0. 845,TRMM 3B42 V7降水卫星数据与地面实测数据的相关系数为0. 666,偏差为0. 579。只考虑定量指标的评价体系,两个降水卫星数据的精度差异相对较小;(3) PERSIANN-CDR卫星数据在各站点的各分类指标数值范围均比TRMM 3B42 V7卫星数据的指标数值范围大,PERSIANN-CDR卫星数据对降水事件和降水量的反演精度要高于TRMM 3B42 V7卫星数据。考虑降水量分类指标的评价指标体系比单纯使用传统定量指标评价降水卫星数据更能有效地反映出降水卫星对资料稀缺的高寒地区地面降水特征的捕捉能力。     

江西省降水与不同时空尺度下植被NDVI关系研究

利用NASA/AVHRR的982—2006年NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)数据和江西省79个气象站1982—2005年逐日降水观测资料,分析了江西省植被和降水的时空变化特征以及年降水和不同时空尺度的植被NDVI间相关关系。结果发现:1)降水在季节和年尺度上变化均不明显;年植被NDVI未发生显著变化,春季植被NDVI呈显著上升趋势,夏、冬两季呈显著下降趋势。2)当植被NDVI的空间尺度达到9×9(即36 km×36 km,可称为"最优时空尺度")时,二者相关系数基本稳定,说明年降水和该空间尺度植被的关系能较好地反映出降水与植被的相互关系。3)各季节降水与不同时空尺度下植被NDVI关系表现为除秋季外,其他3个季节的降水均与植被NDVI显著相关,但与之对应的植被NDVI"最优时空尺度"不尽相同。因此,考虑到不同时空尺度的植被NDVI与降水之间关系存在较大差异,在今后研究二者之间关系时,必须充分考虑时空尺度对研究可能带来的不确定性。     

我国江淮流域温度和降水持续性变化的研究

引用序贯抽样的思想,应用Ｒａｄｏｋ提出的持续性变化检测方法,并结合经验正交函数的分析,揭示了我国江淮流域４２年来气温和降水持续性变化的主要特征。     

基于随机森林模型的雅鲁藏布江流域气温降尺度研究

采用随机森林RF(Random Forest)模型对雅鲁藏布江流域22个站点的日平均气温进行降尺度研究,为了探求在雅鲁藏布江流域更适宜的气温降尺度方法,采用多元线性回归MLR、人工神经网络ANN和支持向量机SVM三种方法作为对比模型,并且采用主成分分析PCA和偏相关分析PAR两种分析方法,进行特征变量筛选。采用纳西效率系数NASH、均方根误差RMSE系数、绝对误差MAE和相关系数r值四种标准来评价模型的模拟效果。结果表明,RF模型的模拟效果要明显优于其他几种方法的模拟结果;采用PAR筛选特征变量的模型计算结果,不仅优于采用PCA筛选特征变量模型的模拟结果,且较稳定,另外,各种模型验证期的NASH效率系数都在0. 86以上,相关系数都在0. 93以上,所用几种模型都能较好地模拟雅江流域平均气温。选取MPI-ESM-LR模式在未来(2016-2050年)两种极端典型浓度路径RCP(Representative Concentration Pathway)排放情景RCP2. 6和RCP8. 5下的试验数据,研究雅鲁藏布江流域未来气温变化趋势表明,雅鲁藏布江流域未来2016-2050年在RCP2. 6和RCP8. 5两种排放情景下,平均气温都呈现出持续上升的趋势,在RCP2. 6排放情景下日平均气温平均上升0. 14℃,在RCP8. 5排放情景下日平均气温平均上升0. 30℃。     

基于TIGGE资料的流域概率性降水预报评估

利用2008年7月1日至8月6日TIGGE-CMA资料存储中心的ECMWF、NCEP和CMA等业务中心1～10天的集合预报降水结果,结合淮河流域上游大坡岭—王家坝流域内19个站点的降水观测资料,对流域内的日降水预报效果进行了基于降水等级划分的确定性TS评分、概率性Brier评分以及考虑所有降水强度概率的百分位降水评估,并对2008年7月22—23日的强降水过程的预报效果进行了重点评估分析,探索了多模式概率预报降水面向流域的评估方法。结果表明,超级集合的TS评分和Brier评分优于单个中心的集合预报平均,集合平均由于平滑作用削弱了对长预报时效较强降水的预报能力;三套集合预报都体现部分成员具有捕捉实际降水的多种可能性;流域面雨量和单站百分位的分析表明:随着预报时效的延长,强降水的预报能力逐渐减弱,而超级集合由于考虑了更多的降水可能性,预报强降水的量级和空间分布同观测更为接近。     

雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化及其与环流的联系

基于近57 a （1961—2017年）西藏雅鲁藏布江中游河谷地区（简称雅江河谷）4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）盛夏（7—8月）月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其与大气环流的联系。结果表明：1）近57 a雅江河谷盛夏降水无显著线性趋势,降水主要以3～4 a显著周期的年际振荡为主。2）雅江河谷盛夏降水年际波动与区域内水汽收支的变化直接相关,其中印度半岛-东南亚异常反气旋引起的水汽输送通量和水汽在高原腹地辐合上升的动力过程是盛夏降水年际变化的主要原因。3）对流层中低层印度半岛-东南亚异常反气旋环流是该地区盛夏降水年际异常的重要水汽输送通道,该通道将西太平洋、南海和孟加拉湾等地水汽不断输送到高原,期间西太副高和伊朗高压等大尺度系统异常对水汽输送过程起到了重要作用,同时高原盛夏季风低压和南亚高压异常给水汽在高原腹地辐合抬升提供了动力条件。     

东江流域汛期降水时空分布的非均一性特征

利用东江流域13个气象观测站1967—2011年的逐月降水量资料,对流域内汛期降水量的时空分布非均一性进行了分析。结果表明:流域内汛期各时段降水量无明显增加趋势,年际、年代际变化明显;降水量的时空间分布与其均方差均呈显著的正相关关系;各时段降水量的站间偏度系数和各站偏度系数均以正偏为主,峰度系数多为负值,且站间偏度和峰度系数皆具有明显的年代际变化特征;汛期各时段降水量均有88.9%的年份在空间上服从正态分布;汛期有95.6%的气象站降水量服从正态分布、前汛期和后汛期有93.9%的气象站降水量服从正态分布。未能通过正态性检验的年份和站点,多是由于偏度系数不能满足条件。     

江西五河流域降水与重大降水过程天气系统特征分析

通过对江西五大江河流域内的测站降水进行统计，分析了各流域的暴雨、连续大降水过程等降水气候特征；同时还对各个流域一些重大降水过程的天气系统进行普查，得出了一些统计事实。为今后制作流域预报提供一些参考。     

赤水河、习水河流域降水对水位影响的研究

该文利用赤水河、习水河降水、流量、径流量、水位等资料,建立了赤水河、习水河暴雨—水位计算公式,为赤水市小流域暴雨洪涝灾害防御工作提供决策依据:赤水9月出现暴雨过程对赤水河水位影响最大;赤水24 h降水达到50 mm时,赤水河水位正常,达到100 mm时,赤水河水位将超过警戒水位,其中9月超过危急水位;赤水24 h降水达到150 mm时,赤水河水位超过危急水位。习水河由于缺乏水文数据,建立公式偏差较大,预警准确度偏低,提升习水河暴雨—洪水预警准确率需要对习水河水文资料开展收集,从而修正偏差值。     

红水河流域降水特征与夏季风活动的关系

本文对红水河流域降水特征、夏季风活动以及汛期致暴雨产生的条件进行了分析,并得到了红水河流域降水特征与夏季风的建立、变化、消失,季风的活动以及南亚高压都有密切关系的结论,为综合开发红水河资源及预报流域性降水提供了参考依据。     

萍水河上游流域降水与城区河内洪峰关系的研究

根据3a来的现洲实验和部分地形资料,确定了雨量点,并在对现测点上游各时段降水量与城区河内涨水的关系、各点最大降雨量与城区河内洪峰到达时间进行分析的基础上。建立了萍水河上游流域降水与城区河内洪峰关系的方程,从而为萍乡市的防洪抢险工作提供科学的决策依据。     

副高与台风活动对丹江口水库流域9～10月降水的影响

利用1980～1990年9～1O月台风年鉴、北半球500hPa高空共11年资料,分析西太平洋副高、台风活动对丹江口水库流域9～10月降水的影响。结果表明:台风进入关键区后其所处的位置或移动方向不同,将对西太平洋副高进退有直接的制约作用,同     

副高与台风活动对丹江口水库流域9—10月降水的影响

利用１９８０～１９９０的９～１０月台风年鉴,北半球５００ｈＰａ高空共１１年资料,分析西太平洋副高,台风活动对丹江口水库流域９～１０月降水的影响。结果表明：台风进入关键区后其所处的位置或移动方向不同,将对西太平洋副高进退有直接的制约作用,同时对水库流域的降水等级也有很大的影响。     

近50年黄河上游流域年均降水与极端降水变化分析

利用1970-2017年45个气象台站逐日降水资料分析了黄河上游流域降水空间分布规律以及年均降水和极端降水的变化趋势,将黄河上游流域按照地形地势、海拔、气候带分布等多种因素划分成源头区、产流区、出口区,并结合极端降水指数采用Mann-Kendall法、小波分析法分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,研究极端降水时空变化。结果表明,黄河上游流域年均降水从东南向西北扇形递减,源头区和产流区是年降水量的主要贡献区域;年均降水和极端降水均存在明显的周期振荡特征,其中源头区和产流区在22年左右,出口区在18年和8年左右;整个上游区域,极端降水和年均降水的变化趋势较为一致,但年降水量近年来呈现增长趋势,而极端降水事件的发生频率则有所降低。