多源融合降水产品SUPER在汉江流域的时空精度评估

当前的多源降水数据融合技术多基于地面雨量站观测进行校正与融合,但地面观测本身存在一定的不确定性,尤其在地面雨量站点匮乏的地区,基于数理不确定性理论的多源降水融合技术可以在不依赖于地面观测数据的基础上确定各降水数据集的误差及其互相关性,逐格点确定最优晴雨分类时间序列,有效提高了融合产品的可靠性。为了评估由该理论框架发展而来的新一代降水数据优化融合产品SUPER(Statistical Uncertainty Analysis-based Precipitation mERging Framework),本研究在汉江流域上游汉中流域以及中游郭滩流域,利用地面高密度雨量站点的观测数据,选取再分析降水数据ERA5(ECMWF Reanalysis v5)、卫星降水产品IMERG(Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM),从不同时空尺度,对比SUPER的精度及性能。结果表明：(1)相比ERA5与IMERG,SUPER产品在日、月两种尺度上均具有更优表现,与地面站点实测降水一致性更高、误差更小、误报率最低、探测成功率最高;(2) SUPER产品在...     

基于GNSS PWV的水汽输送路径研究

基于2014年河北省CORS观测及气象资料,利用GNSS PWV进行水汽输送路径研究。通过GNSS PWV、ΔPWV变化与实际降水的比较发现,GNSS PWV空间变化与水汽输送路径一致,验证了河北省存在由南向北、由西北向东南的两条水汽输送路径。     

基于GPS水汽反演和GPS-IR技术的降水分析及降水判定研究

利用GPS水汽反演技术和GPS-IR技术进行降水分析及降水判定研究.首先,考虑到降水发生前后大气水汽含量、地面反射特性、GPS对流层延迟、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)振幅(A)会发生变化,分析GPS-PWV和SNR-A与降水的相关性,并联合两者进行降水判定.结果 表明,降水量与GPS-P...     

东北区域水汽收支的变化及其与降水的关系

为了明确东北区域水汽收支变化及其与降水的关系,利用1970～2010年NCEP/NCAR逐月平均分析资料、国家气象信息中心提供同期的气象站逐日降水实况资料,对东北区域夏半年（5～9月）区域水汽收支的年（年代）际变化及其与降水的关系、降水偏多（少）年的水汽输送特征进行研究.研究结果表明：（1） 1970年代水汽异常输送主要来自华北地区;1980年代,水汽异常输送主要来自蒙古东部和日本海;1990年代,水汽异常输送主要来自鄂霍次克海;2000年以后,水汽异常自东北区域向西南方向输送.总体而言,1970～1990年代区域内的水汽增加,2000年以后区域内水汽明显大幅度减少.（2）东北区域水汽总收支与夏季降水相关性较好,相关系数可达0.79,通过99％的信度检验,南、北边界的水汽输送对该区域的夏季降水有显著影响.（3）东北地区降水偏多年,西北太平洋上的水汽明显增强;降水偏少年,西风带和西北太平洋的水汽输送明显减弱.     

基于地基GPS的新疆地区大气可降水量时空分布特征

利用中国大陆构造环境监测网络的GPS观测资料,结合ERA-Interim模型气压和温度,解算2016年新疆地区GPS测站的大气可降水量,分析该地区大气可降水量的空间分布和季节性变化。结果表明:1)GPS和探空观测获取的大气可降水量具有较好的一致性,均方根误差约为2.7mm;2)新疆地区全年平均大气可降水量在7.0～13.0mm之间,且海拔每升高1km,其含量减少约1.4mm,当测站海拔相近时,大气可降水量随纬度的升高而减少;3)大气可降水量季节性变化明显,夏季为12.0～23.2mm,冬季为1.4～5.5mm,春、秋季大气可降水量差异不大且变化范围介于夏、冬季之间。     

GPS监测水汽与水汽辐射计数据的对比研究

针对水汽辐射计观测数据和并址的GPS观测数据,用GAMIT软件求解了台站的天顶总延迟和湿项延迟。运用湿项延迟与水汽含量之间的转换关系,对GPS监测的大气可降水量与水汽辐射计观测的水汽含量进行了对比研究,得出结果：由GAMIT解算出的水汽含量与WVR观测值的差值平均值为0．02mm,均方差为0．02mm,由气象文件求出的水汽含量与WVR观测值的差值平均值为0．03mm,均方差为0．02mm。表明用地面GPS监测大气水汽含量是完全可行的。     

滇池流域降水时空变异特征分析

降水是区域水资源形成的主要影响因素,其时空变化趋势也直接影响着各种生态系统的结构、服务功能及空间分布与演变。降水时空变异分析是认识区域水资源形成与时空演变的主要手段和方法。本文利用滇池流域及周边雨量站逐月数据,采用回归分析、距平、空间相关性分析、Mann-Kendall检验、Co-kriging插值及交叉验证等方法,对1953-1987年和2007-2012年2个时序系列的时空变异特征分析结果表明：（1）1953-1987年春、秋和冬季降水量有升高趋势,夏季呈减少趋势,但各季节的增减趋势不显著,2007-2012年春、夏、冬季呈减少趋势,秋季为增加趋势,近期降水量明显有减少趋势;（2）1953-1987年流域降水量呈现增加趋势（11.12 mm/10a）,大致经历下降-上升-下降过程,2007-2012年流域降水量呈显著的锯齿状减少趋势,处于枯水期;（3）1953-1987年各时段的雨量主要呈现负相关性（不显著）,2007-2012年间呈现正相关性,通过LISA统计分析认为,空间异质性随地理位置和时间而变化;（4）年均降水量与雨季降水量的空间分布特征基本相似,出现2个降水高值区和2个低值区对顶分布态势。但在2007-2012年,降水量的高值范围有所减少,低值区范围相应有所扩大。     

基于地基GNSS观测数据的贵州高原地区水汽层析精度分析

利用精密单点定位(PPP)技术处理贵州地基GNSS观测数据,获得高精度天顶对流层延迟(ZTD),进而开展水汽反演获得大气可降水量(PWV)产品。基于斜路径可降水量(SWV),使用自适应联合代数重构算法进行三维水汽层析,空间分辨率优于30 km×30 km,时间分辨率为5 min。以无线电探空数据为参考评估ZTD和PWV精度,其RMS分别为3.55 mm和1.03 mm。以ERA5再分析资料为参考评估三维层析精度,无暴雨发生时,三维层析相对误差不超过10%,偏差最大值为1.03 g/m³。以无线电探空数据为参考评估三维层析精度,层析结果与无线电探空数据的相关系数在0.97以上,具有较好的一致性。贵阳站和威宁站的平均RMS分别优于0.5 g/m³和1.2 g/m³。     

云南空中水资源的季节变化研究

用1961—2008年NOAA的月平均再分析资料和1980—2006年云南5个探空站的资料,采用大气可降水量和水汽通量公式计算分析大气可降水量和水汽通量,并用线性趋势分析其变化特征。结果表明：云南四季的可降水量北少南多,呈“u”型分布,夏季最大,冬季最小。对云南地区四季的水汽通量分析表明,四季的水汽净收入主要集中在对流层低层;地面-300hPa的水汽净收入在夏季最大、秋季次之,而冬季最小。云南经向的水汽输送和纬向的水汽输送呈反相关,近48年,云南四季水汽呈增加趋势,其中夏季增加最多,春季次之。     

利用湖南CORS网监测分析湘北一次局地暴雨水汽场时空变化

基于72个湖南连续运行参考站 (CORS) 反演得到的可降水量 (PWV) ,针对2015-04-03~04-04湘北地区一次局地暴雨,结合温度和气压等大气热动力条件,分析湖南省PWV时间序列及其平面动态分布变化,并总结此次暴雨过程中水汽场变化规律。研究结果表明,作为降水的必要条件,PWV峰值越大降水概率越高,当PWV突破48 mm并首次降低时,随后1 h内会出现降水;当PWV持续增强达到峰值50 mm之后再次下降时,PWV增量变化很大程度上决定着雨势的大小及降雨持续时长;气温和气压等热动力条件也对雨势预测有一定的指示作用;PWV分布变化可对实际降水范围（落区）趋势作出较为准确的预测。     

汉江流域湿地变化及其生态健康评价

湿地是土地资源类型的重要组成部分,湿地景观格局的变化与气候变化、土地利用变化密切相关。为了获取汉江流域湿地资源现状以及变化特征,科学地诊断湿地生存现状和保护湿地资源,本文基于2000、2005和2010年3期遥感卫星监测数据,分析2000-2010年来汉江流域湿地景观变化特征。运用压力-状态-响应模型分别从3个不同的角度搜集影响汉江流域湿地生态健康状况指标因子,并利用层次分析法获取评价指标权重因子,最终基于模糊层次综合分析模型定量评价汉江流域整体及上中下游湿地生态健康状况。研究结果表明：① 10年间汉江流域湿地总面积呈下降趋势,但汉江流域湿地面积随时间推移变化强度逐渐放缓;② 汉江流域湿地生态健康状况具有明显的空间差异,自西北向东南健康状况由健康向脆弱趋势变化,根据模糊层次综合评价模型得出,汉江上游流域湿地生态健康隶属于健康,中游流域湿地生态健康状况隶属于亚健康,下游区域湿地生态健康状况则隶属于脆弱状态,汉江流域湿地整体景观生态健康状况为亚健康。     

北斗CORS探测的大气可降水量与重庆降雨的关系

通过分析2018年2次典型降雨过程中大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)的分布特征及其与实际降水量的关系,探讨PWV在预测降雨中的应用。结果表明,在降雨过程中,PWV的分布与实际降水量具有很好的相关性。PWV对降雨的发生具有一定的指示作用,在降雨发生前6~12 h,PWV开始增加;在降雨发生前1~2 h内PWV迅速上升;当PWV显著增加并保持高值时,预示强降雨的发生。PWV变化越快,降雨概率和降水量就越大。滑动平均处理结果进一步证明,强降雨发生前后,PWV会出现快速聚集和释放的现象,PWV可作为短期临近预报及天气分析等研究和应用的序列资料,为传统气象手段提供有力补充。     

长三角地区GNSS可降水量直接转换模型研究

为简化GNSS大气可降水量(PWV)的计算过程,提高GNSS-PWV实时解算效率,利用2017～2018年长三角地区7个GNSS测站数据,分析GNSS-PWV与对流层延迟(ZTD)、地面气温(T)、地面气压(P)之间的线性关系,通过线性拟合建立PWV直接转换区域模型.实验结果表明:1)PWV与ZTD、P和T之间具有良好...     

基于GNSS的中国西南地区MODIS水汽校正研究

以GNSS水汽为标准,对中国西南地区进行MODIS水汽精度评价和相关性分析,构建MODIS水汽的区域校正模型和单站点校正模型并开展可靠性检验.分区域进行MODIS水汽校正和图像叠加得到校正后的中国西南地区MODIS水汽分布.结果表明,区域模型可替代单站点模型,中国西南地区MODIS水汽季节校正模型效果显著,在春、夏、秋...     

黑河流域植被类型分布模拟分析

针对黑河流域植被类型空间分布的垂直地带性特征,本文基于支持向量机算法构建黑河流域植被类型空间分布的模拟分析模型,并运用Kappa系数和混淆矩阵检验方法对模拟精度进行检验。验证结果显示,模型总体精度（OA）值为75.54%,Kappa系数值为0.66,表明了该方法在植被分布模拟上具有较好的结果,适用于区域尺度下植被类型分布的空间模拟。模拟结果表明,该方法对半灌木-矮半灌木荒漠和温带禾草-杂类草草甸草原类型的模拟精度最高,分别为（90.20%和90.02%）;分布面积最大的植被类型（如半灌木-矮半灌木荒漠,灌木荒漠、嵩草-杂类草高寒草甸等）相比于其他面积较小的植被类型具有显著优异的模拟结果;人工经济作物、荒漠植被类型以及草原草甸等植被类型对于所选环境因子的敏感性更强,而灌丛类型和乔木类型的模拟结果在不同类型间的波动较大;空间分布上,环境要素差异性明显、植被类型丰富的上游地区具有更好的模拟结果,优于地势平坦、气候差异性小的黑河中下游地段,但模拟结果在景观形态上具有更高的破碎度。     

Inversion of Evaporation and Water Vapor Transport Using HY-2 Multi-Sensor Data

HY-2 satellite is the first marine dynamic environment satellite of China.In this study,global evaporation and water vapor transport of the global sea surface are calculated on the basis of HY-2 multi-sensor data from April 1 to 30,2014.The algorithm of evaporation and water vapor transport is discussed in detail,and results are compared with other reanalysis data.The sea surface temperature of HY-2 is in good agreement with the ARGO buoy data.Two clusters are shown in the scatter plot of HY-2 and OAFlux evaporation due to the uneven global distribution of evaporation.To improve the calculation accuracy,we compared the different parameterization schemes and adopted the method of calibrating HY-2 precipitation data by SSM/I and Global Precipitation Climatology Project(GPCP)data.In calculating the water vapor transport,the adjustment scheme is proposed to match the balance of the water cycle for data in the low latitudes.