基于GPD分布的黑河流域极端降水频率特征分析

采用广义帕雷托分布(GPD)对黑河流域极端降水的频率特征进行了分析。采用百分位数法、Hill图法、年交叉率法选取了极端降水阈值,借助L矩法对GPD分布的参数进行了估计;采用Mann-Kendall和Pettitt方法对超阈值日极端降水序列的平稳性进行了检验。结果表明：① 采用百分位数法和Hill图法得到的日极端降水阈值差别很大,在综合考虑以上两种方法的基础上,结合年交叉率法,最终确定了流域各站点日极端降水的阈值;② 根据Mann-Kendall和Pettitt方法,超阈值日极端降水序列基本满足平稳性假定;通过Kolmogorov-Smirnov检验以及理论频率曲线和经验频率曲线的拟合程度可以看出,GPD分布能够很好地拟合研究区极端降水的分布特征;③ 通过分析理论累积频率达到90%以上的极端降水可以发现,黑河流域20世纪60年代发生极端降水的次数最多,其次是90年代以后,70年代、80年代发生极端降水次数较少;在过去51年间,下游发生极端降水的次数最多,其次是中游和上游。     

一种改进的生成区域日降水场的方法及精度分析

利用全国687个气象站点11年的日降水数据,对基于地理特征和统计回归的函数拟合类模型DAYMET生成中国区域日降水场的能力进行了验证。交叉验证表明,DAYMET模型估计日降水累计得到的年降水量的绝对偏差11年平均为29.8%,年降水总量估计偏差低于20％的站点占48.3％。鉴于中国陆地区域降水深受季风的影响,不同方位气象站点对插值点的影响也有所不同,引入了站点不同方位对插值的影响权重,对DAYMET模型进行了改进,改进后年降水量的绝对偏差降为27%。与梯度距离平方反比法相比,该方法具有较高的区域降水插值精度。还以无定河流域降水插值为例,说明降水插值精度的高低与区域内雨量站点的多寡紧密相联。     

高斯函数参量法及其在山区降水计算中的应用

本文根据乌鲁木齐河流域7个雨量站点多年(17~61年)的月平均降水数据的统计规律,提出一种新的、能够同时满足空间维和时间维插值需求的降水分布及降水量计算模型——高斯函数参量化法。该模型根据高斯函数的几何意义和降水分布规律,给高斯函数的参数赋予了明确的物理意义,从而把对降水量和分布函数规律的计算转化为对高斯函数少量参数(1~3个)的估计。不仅能够实现山区降水在时间上和空间上的插值,而且能够实现降水量和降水分布函数的相互转换。特别是能解决在高山区降水数据稀缺条件下的降水量和降水分布估计的问题。大大提高了降水数据的可用性。     

1960-2009年中国西北地区东部低层风切变对雨日的控制作用及其在不同季节的降水效率

利用中国西北地区东部61个气象站1960-2009年逐日降水资料,结合同时次NCEP全球再分析风场资料,在气旋性风切变辨识算法的支撑下,分析了近50年西北地区东部低层气旋性风切变演变对同期雨日多寡的控制与指示作用,结合低层水汽条件与气旋性风切变的配置关系,对其在不同季节对雨日的可能影响程度及降水效率进行了逐一比对与成因探讨。结果表明:在冷暖空气交汇频繁的春、秋两季,即一年中气旋性风切变多发时段,700 hPa气旋性风切变在干旱区和半干旱区,对雨日产生的差异性最为显著,降水效率相差达24%,而冬季仅为10%;通过对比分析西北地区东部不同季节风切变效率多年和少年比湿分布,发现在在春、夏两季,水汽条件对700 hPa气旋性风切变的降水效率影响最为显著。气旋性风切变降水效率概念的引入,不仅较为符合西北地区的天气气候特点,且能够较好地反映雨日与700 hPa气旋性风切变之间在不同季节与不同区域中的相关性,对现实预报有较重要的指示意义。     

一种改进的基于法矢方向调整的平面点云分割方法

智慧城市的蓬勃发展和快速推广,使得三维建模成为当前热点研究方向。平面点云分割是三维点云建模中数据处理的关键环节。该文提出一种三角面片法向量方向调整方法,通过后续对邻近法向量进行加权平均估算实现平面点云的分割。首先采用八叉树的空间划分方法将无序的点云建立索引,利用K紧邻搜索获取参考点的K个邻近点,然后将该局部点构建不规则三角网并且得到包含参考点的所有三角面片以及三角面片的法向量,并通过将三维点投影到二维平面,利用平面三角形两边向量叉乘的方法,判断并调整各三角面片的顶点排列顺序,使三角面片的法向量一致化,最后对包含参考点的所有三角面片的法向量加权平均,估算参考点的法向量,根据点云法矢一致、共面的原则将平面点云分割出来。以徕卡Scanstation 2型扫描仪获取点云数据,对该方法进行检验,结果显示其能较好地实现对点云法矢量方向的调整与估算,并对平面点云数据进行分割提取。     

潜在蒸散发公式2种修正方法及其在闽江流域的应用研究

各类潜在蒸散发经验估算法具有区域性的特点,实际运用时需要进行修正。常用的修正方法是通过线性回归法对经验公式的计算结果进行修正,并没有将修正反映到经验公式中的系数上。本研究提出一种系数修正的方法,通过逐月误差比例校正来修正经验公式中的参数,称之为误差比例校正法。以FAO推荐的Penman-Monteith法为标准,比较经线性回归法、误差比例校正法2种方法修正前后6种经验估算法（Blaney-Criddle、Hargreaves、Hamon、Makkink、Priestley and Taylor、Rohwer）在闽江流域的计算精度,从而对误差比例校正法的修正效果及稳健性进行探讨。结果表明：逐月误差比例校正法整体上具有较好的修正效果,可以较大程度提高6种经验方法在该区域的计算精度;常用的线性回归法虽计算较误差比例校正法稍复杂,但其修正效果及稳健性略优于误差比例校正法。     

一种改进的自适应蝴蝶细分算法及其在三维地质建模中的应用

改进的蝴蝶细分算法因过原始控制点的特性,在三维地学建模中广泛应用,但细分后的巨大数据量使其必须采用自适应细分的思路。该文在分析常规自适应蝴蝶细分算法缺陷及其产生原因的基础上,提出根据各个细分块体的实际情况动态扩大细分区域的新自适应细分算法。在保持低数据量的条件下,大大改善了细分后整体光滑程度和对细节的表达效果。     

Recent advances in precipitation-bias correction and application

Significant progresses have been made in recent years in precipitation data analyses at regional to global scales. This paper re-views and synthesizes recent advances in precipitation-bias corrections and applications in many countries and over the cold re-gions. The main objective of this review is to identify and examine gaps in regional and national precipitation-error analyses. This paper also discusses and recommends future research needs and directions. More effort and coordination are necessary in the determinations of precipitation biases on large regions across national borders. It is important to emphasize that bias cor-rections of precipitation measurements affect both water budget and energy balance calculations, particularly over the cold regions.     

新疆夏半年降水观测误差分析和修正

降水资料的准确性对区域和全球的水文、气候研究意义重大。对降水观测误差进行修正是提高降水资料准确性的有效途径。基于新疆地区316个自动气象站2013年夏半年的气温、降水量、风速、相对湿度和气压的小时数据,采用世界气象组织固态降水观测国际合作项目在中国乌鲁木齐河流域进行的一系列观测实验得出的降水观测误差修正方法,在提高降水类型判定精度的基础上,对316个自动气象站观测的降水资料中湿润损失和动力损失进行系统误差分析和修正,主要结论为：（1）湿润损失修正量北疆大于南疆,天山北坡明显高于南坡。（2）动力损失修正量北疆大于南疆,天山北坡大于南坡,天山南坡站点动力损失修正量由北向南逐渐减小。（3）总修正量北疆大于南疆,总修正系数大多介于15.0%～20.0%和20.0%～25.0%。（4）修正后降水量平均值增加了16.96 mm。     

1951-2012年渭河流域降水频次变化特征分析

利用渭河流域26个气象站点1951-2012年的逐日及逐年降水数据,分析流域降水频次的变化特征及其相关影响。结果表明：（1）年降水频次在空间上表现出由北向南逐渐递增的趋势,最高年降水频次为111.39 d·a^-1,最低年降水频次为67.77 d·a^-1。强降水频次在空间上表现出由西北向东南逐渐递增的趋势,高值区最高年强降水频次为8.10 d·a^-1,低值区最低年强降水频次为1.99 d·a^-1。（2）年降水量与强降水频次Pearson相关系数>0的区域占到总流域面积的96.59%,>0.6～<1的区域占到了总面积的74.14%,呈现为强相关或者极强相关,Pearson相关系数为负数,且呈现强相关或极强相关的区域只占到了总面积的0.8%。（3）强降水频次在一定阶段符合幂律分布。在拟合趋势线中间会发生转折点,强降水频次的规模较大时,拟合方程为y=198.9x-1.199（R²=0.901 8,P<0.01）,强降水频次较小时拟合方程为y=113 466x-5.402（R²=0.983,P<0.01）。幂律分布规律可以深层次的解释强降水是引发渭河流域洪灾的重要影响因素。     

The SIA method for spatial analysis of precipitation in the upper-middle reaches of the Yangtze River

Using geographic information system (GIS) techniques and the newest seasonal and annual average precipitation data of 679 meteorological stations from 1971 to 2000, the multiple regressions equations of the precipitation and topographical variables are established to extract the effect of topography on the annual and seasonal precipitation in the upper-middle reaches of the Yangtze River. Then, this paper uses a successive interpolation approach (SIA), which combines GIS techniques with the multiple regressions, to improve the accuracy of the spatial interpolation of annual and seasonal rainfall. The results are very satisfactory in the case of seasonal rainfall, with the relative error of 6.86%, the absolute error of 13.07 mm, the average coefficient of variation of 0.070, and the correlation coefficient of 0.9675; in the case of annual precipitation, with the relative error of 7.34%, the absolute error of 72.1 mm, the average coefficient of variation of 0.092, and the correlation coefficient of 0.9605. The analyses of annual mean precipitation show that the SIA calculation of 3-5 steps considerably improves the interpolation accuracy, decreasing the absolute error from 211.0 mm to 62.4 mm, the relative error from 20.74% to 5.97%, the coefficient of variation from 0.2312 to 0.0761, and increasing the correlation coefficient from 0.5467 to 0.9619. The SIA iterative results after 50 steps identically converge to the observed precipitation.     

长江中上游降水空间分析的SIA方法

1 IntroductionW ith the developm ent of geoscience and interdisciplinary sciences, the precipitation data ofhigher resolution are dem anded by m any studies, especially by the study on the interactionbetw een terrestrial biosphere and atm osphere,and hydr…     

黄河流域降水格局及影响因素北大核心CSCD

黄河流域位于干旱、半干旱与半湿润过渡地带,是中国重要的经济地带和生态屏障,研究流域降水时空格局及其对多驱动因素的响应具有重要意义。本文分析了近70年降水的时空格局规律、多尺度特征以及降水对不同气象要素与环流因子的响应。结果表明:黄河流域降水量呈下降趋势,降水变率为-0.88 mm/10a,而上游地区呈增加趋势。流域降水存在显著的年周期尺度;年际周期尺度为主导模态,集合经验模态分解(EEMD)的累积方差贡献率为94.85%。偏小波相干性(PWC)分析表明蒸散量为降水多尺度特征的主导气象因素,气象因素主要调制降水的季节性与年周期,环流因子主导降水的年际和年代际周期;不同类型因素的耦合可以增强对降水在所有周期尺度的解释能力。     

Distribution of winter-spring snow over the Tibetan Plateau and its relationship with summer precipitation in Yangtze River

The distribution of winter-spring snow cover over the Tibetan Plateau(TP) and its relationship with summer precipitation in the middle and lower reaches of Yangtze River Valley(MLYRV) during 2003–2013 have been investigated with the moderate-resolution imaging spectrometer(MODIS) Terra data(MOD10A2) and precipitation observations. Results show that snow cover percentage(SCP) remains approximately 20% in winter and spring then tails off to below 5% with warmer temperature and snow melt in summer. The lower and highest percentages present a declining tendency while the middle SCP exhibits an opposite variation. The maximum value appears from the middle of October to March and the minimum emerges from July to August. The annual and winter-spring SCPs present a decreasing tendency. Snow cover is mainly situated in the periphery of the plateau and mountainous regions, and less snow in the interior of the plateau, basin and valley areas in view of snow cover frequency(SCF) over the TP. Whatever annual or winter-spring snow cover, they all have remarkable declining tendency during 2003–2013, and annual snow cover presents a decreasing trend in the interior of the TP and increasing trend in the periphery of the TP. The multi-year averaged eight-day SCP is negatively related to mean precipitation in the MLYRV. Spring SCP is negatively related to summer precipitation while winter SCP is positively related to summer precipitation in most parts of the MLYRV. Hence, the influence of winter snow cover on precipitation is much more significant than that in spring on the basis of correlation analysis. The oscillation of SCF from southeast to northwest over the TP corresponds well to the beginning, development and cessation of the rain belt in eastern China.     

新疆天山山区夏季降水日变化特征及其与海拔高度关系

天山山区是新疆干旱区降水最为充沛的区域,已有针对该区域降水的研究大多使用日降水及以上尺度资料,降水日变化特征分析相对较少.基于天山山区11个国家气象站2012—2018年夏季(6—8月)逐小时降水资料,分析降水特征量(包括降水量、降水频次和降水强度)的日变化特征,揭示降水与海拔高度的关系.结果表明:总降水量和总降水频次...     

夏季怒江流域水汽输送多支特征及对降水影响

基于高空间分辨率0.25°的ERA-Interim再分析资料、TRMM 3B43 Version7数据、气象站点实测数据等多源数据,本文采用一种新的流域边界水汽通量概化和提取方法,揭示了夏季怒江流域水汽输送多支特征,并分析了其对降水时空分异的影响。研究表明,在高黎贡山南部、北部,伯舒拉岭北部及念青唐古拉山中部,有4支区域性水汽输送高值区,多年平均输送通量分别达102.6 kg/(m·s)、66.3 kg/(m·s)、39.7 kg/(m·s)和41.3 kg/(m·s)。多支水汽输送不仅深刻影响流域水汽输送格局,而且对降水时空分异也有不同程度影响。年际变化上,中下游横断山区水汽输送对降水的影响较小,上游青藏高原区影响较大,尤其以那曲—比如—索县一带影响最为显著。空间分布上,流域降水与水汽输送通量呈显著正相关,受多支水汽输送影响形成多个区域性多雨带。     

祖厉河流域降雨径流泥沙变化特征研究

祖厉河流域位于年降水量200～400 mm之间过渡带,是气候变化最敏感和最为复杂的区域之一。运用祖厉河流域1955-2013年径流量、输沙量与年降雨量的变化趋势、时段特征进行了分析。结果表明：祖厉河流域降雨量、径流量和输沙量存在年际变化大、逐年减小的变化趋势;年降雨量在1995年出现突变点,降雨量存在明显的丰水和枯水变化,丰水时段（1955-1989年）年降水量为376.2 mm,枯水时段（1990-2013年）年降水量为224.9 mm;径流量和泥沙量的突变点分别出现在1995年和2000年;依据UF_k值信度变化趋势,将径流量、输沙量变化分为非显著减少（1955-1971年）、显著减少（1972-1985年）、较显著减少（1986-2000年）和极显著减少（2001-2013年）四个时期。