基于GPS的MODIS近红外可降水量季节性模型建立

在考虑可降水量季节性变化的基础上,提出利用GPS数据建立MODIS近红外可降水量季节性模型。首先对比分析2014年北京房山(BJFS)站的GPS可降水量和相应时间的MODIS近红外可降水量数据,发现两者之间的变化趋势基本一致,存在显著线性相关性;然后以GPS可降水量为标准值,利用回归分析建立GPS和MODIS可降水量之间的季节和全年校正模型。经检验,GPS可降水量与四个季节模型校正的MODIS近红外可降水量的均方根误差均小于3mm,最大误差不超过6mm,季节校正模型的精度都要高于全年校正模型。     

基于GIS技术的我国大气可降水量分布研究

利用分布于全国范围内的125个气象探空测站点(每日8:00和20:00)的探空数据,应用数据库编程与GIS技术,对大气可降水量在全国的分布情况进行了分析,得到了2002年全年以及春夏秋冬4个季节(2001年12月和2002年1,2月作为冬季)的平均大气可降水量在全国的分布状况。对数据进行分析可知:在空间上,我国的大气可降水量总体呈东南多,西北及青藏高原地区少的分布状况。同时,由于地形组合状况的特殊性,导致四川盆地、天山北麓等地区的大气可降水量略高于其周围地区;在时间上,夏季的大气可降水量值较高,可达到62mm左右,冬季较少,而春秋季除局部地区外大气可降水量基本持平。     

亚热带山地丘陵区气象要素空间化方法分析

空间连续的气象要素是区域环境、生态系统模拟的重要参数,空间插值是实现气象观测站点数据空间化的主要方法。由于不同区域气候要素时空分布的复杂性,研究适用于特定区域的空间化方法具有重要意义。本文以湖南省为研究区,分析长江中游亚热带丘陵区气象要素的空间化方法。基于湖南省及其毗邻地区的46个气象站点14年(2000—2013年)的气象观测数据(月降水量、月均温)和DEM数据,对普通克里金法(OK)、反距离加权法(IDW)、样条法(SPLINE)和基于DEM的多元线性回归插值法(MLR)进行比较分析研究。研究结果表明:1)月降水量和月均温的MRE和RMISE值排序分别为:SPLINEIDWMLROK和SPLINOKIDWMLR;年平均降水量和年均温插值的MRE和RMISE值排序分别为:SPLINEIDWOKMLR和SPLINOKIDWMLR;2)MLR法不仅插值误差小,而且能从细节上反映出气象变化的空间变异性;3)对多变量进行数据探索分析表明,MLR插值法中,经度、坡度与年降水量空间分布存在空间的一致性;纬度、高程和坡度对年均温的空间分布具有很强的解释力。     

伊犁河谷天然植被覆盖度的变化特征分析

利用2000-2015年植被生长季(4~10月)MODIS/NDVI产品反演生成同时相的植被覆盖度数据,运用趋势性分析方法和皮尔逊相关系数法,进行了不同类型自然植被覆盖度时空变化特征及其与降水量、平均气温的驱动因素分析。结果表明从多年平均状态看,针叶林的植被覆盖度高于其他天然植被,灌丛类的最低,荒漠和灌丛类的植被覆盖度总体呈递增趋势;从年际尺度上看,草原和灌丛类植被对气温和降水量的响应规律大致呈反方向;不同类植被在春季(4月)对气温和降水量反映的差异性最大,与春季为新疆融雪高峰期有一定关系。     

山东省暴雨时空变化特征分析

以山东省为研究区域,基于20个气象站点1970—2013年月降水量和日降水量数据,运用线性回归、空间插值等方法,分析近44年来山东省暴雨降水量的时空变化特征.研究表明:(1)山东省近44年来暴雨量和暴雨日数呈现明显上升趋势;(2)山东省暴雨量、暴雨日数和暴雨强度的空间分布特征都受纬度、海陆和地形因素影响,呈现出由东部沿海向西北内陆递减的分布规律,并且在泰山地区形成暴雨发生的高频地带;(3)山东省暴雨量、暴雨日数和暴雨强度的空间变化趋势各有不同,暴雨量与暴雨强度变化趋势在空间分布上具有明显的一致性.     

基于ERA5数据的山东地区大气可降水量时空变化特征分析

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的山东地区的大气可降水量(PWV)数据，利用线性拟合、时间序列分析方法和经验正交函数分解等方法，分析了2008—2021年山东地区PWV的时空变化以及变化特征。结果表明：就空间分布而言，山东地区年平均大气可降水量呈现由南到北递减的趋势，南部边界大气可降水量最高；就时间分布而言，2008—2021年，山东地区大气可降水量呈现缓慢增加的趋势；就季节分布而言，夏季大气可降水量为全年最高，其次是春季和秋季，冬季最少；利用经验正交函数分解发现大气可降水量的收敛性较强。     

基于超快速星历反演大气可降水量的精度分析

水汽是预报某些灾害性天气的重要依据,因此及时获得高分辨率的水汽产品对精准预报天气具有至关重要的意义．针对最终精密星历更新速度较慢、时延较长,无法满足实时反演大气可降水量的要求,提出一种利用超快速星历代替最终精密星历反演大气可降水量的方法:基于地基GNSS反演大气可降水量的原理,利用GAMIT软件,根据国际GNSS服务(IGS)网站提供的不同精度的星历产品获得大气可降水量,并与气象探空站所获得的大气可降水量对比分析．研究结果表明,利用超快速星历所获得的大气可将水量与最终精密星历一致,二者平均差值优于0.1 mm,且与探空站测得的大气可降水量值非常一致,其精度可以满足天气预报的需求．      

MODIS NDVI和AVHRR NDVI 对草原植被变化监测差异

以草地作为研究载体,对比分析草原植被AVHRR NDVI和MODIS NDVI两种NDVI序列的年内、年际变化特征,讨论两种NDVI序列对降水量、平均气温和水汽压3种气候因子的响应差异,为合理选择NDVI序列对植被进行监测研究提供参考。结果表明：(1)两种NDVI序列所反映的草原植被年内变化趋势相似,但MODIS NDVI对各类草原的区分度优于AVHRR NDVI;(2)两种NDVI序列所反映的2000年—2003年草原植被年际变化差异明显。较之于MODIS NDVI,AVHRR NDVI变化趋势分类图表现出更强的植被改善趋势,植被改善面积在AVHRR NDVI变化趋势分类图中占94.25%,在MODIS NDVI中为83.33%;两种NDVI变化趋势分类图反映的植被变化趋势吻合度为52.88%。(3)两种NDVI序列与水汽压、降水量相关性差异显著。MODIS NDVI与各站点平均气温的相关系数均大于GIMMS NDVI;而MODIS NDVI与水汽压的相关系数83%(10个站点)小于GIMMS NDVI,与降水量的相关系数67%(8个站点)小于GIMMS NDVI。     

我国西南地区PWV与降水量的周期特征及关联性分析

使用集合经验模态分解方法,利用欧洲中期天气预报中心再分析资料,对我国西南地区2001年至2011年的大气可降水量(PWV)和降水量数据进行分析,从中提取出具有相同尺度的周期,主要包括半月周期、月周期、季节周期、年周期及年际震荡周期。提取出的PWV与实际降水量间相同尺度的周期相关性较强,分析得出PWV内部许多不同的震荡周期是导致实际降水量表现出周期特征的原因。     

青岛地区CORS反演水汽中大气加权平均温度模型的建立

作为区域连续运行参考系统(CORS)反演大气可降水量的关键参数——大气加权平均温度,时空特性明显。为了提高区域CORS反演大气可降水量的精度和可靠性,利用青岛探空站2009-2011年3年的探空数据,分析得到地表温度Ts与加权平均温度Tm的相关系数R为0.877 6,为强线性相关;采用回归分析建立了青岛地区加权平均温度模型;利用该模型计算青岛地区2012年加权平均温度,与由探空数据计算的加权平均温度的平均偏差、标准差和均方根误差分别为0.307 K、3.359 K和3.384 K;将该模型应用在青岛CORS反演大气可降水量的计算中,与临近探空站计算的大气可降水汽相比,平均偏差、标准差和均方根误差分别为0.70 mm、3.48 mm和3.53 mm.研究表明,应用区域探空数据建立加权平均温度模型具有可行性,并可以在一定程度上提高区域CORS反演大气可降水量的精度和可靠性。      

GPS天顶对流层延迟与可降水量的相关性

针对水汽含量在短时间内变化快、影响因素多,目前精确测定其含量仍是一个难点的现状,该文采用GAMIT软件,利用两次暴雨发生过程中香港地区6个连续运行参考站系统参考站数据,计算天顶对流层总延迟(ZTD)和大气可降水量(PWV),并与实际降雨量进行对比。研究结果表明,暴雨发生前后的1~2h或者更长时间内,天顶对流层延迟、大气可降水量和实际降水量一直保持着较好的对应关系,天顶对流层延迟和大气可降水量会出现骤增和骤降现象,而且天顶对流层延迟和可降水量的变化速度越快,说明大气环境越不稳定,降水概率也就越高。     

基于MGEX站多系统GNSS反演大气可降水量精度评估

2020年6月北斗卫星导航系统(BDS)完成全面组网,为分析其解算水汽信息的精度,选用15个MGEX (Multi-GNSS Experiment)测站2021年10月至11月的观测数据进行水汽反演. 利用GAMIT软件分别解算BDS、GPS、Galileo和GLONASS的观测数据,将得到的对流层天顶延迟(ZTD)与国际GNSS服务(IGS)发布的结果进行对比,并将解算的大气可降水量(PWV)分别与探空数据、ERA5数据计算得到的PWV对比. 实验结果表明:截止高度角设置为5°时,4个卫星系统估计的ZTD均方根 (RMS)均小于13 mm,GPS-PWV、BDS-PWV、Galileo-PWV、GLONASS-PWV与无线电探空可降水量(RS-PWV)相比,RMS平均值分别为2.25 mm、2.46 mm、2.52 mm和2.84 mm,RMS均小于3 mm;与ERA5-PWV相比,RMS平均值分别为1.63 mm、1.86 mm、1.76 mm和1.99 mm,RMS均小于2 mm. GPS探测水汽的精度最高,BDS探测水汽的精度低于GPS和Galileo,高于GLONASS,均满足气象学应用需求.      

参数设置对高精度GPS数据解算的影响探讨

在高精度GPS数据处理过程中,如何满足解算精度的要求并获取理想的可降水量估值值得研究。文章以GAMIT软件不同参数设置及气象数据的使用为解算方案,并以香港卫星定位参考站数据作为实例分析,结果表明:从基线解算精度角度,对流层天顶延迟参数设置及有无气象数据参与对解算精度影响很小,有利于利用GAMIT软件获取更高时间分辨率气象参数;从气象角度上,在对流层延迟参数估计时间间隔发生变化时,可降水量也会受到一定的影响,且在有实测气象数据参与解算时,其影响对天气变化比较敏感;在正常天气状况下,无气象数据参与解算对可降水量估值影响不大,基本可满足气象业务需求;在天气发生变化(降水)情况下,实测气象数据的使用与否对可降水量解算影响比较显著。     

山东半岛丘陵区NDVI的空间分布及与降水量的关系研究

本文应用3S技术生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),以山东半岛丘陵区为研究对象,解译出27条河流的流域范围。采用空间内插法计算流域内降水量,通过应用3S技术提取了相应年份的NDVI,最后对27个流域的降水量和NDVI进行了相关分析。结果表明:研究区内的NDVI较小,平均NDVI为0.0962;ND-VI与降水量在空间变化上存在一致性,关联程度极其显著(在0.01水平上),关联系数R=0.498>0.478=α0.01(26),呈线性回归关系。     

整层大气水汽含量与地面水汽压相关性的统计研究

根据合肥站4 a的观测资料,对比分析了整层大气可降水量(precIpitable water vapor,PWV)与地面水汽压(surface vapor pressure,SVP)之间的几种经验关系.统计结果表明,PWV与SVP的对数关系、线性关系和二次曲线关系回归方程的年决定系数普遍大于0.820;二次曲线关系的经验系数随年度变化较明显;线性关系的经验系数则相对具有年度稳定性;二次曲线关系更符合合肥地区的实际情况.     

我国近期极端天气及其成因

<正>今年1月1日至7月31日,全国总体上降水偏多、气温偏高,全国平均降水量为1961年以来同期第4多,全国平均气温11.5℃,较常年同期(11.1℃)偏高0.4℃;西南地区发生了有气象记录以来最为严重的秋冬春持续特大干旱;新疆北部出现了有气象记录以     

利用地基GPS PWV序列和相对湿度RH序列研究暴雨过程

针对2004年7月10~13日,北京地区的一次特大暴雨过程,本文利用处于该时期的地基GPS观测数据,根据地基GPS气象学原理反演出大气可降水量PWV(Precipitable Water Vapor)序列,采用最小二乘曲线拟合的方法,结合实测降水量,研究了PWV序列和RH(Relative Humidity)序列在暴雨过程中所反映出的变化规律。     

加权平均温度模型对GPS水汽反演的影响北大核心CSCD

针对加权平均温度(Tm)模型对GPS水汽反演精度影响的问题,该文基于无线电探空资料,利用线性回归分析方法建立湖南地区Tm模型,以此模型反演GPS可降水量。通过与无线电探空资料对比,分析Tm本地化对GPS水汽反演精度的影响。对2016年4月至12月临近长沙、怀化和郴州的GPS可降水量进行反演,结果表明:较Bevis Tm模型,采用本地化的Tm模型反演得到的GPS可降水量精度更高,和无线电探空测得可降水量对比,平均偏差分别降低了25.68%、36.87%和13.70%,均方根误差分别降低了1.40%、1.93%和1.36%。     

加权平均温度模型对GPS水汽反演的影响

针对加权平均温度(Tm)模型对GPS水汽反演精度影响的问题,该文基于无线电探空资料,利用线性回归分析方法建立湖南地区Tm模型,以此模型反演GPS可降水量。通过与无线电探空资料对比,分析Tm本地化对GPS水汽反演精度的影响。对2016年4月至12月临近长沙、怀化和郴州的GPS可降水量进行反演,结果表明:较Bevis Tm模型,采用本地化的Tm模型反演得到的GPS可降水量精度更高,和无线电探空测得可降水量对比,平均偏差分别降低了25.68%、36.87%和13.70%,均方根误差分别降低了1.40%、1.93%和1.36%。     

3S技术支持的干旱空间特征研究

利用遥感影像获取了植被覆盖数据,结合气象数据,运用地理信息技术和全球定位系统进行了干旱时空特征研究。同时,依据云南省普洱市10县(区)10个气象观测站点1961~2010年50 a来逐月的降水量观测资料,以ArcGIS10.1为主要分析平台,Matlab、SPSS为辅助数据处理平台,利用Mann-kendall法对降水量的时间序列进行了趋势检验,并在Matlab和Excel中计算了降水量季、年尺度下的距平百分率,利用ArcGIS中的反距离权重插值法得到了降水量和降水量距平百分率的分布图,最后结合降水量距平百分率的干旱等级划分标准进行了干旱的强度分布。在干旱时空特征结论的基础上,以思茅区为例,讨论了降水量、温度、高程、坡度、坡向、植被覆盖率对干旱影响的相关性。研究结果表明:普洱市长期遭遇不同程度的干旱,在温度、海拔高度、植被覆盖率等诸多影响因素的作用下,形成了降水量南北少东西多,干旱发生率西北高东南低、春冬多夏秋少的局面。干旱易发地带为景东、镇源、孟连和西盟。