三种计算可能蒸发方法的比较

彭曼(Penman)、桑斯维特(Thor-nthwaite)和布德科(Будыко)计算可能蒸发的方法,是当前国内外普遍采用的三种方法。本文根据这三种计算方法的公式,对它们的精确度、计算复杂性等方面得出了比较结果。     

桑斯维特修订的水份区划方法介绍

1931年桑斯维特建立了一种气候区划方法,即采用有效雨量(降水与蒸发之比值)的分布来进行分类。1948年他又根据在美国中西部和墨西哥等地进行灌溉试验时所得的数据(1936—1945年)提出可能蒸散(potential evapotranspiration,用PE表示)这一指标作为气候分类依据,并修订了他原来的气候区划方法。在表达大气湿润状况时用的是有效雨量湿润指数(moisture index)。同时为了便于计算,桑斯维特和马瑟(J.R.Mather)于1957年制作了一系列表格从而简化了烦杂的计算,该方法在南、北美洲应用较广,具体介绍如下: 一、年中某一时期的降水(P)如超过实际蒸散量(AE),则有多余水份(S),即S=P-AE时为湿润气候,其湿润指标(humidity index)为I_h=100S/PE,即剩余水份占可能蒸散的百分率。     

根据月平均气温、月降水量推算蒸散量

因为从月平均气温、月平均降水量推算蒸散量的桑斯威特(Thornth-waite)公式适用范围比较小,假定降水量、蒸散量和最大水汽压成比例,可以求得适用于更大范围的经验公式。为了检验这些经验公式的精度,把从这些公式计算的蒸散量,P-E比与实测的蒸散量,气候状况等进行比较。     

重庆市土壤水分盈亏与干旱关系研究

以重庆市所有气象站点近 3 6年的年、月平均温度和降水量等因子为基础 ,应用桑斯维特 (C·W·Thornthwait)修正式 ,模拟计算了土壤常年年、月水分盈亏量 ,同时根据气候干旱标准 ,分析了各类干旱的发生强度及分布规律 ,并进一步研究了土壤水分盈亏量与干旱强度之间的紧密关系 ,最后得出了重庆市所辖区域内各类干旱及其不同干旱程度的一般分布规律     

桑斯维特-玛瑟土层蒸散失水模式——桑斯维特水分平衡计算公式的反演

水分平衡的桑斯维特估算法是研究地表水分资源问题的著名气候学方法之一。尽管人们对这一方法有各种批评意见,但因它所需的输入数据仅限于一些最易获得的常用气候数据,故至今仍为人们经常采用。为了计算水分平衡各分量,桑斯维特等设计了几组查算表。其中重要的一组是表     

1961-2003年黑龙江省主要树种的生态地理分布变化

 利用桑斯维特（Thonthwaite）的气候分类法和半峰宽（PWH）计算法,采用Kriging方法和地理信息系统（GIS）等技术,探讨了黑龙江省1961-2003年间气候变化对生态地理区域界限及当地森林主要树种分布的影响。结果表明：在气温升高的背景下,黑龙江省温带与暖温带的热量界限向北撤并东移,寒温带与温带的热量界限则大幅度北撤。同时,分布于大兴安岭的兴安落叶松、小兴安岭及东部山地的云冷杉和红松等树种的可能分布范围和最适分布范围均发生了北移。其中兴安落叶松分布总面积减少6.28万km2,云冷杉和红松分布面积均扩大1.57万km2。     

输出误差系统的多新息辨识方法

研究了输出误差(OE)系统和输出误差自回归滑动平均(OEARMA)系统(即Box-Jenkins系统)的辅助模型随机梯度算法、辅助模型多新息随机梯度算法、辅助模型递推最小二乘算法、辅助模型多新息最小二乘算法,输出误差系统的修正辅助模型随机梯度算法、遗忘因子辅助模型随机梯度算法、变递推间隔辅助模型随机梯度算法、变递推间隔辅助模型多新息随机梯度算法、变递推间隔辅助模型递推最小二乘算法等,以及输出误差自回归(OEAR)系统的基于滤波的辅助模型多新息广义随机梯度算法和基于滤波的辅助模型多新息广义最小二乘算法.     

温特斯法在夏季温度预测中的应用

温特斯法可以对具有随机性、线性、季节性变化的时间序列进行预测,用温特斯法作了一次温度预测尝试。依据温特斯法的基本理论及3个平滑方程的递推公式、初始值公式和预测模型公式,将夏季6、7、8月的月平均温度看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列,应用温特斯法建立了河南省5个代表站夏季温度预测模型,并对2000~2004年夏季温度进行试报,得到了较好的预测结果,平均预测准确率(TS)为75%,此方法可作为预测气温的一种方法,在业务预报中应用。     

巴彦淖尔市1km2网格植物气候生产力的演变

巴彦淖尔市西临乌兰布和沙漠，北与蒙国戈壁接壤，西部和北部都是沙尘暴的源地，因此研究该市植物气候生产力的演变規律，对治理和改善该市生态环境非常重要。采用桑斯维特纪念模型，分别计算了巴彦淖尔市11个气象站及周边5个气象站1971—2000年不同年代的植物气候生产力，建立植物气候生产力与地理因素数学模型，利用地理信息系统软件（Citystar4.0)将lkm²网格植物气候生产力进行可视化处理。此估算结采全面系统地表现了该市不同年代植物气候生产力的空间分布状况。共同点是：在不同年代由东南向西北植物气候生产力呈减少的趋势。不同点是：1991-2000年，降水多、温度高，植物气候生产力水平最好；1971—1980年，降水多、温度低，植物气候生产力水平次之；1981-1990年，降水少，温度适中，植物气候生产力水平最差。此估算结果为各级政府管理部门进行产业结构调整和生态环境保护提供了科学依据。     

石羊河流域1960～2009年参考蒸散量与蒸发皿蒸发量变化特征

以石羊河流域5个气象站点1960～2009年逐日气象资料为基础,从估算模型和统计角度计算分析了该流域参考蒸散量及蒸发皿蒸发量的变化趋势和变化原因。结果表明：过去50 a石羊河流域蒸散发呈增加趋势,个别站点达极显著水平（p＜0．01）,1960～2009年和1970～2009年不同时段的选择对分析结果有一定的影响。估算模型理论分析认为桑斯威特法计算的参考蒸散量变率主要由气温决定,蒸发皿蒸发量和彭曼蒙蒂斯公式计算的参考蒸散量变化则是辐射、气温、风速及空气饱和差共同作用的结果,而相关分析和突变检验的分析结果验证了上述结论,并得出过去50 a石羊河流域蒸发皿蒸发量和彭曼蒙蒂斯公式计算的参考蒸散量变化的主要决定因素是空气饱和差。     

多样本合并的样本协方差递推公式应用一例——青岛市1985年7月降水预报

在进行多元回归分析时,样本协方差L_(ij)这个统计量要经常地、大量地用到。就是在进行其它的多元统计分析时,也要经常用到这个统计量。而在做统计分析时,还要经常出现样本容量的不断变化,或增加,或减少,或者还要合并几个样本。在1983年第2期的《山东气象》上我们曾对1952年至1977年的26组数据进行过降水预报方程计算,利用样本协方差递推公式一个一个增加     

1985年—1986年《山东气象》目录索引(总第16期至总第24期)

天气分析预报逐日最低温度中期预报的PP方法……··。……··,………………………………(16—17)鲁西棉播期降温过程中期预报……………··,……………………………………(16—20)“82.7PP黄淮大暴雨中H度分析……………………………,…………………,·(6—23)莱芜“了.12”暴雨初步分析………………………………………………………(16—28)一种运用预报程序作冷锋强风预报的方法…………………,…………………··(16—32)多样本合并的样本协方差递推公式应用一例 一青岛市1985年 7月降水预报………………………………………………(17…     

基于温特斯法的夏季气温预测模型建立及应用

介绍了温特斯法的基本理论及3个平滑方程的递推公式、初始值公式和预测模型公式,并依据其理论,采用VB 6.0编程技术,设计了预测模型软件;同时,将夏季6、7、8月的月平均气温看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列,利用商丘、民权、柘城、永城4个代表站1961～1999年夏季气温样本资料,建立了预测模型.对2000～2002年夏季气温试报结果为,平均预测准确率92%,其中7月份100%,6月份92%,8月份83%.     

径流量Z指数与Palmer指数对河西干旱的监测

利用河西内陆河水文代表站1959-2004年逐月径流量资料、内陆河流域灌溉区1949-2001年耕地面积及代表站1961-2005年的气象资料, 通过对径流量进行正态化处理来确定径流量Z指数, 并以径流量Z指数作为径流干旱指数, 对旱涝等级进行划分; 考虑径流量Z指数的旱涝等级与农业灌溉用水实际情况之间的关系, 给出了径流量Z指数的灌溉指标。将径流量转化为降水量, 改进Palmer旱度模式, 且在作改进后, 又将潜在蒸散量的计算法由利用桑斯威特公式改为利用彭曼公式。结果表明:将径流量考虑到Palmer干旱指数中并改变蒸散量的算法, 使得该指数对河西灌溉区干旱情况的监测均有所改善。对照河西地区的干旱事件, 径流量Z指数监测到的干旱情况, 比Palmer干旱指数改进前、后监测到的干旱情况效果更佳。径流量Z指数能更真实地反映河西灌溉区干旱状况。     

基于温特斯法的夏季气温预测模型建立及应用

介绍了温特斯法的基本理论及3个平滑方程的递推公式、初始值公式和预测模型公式，并依据其理论，采用VB6．0编程技术，设计了预测模型软件；同时，将夏季6、7、8月的月平均气温看作具有随机性、线性、季节性变化的时间序列，利用商丘、民权、柘城、永城4个代表站1961～1999年夏季气温样本资料，建立了预测模型。对2000～2002年夏季气温试报结果为，平均预测准确率92％，其中7月份100％，6月份92％，8月份83％。     

全球海洋CFC-11吸收对传输速度的敏感性

本文在中国科学院大气物理研究所发展的全球海洋模式(LICOM)中使用五个不同的海气交换的气体 传输速度公式对CFC-11(一氟三氯甲烷)在海洋中的分布和吸收做了模拟。讨论了不同气体传输速度的差异, 发现差异最大的两个公式得到的全球年平均传输速度相差81%。对CFC-11的海表浓度分布、海气通量、水柱总量、海水累积吸收量以及在大洋断面的垂直浓度分布进行了分析。分析结果显示, 使用Liss and Merlivat (1986) 的传输速度公式的试验在海气通量和海洋吸收总量的模拟上均小于其他试验, Nightingale et al. (2000)、Ho et al. (2006) 和Sweeney et al. (2007) 等的公式虽然全球年平均值相近, 但在高风速地区Nightingale et al. (2000) 公式的传输速度要小于后两者, 导致了使用该公式的试验模拟结果在主吸收区和存储区的强度比后二者偏小。Wanninkhof (1992) 的公式在形式上与Ho et al. (2006) 以及Sweeney et al. (2007) 的公式一致, 但在系数上存在差别, 这使得模拟的水柱总量在南大洋的分布明显好于其他试验, 尽管其最大值仍比观测资料略小。在海洋累积吸收量的计算上, 使用Wanninkhof (1992) 传输速度公式得到的模拟结果比观测资料小8%左右。计算了Liss and Merlivat (1986) 和Wanninkhof (1992) 的传输速度公式模拟的单年吸收量相对差, 其总体上一直保持持续下降的趋势, 到2007年仅为2%。从该相对差变化趋势看, 在最初的前10年, 海气CFC-11交换通量对海气交换传输速度的敏感性更强, 而在更长时间的模拟上, 海洋对CFC-11的吸收则更依赖于物理模式的通风速率。通过对CFC-11垂直断面分布的分析可知, 不同的传输速度在主要吸收区的不同导致了一定的垂直分布差异。基于本文的结果可以认为Wanninkhof (1992) 的海气气体传输速度公式更适合本模式对CFC-11的模拟。     

多分散低Peclet数稳定具势系统中粒子的沉降

特殊函数展开法被用于解决多分散具势悬浮体系中粒子的沉降问题。以Legendre多项式为基对对分布函数做展开,导出了计算对分布函数的递推公式,形式上给出了沉降系数的积分公式。文献[9]对粒子间势的处理方法被用于问题的进一步研究。结果表明,具势粒子系统的沉降较硬粒子情况更为复杂。粒子间势对粒子的沉降有重要影响,当双电荷层厚度小于某一临界值时,系统会从稳定的变成不稳定的,从阻滞沉降转化成加速沉降。     

径流量Z指数与Palmer指数对河西干旱的监测

利用河西内陆河水文代表站1959-2004年逐月径流量资料、内陆河流域灌溉区1949-2001年耕地面积及代表站1961-2005年的气象资料,通过对径流量进行正态化处理来确定径流量Z指数,并以径流量Z指数作为径流干旱指数,对旱涝等级进行划分;考虑径流量Z指数的旱涝等级与农业灌溉用水实际情况之间的关系,给出了径流量Z指数的灌溉指标.将径流量转化为降水量,改进Palmer旱度模式,且在作改进后,又将潜在蒸散量的计算法由利用桑斯威特公式改为利用彭曼公式.结果表明:将径流量考虑到Palmer干旱指数中并改变蒸散量的算法,使得该指数对河西灌溉区干旱情况的监测均有所改善.对照河西地区的干旱事件,径流量Z指数监测到的干旱情况,比Palmer干旱指数改进前、后监测到的干旱情况效果更佳.径流量Z指数能更真实地反映河西灌溉区干旱状况.     

大气湍流的非线性动力学参量与其经典统计量之关系

本文利用大气边界层近地层中观测得的风和温度时间序列讨论计算了湍流的非线性动力学统计参量与其经典统计量的关系。初步结果表明:当层结稳定参数z/L处于-0.7相似文献   

气候变化背景下干旱区暴雨强度公式误差控制技术研究

频繁的极端降水事件使暴雨强度公式编制过程中的误差控制变得越来越困难。利用宁夏银川国家气象站1961—2016年分钟降水资料,采用指数、耿贝尔、P-III等概率模型进行雨强-重现期的曲线拟合和最小二乘法、高斯牛顿法进行暴雨强度公式参数推求,编制银川市暴雨强度公式,探讨干旱区暴雨强度公式的误差控制和优化策略。结果表明:(1)干旱区强降水样本少、变率大,针对编制暴雨强度公式过程中曲线拟合和参数求解这两个重要步骤过程中误差难以控制的缺陷,设计了一种新的误差控制策略,将误差的两步控制改变为综合控制,从而可使公式推算过程的误差达到最小。(2)银川夏半年平均气温从20世纪90年代中后期开始明显升高,短历时(尤其是30~180 min)降水强度为一致增强趋势,且变率加大。(3)优选耿贝尔曲线拟合结合高斯牛顿法求解公式参数,作为银川市暴雨强度总(分)公式的组合计算方案,较好地编制了银川市新一代暴雨强度公式,为干旱区暴雨强度公式的编制提供了可供参考的思路。