中国降水混沌识别及空间聚类

0-1混沌测试方法是一种新的可直接作用于时间序列的混沌识别方法,不需要进行相空间重构,通过对Chebyshev映射的检验验证了有效性。运用0-1方法对中国640个气象站1960-2011年月降水序列进行混沌识别,并运用基于密度的顾及非空间属性的空间聚类方法（DBSC）对计算结果进行空间聚类。结果表明,各气象站月降水序列均表现出明显的混沌特性,且K值的空间分布具有明显的分区特征：从大尺度上看,全国可分为西北高值区、南方次高区、华北-东北中值区和青藏低值区;从小尺度上看,全国分出了29个空间簇。中国降水混沌空间聚类结果不仅与大尺度的气候类型分布相吻合,而且也反映了局部降水动力系统变化特征,这就为降水系统的时空规律研究提供了一条新的途径和方法。     

黑河流域过去40a来降水时空分布特征

对４０ａ来黑河流域降水的时空变化特征进行了分析,在空间上,降水由西北向东南呈现出明显的增加趋势,但平原区和山区,东部和西部之间存在着差异,在纬向上约以９９．５°Ｅ经线为界,降水在水汽补给上存在一定差异,导致流域东,西部降水年内分配具有不同特点,在经向上降水由北向南递增,在东,西部地区,降水随高度的变化有所不同,西部呈线性增加,而东部多为非线性增加,且在海拔２４００～３０００ｍ之间出现最大降水高度带     

西藏高原地形扰动对其降水分布影响的研究

利用离散谱空间变换中谱能不变性约束下的谱分析方法和引进相对地形高程(地形扰动)概念,研究了西藏高原地形强迫对该区降水分布的影响机制。研究表明,在相对最大降水高度之下,所谓地形-降水分布剖面一致性(即降水分布曲线相似于地形起伏曲线,雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应)的经典结论在西藏高原不能完全满足。频谱空间中的地形-降水锁相关系能够更本质地反映出地形性降水分布的物理特征。揭示出,两种不同的地形-降水锁相关系即分别对应西藏高原的两种地形-降水分布形态,即雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应的共振分布型;降水随地形增高或增或减的漂移分布型。     

1965-2015年新疆夏季不同等级降水的空间分布特征

根据新疆51个台站1965-2015年夏季逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨及大雨3个等级,分析了新疆近51 a夏季不同等级降水量、降水日数及降水强度的空间分布特征,并讨论了各等级降水日、降水量及降水强度与总降水量的空间相似程度以及各等级降水对夏季总降水的贡献。结果表明：新疆降水主要集中在夏季,并以小雨为主。以天山山脉为界,南北两疆降水空间分布存在明显差异,北疆夏季降水量（日）占年降水量（日）的36%~45%（36%~39%）,南疆夏季降水量（日）占年降水量（日）的51%~63%（48%~60%）;新疆夏季不同等级降水量、降水日及降水强度的空间分布不均匀。新疆夏季总降水量与各等级降水量的空间相似系数最为密切,与各等级降水强度的空间相似系数相对较小;新疆夏季小雨贡献率最大,中雨其次,大雨最小,夏季降水量和降水日的变化主要受小雨的影响。     

甘肃省春季降水的空间异常分布及年代际变化

利用甘肃省80个气象站建站至2012年3-5月的降水量资料, 分析了甘肃省春季降水的基本气候特征; 通过EOF、REOF、小波分析等方法, 对甘肃春季降水的时空特性进行了研究, 用Mann-Kendall检验法检验了甘肃春季降水序列是否存在突变现象. 结果表明, 甘肃春季降水空间分布极不均匀, 其空间分布特征是东南部为多雨区、西北部为少雨区. 甘肃春季降水在第一空间尺度上为全区一致, 在第二空间尺度上可分为2个自然气候区, 在第三空间尺度上可分为7个自然气候区. 从年代际变化来看, 1960年代是近50 a来降水最多的10 a, 1990年代是降水最少的10 a; 甘肃春季降水的年际变率十分显著, 降水最多的年份是最少年份的近5倍. 1961-2012年间甘肃春季降水发生了明显的突变, 1982年出现了一次增多趋势的突变, 1992年出现了一次减少趋势的突变. 5 a的短周期和18～19 a的长周期是其主要周期. 甘肃春季降水偏少(多)年份的500 hPa异常环流形势为极涡弱(强)、中纬度亚洲为一脊一槽型、东亚大槽深(浅)、南支槽浅(深).     

中国天山山区降水空间分布模拟及成因分析

为了研究中国天山山区降水空间分布规律及其形成机理,基于研究区DEM及气象站点数据资料,运用偏最小二乘法和GIS技术建立了山区降水估算模型,并分析其降水成因。结果表明:天山山区年降水具有明显的经度和纬度地带性,西段多于东段,北坡(迎风坡)多于南坡(背风坡);研究区降水在海拔4 000 m以下呈线性增加特征,随后显著减少,在5 500 m左右出现第二极大值带;坡度小于50°时降水与坡度呈显著正相关。在地形抬升条件下,随气温下降和相对湿度上升使降水增加,这也是山区降水形成的必要条件。总体来看,偏最小二乘法可以有效解决降水及各因子间多重相关性问题,模型回归效果较显著,在模拟山区降水方面具有一定适用性。     

黑河流域气候平均降水的精细化分布及总量计算

利用黑河流域气象观测站降水资料和DEM资料,分析了气候平均年和月降水量与地理地形参数的关系.结果显示,黑河流域气候平均降水量与测站的海拔、纬度、坡度显著相关,据此建立了降水量与地理地形参数的关系模型;拟合分析表明,年降水量拟合值与实测值的相关系数达0.94,二者在大部分地区分布特征基本一致,拟合值稍大;逐月降水量拟合相对误差在上游和中游都很小.基于降水量与地理地形参数的关系模型,利用高分辨率DEM资料,扩展得到了黑河流域上中游100m×100m精细化分布的气候平均年降水量和各月降水量.结果表明,精细化分布的降水量场能够表现出更多与地形和地势有关的细节,这是只利用气象测站资料的分析结果所不能反映的.在黑河流域气候平均降水量空间精细化分布基础上,按照黑河流域上中游面积5.08×104 km2计算,其气候平均年降水总量约为150.6×108 m3,降水主要集中在5-9月.     

降水空间不均匀性对径流过程模拟的影响

应用数字高程流域水系模型，通过子流域和网格2种空间离散方式，采用传统的子流域法、雨量插值子流域法、逐个网格法3种雨量数据输入处理方法，分别作日流量模拟与洪水过程模拟，模拟过程与实测水文过程相比较表明：日模中3种雨量处理方法计算精度相当，次模中逐个网格法优于传统子流域法和雨量插值子流域法；降雨空间分布不均匀性考虑得越充分，水文过程模拟精度越高。     

气候因子影响天山北坡植被指数时空分布研究

利用2000—2004年逐月的MODIS归一化植被指数(NDVI)数字影像,计算了天山北坡NDVI动态变化与气温、降水变化的相关关系。在此基础上,分析了NDVI变化的区域分布规律,探讨气温、降水对NDVI动态变化的驱动作用,研究了NDVI变化的气候因子驱动的区域分布规律,并据此对天山北坡植被NDVI变化的气候因子驱动进行了分区。结果表明,研究区的植被状况主要受气温和降水的复合影响,气温主导影响区域主要分布在天山中高覆盖度林区和绿洲农区过渡带以及NDVI≤0.25的荒漠区区域内。      

陕西省降水时空分布与变化特征分析

基于陕西省1961—2005年97个县市的逐月降水资料采用经验正交函数分析(EOF)方法对降水空间分布进行研究;利用降水集度法表示降水的年内分异情况;并通过求各降水量场时间系数的变化趋势系数探讨降水时间变化特征。结果表明,全省降水呈南多北少的特点,主要有4种雨型,大部分地区降水呈季节性变化,降水量整体缓慢下降,季节上变化为春、秋下降,夏、冬上升。     

淮北平原年降水量空间插值模型的比选

为对比不同变差模型在降水量空间插值中的优劣,对淮北平原185个雨量站的2009年年降水观测数据,分别用不同理论变差模型与实验变差值拟合,然后选择普通克里格法进行降水场的变异分析及插值。经交叉验证法等多指标对插值结果检验后,证实了区域降水量具有明显的空间相关性,且三种拟合后变差模型的差异主要在短距离(h<10km)内。同时在现有站网布设方式下,三种模型插值结果并无显著差异,但以球状函数拟合插值结果整体效果最佳。     

五大连池地区矿泥分布特征及储量评价

五大连池地区矿泥由于其具有独特的医疗作用已引起人们的广泛关注,并得到广泛利用。为确定其具体的分布特征、分布范围以及储量,本文结合研究区大量钻孔资料,通过对矿泥样品进行粒度分析并采用Udden-Wentworth粒级标准和F.P.Sheppard三角形法,确定该地区矿泥为灰黑或黑色淤泥质粉砂,其粘性大,附着力强,天然含水量大,且手感细腻。本区共分布矿泥六处,均位于药泉湖附近火山台地前缘的地势低洼地区,埋藏于地表以下0.2 m~2.5 m之间。在上述研究的基础上,采用普通克里格法对矿泥储量进行估算,得到矿泥储量总计为18.421×104t。     

近50多年来我国西部地区降水的时空变化特征

利用1954-2006年我国西部225个气象站的年平均降水量资料, 应用经验正交函数和旋转经验正交函数方法将我国西部分为9个降水类型, 研究了我国西部地区降水的时空变化特征. 结果表明: 南疆盆地、甘肃河西西部和内蒙古西部是我国西部降水年际间变动最大、降水最不稳定的地区, 而四川省西部地区的降水年际变动最小、降水比较稳定. 1954-2006年我国西部地区降水总体呈增加的趋势, 降水空间分布大致以100°E为界, 以西降水增加明显, 以东降水减少. 降水量显著增加的区域是南疆型, 而西北地区东部的关中型的降水减少最为显著. 1980年代中期是我国西部大部分地区降水量变化的转折期. 我国西部的降水变化主要分为5种类型, 年降水量变化存在较为显著的准8~9 a和4~5 a的周期振荡.     

甘肃早子沟金矿矿体空间分布特征及其控制因素

早子沟金矿(包括格娄昂矿段)产于中三叠统条带状板岩及石英闪长玢岩中,是与闪长岩有关的构造蚀变岩型金矿床,矿体空间分布严格受多组断裂破碎带控制。本文对早子沟金矿的矿体空间分布特征进行分析总结,进而分析了区域控矿因素和矿区断裂、脉岩、褶曲对矿体的控制作用。     

基于回归克里格方法和sentinel 2B遥感数据的澴河流域土壤总磷空间分布信息提取

土壤总磷空间分布是准确掌握流域农业面源污染状况的关键,而遥感技术因其便利性在土壤面源污染调查中的潜力亟待探索。本文以澴河流域土壤总磷分布为例,分析了土壤总磷的光谱特性,发现总磷含量与土壤光谱反射率呈负相关,其中红外光谱（700~1800nm）表现更加明显;并以土壤总磷光谱计算数据作为环境辅助因子,取样点数据作为主要因素,运用回归克里格地统计方法成功提取了澴河流域土壤总磷空间分布信息,将结果与实测数据对比,其ME值为0.08,MAE值为0.48,RMSE值为0.69,预测精度较协同克里格和反距离权重法有明显提高。本方法既保留了地统计分析方法的精度,又具备处理高密度样本的能力,为土壤属性的空间插值提供了一种可行的获取方法。     

滑坡预警中的降水时空变异性——以云南头寨沟为例

目前已有大量不同尺度的临界降水标准对区域性滑坡进行预警,但仍存在预警空间外延性差、时间精度低、临界降水阈值不科学等问题。针对当前构建的临界降水阈值实现滑坡预警模型,以云南昭通盘河流域头寨沟为例,在研究区两个不同海拔高度位置分别布设气象站,进行了为期一年的降水观测,并比较了研究区两个不同位置的降水特征。结果表明:研究区降水梯度高达190 mm/hm,两个不同海拔位置降水变异性显著;降水持时是造成山上(2#站)与山下(1#站)次降水量差异的主要影响因素;发生小雨时2#站与1#站的降水差异性很小,但1#站发生中雨及以上的降水事件时,2#站的降水等级比1#站高1~2个等级,且有59.26%的概率会发生大雨或者暴雨;1#站为暴雨时,2#站100.00%概率为暴雨甚至大暴雨;2#站与1#站夜间降水均大于白昼,且强降水事件多发生于夜间。