粤北山区降水量空间插值方法对比分析

利用韶关市2015—2020年区域自动气象站降水数据，选用泰森多边形法、反距离权重法、普通克里金法、协同克里金法、样条函数法、薄盘光滑样条函数法6种插值方法对降水插值效果进行对比分析，结果表明：各种插值算法一致反映出韶关地区2015—2020年平均降水空间分布整体呈现中南部多、北部少，降水大值区位于韶关南部与清远交界一带，且极值区域落在曲江南部喇叭口地形处；对于粤北山区降水插值，在前汛期、后汛期和年尺度上考虑高程和经纬度的协同克里金法的均方根误差(RMSE)最小，且能很好的反映局部地形降水特征；在月尺度上，泰森多边形法的RMSE最小。     

基于GIS的沙澧河流域面雨量算法对比分析

为了获取更客观有效的沙澧河流域面雨量计算方法,提高暴雨强度和落区监测与预报的准确率,利用ArcGIS9.3中的空间分析功能,以沙澧河流域1∶25万地理信息数据、16个气象站和217个加密自动雨量观测站的实况雨量资料为背景数据库,选取反距离加权算法、克里金算法、样条函数算法、泰森多边形算法,对沙澧河流域6个分片区的面雨量进行计算,并对计算结果进行了对比分析。结果表明,面雨量计算精度与雨量观测站密度与分布、降雨强度有关。其中,克里金算法计算的流域面雨量精度较高,更适合于整个沙澧河流域面雨量的计算;其次是泰森多边形算法和反距离加权算法,样条函数法算法应用效果较差。当雨量站点分布密集且比较均匀、降水空间分布均匀时,4种算法均适用于面雨量的计算,其中以克里金算法计算的面雨量使用效果最好;当雨量站点分布密集且比较均匀,降雨强度大,降水空间分布不均匀时,反距离加权算法、克里金算法、泰森多边形算法均适用于流域面雨量的计算,其中以泰森多边形算法计算的面雨量效果最好,样条函数法算法不适用此情况下面雨量的计算。当雨量站点分布密集且比较均匀、降水空间分布均匀时,计算的面雨量较站点或降水空间分布不均匀时计算的面雨量更接近实际情况。     

资水流域柘桃区间中小河流域面雨量算法比较分析

为探析国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品在中小河流面雨量计算中的可行性,该文以湖南省资水流域柘桃区间为例,利用泰森多边形法、算术平均值法、克里金插值法以及国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品,以2020年9月的主要降水过程为代表,对4种方法计算的面雨量结果进行比较分析。结果表明：(1)4种方法的计算结果相关性显著,均能较好反应出不同强度降水及不同子流域之间的差异。大多数情况下算术平均值法的结果偏大,多源融合格点实况法的结果偏小,插值法和泰森多边形法的结果介于二者之间。(2)当地面雨量站分布密集或降水空间分布均匀时,4种方法计算结果的标准差较小;当地面雨量站分布稀疏或降水空间分布不均时,4种方法的结果标准差较大,此时采用多源融合格点实况法比算术平均值法、泰森多边形法更合理可靠。(3)对于地形地貌复杂多变的山区,尤其是暴雨以上强降水天气,降水空间分布十分不均,实际计算中小河流域面雨量时,针对不同的子流域、不同的天气过程,应当根据天气系统及降水空间分布综合分析,合理利用多种方法才能准确把握面雨量的大小和可能的误差。     

人工增雨效果评估中的面雨量计算分析

选取北京地区两次不同性质降水过程,分别对仅用气候站和并入自动气象站/雨量站的雨量资料,应用算术平均法和泰森多边形法对固定目标区进行面雨量计算分析.结果表明,泰森多边形法在不同性质降水过程面雨量计算中都表现出了一定优越性;并入自动气象站/雨量站的面雨量结果较仅用气候站资料所得结果更具代表性.在人工增雨效果评估中,可以尝试对由气候站计算的面雨量统计订正的办法,较精确地获得历史期目标区(包括控制区)面雨量实际值,这对提高人工增雨效果的评估精度具有重要实用价值.     

铜仁锦江河流域面雨量计算方法探讨

在考虑流域内各地降水气候差异和地形影响的前提下,采用了高斯权重客观分析原理,计算锦江流域面雨量,并将该方法计算的面雨量与泰森多边形法进行比较,分析这两种计算方法的优缺点,研究面雨量与洪涝之间的联系。分析、研究表明:高斯权重客观分析法计算出的面雨量与泰森多边形法算出的面雨量在量级越小时越接近,面雨量越大,两者的差异也越大,且前者比后者更能明显地反映未来洪水的变化趋势。     

丘陵地区面雨量计算方法及应用

根据高斯权重客观分析原理，在考虑了流域内各地的降水气候差异和地形分布特点的基础上，找出一种适合于丘陵地区的面雨量计算方法。并将该方法计算的面雨量与泰森多边形法进行比较，研究了这两种计算方法的优缺点；此外，还研究了面雨量与流域的洪涝灾害的关系。结果表明，两者关系非常密切，流域面雨量的变化能较好地反映未来洪水的变化趋势。     

基于Flood Area模型的邢台市小马河流域暴雨洪涝灾害风险分布特征

利用邢台市小马河流域26个区域站2014—2019年及周边7个国家站1980—2019年的逐日降水资料,基于泰森多边形法和MuDFiT软件计算不同重现期面雨量.运行Flood Area模型对该流域不同重现期下的淹没范围进行模拟,基于此叠加承灾体数据,得到各承灾体受损率.为验证模拟结果的准确性,选取2016年7月19—2...     

基于FloodArea的三峡库区小流域山洪面雨量分析

以三峡库区普里河下游流域作为山洪灾害淹没模拟的研究区域,通过泰森多边形方法和算术平均方法分别计算流域面雨量,采用FloodArea模型对两种方法下的同一降水过程进行模拟,结合实地考察流域内淹没时间和淹没水深资料对比分析两者的模拟结果。结论表明:泰森多边形方法下的山洪灾害淹没模拟能较好地反映普里河下游流域内的因降水导致的山洪推进路线、淹没范围及淹没水深,且该方法下推算的山洪灾害致灾临界面雨量更具有实际应用价值。该方法可用于推算流域内的山洪灾害致灾临界面雨量。     

长江流域近40年强降水的变化趋势

利用长江流域109个气象站1960-2001年的逐日降水资料，采用泰森多边形方法计算整个长江流域的面雨量，研究了长江流域面雨量的变化趋势。结果表明：长江流域年面雨量呈增加趋势，但不显著。从长江流域各站暴雨日数和暴雨量趋势变化的空间分布来看，长江流域年、夏季6～8月的暴雨日数和暴雨量表现为较大范围的增加趋势，但通过显著性检验的站并不多，显著增加的中心在江西省。     

长江上游流域面雨量预报系统

以T213数值预报产品降水格点为基础,采用权重方法和逐次订正法计算,然后根据统计、经验、模式等方法订正来预报单站降水,采用泰森多边形法计算长江上游流域面雨量的"四川省气象台长江上游流域面雨量预报系统".     

基于Shepard和OI方法对雨量计逐时资料的分析

引入地形影响效应的日降水量气候分析场,分别运用Shepard和最优插值(OI)两种插值方法对广东和广西2007年5月20日—8月30日汛期小时雨量计降水量进行插值,得到0.125°×0.125°分辨率的规范化网格资料。结果表明:无论是直接插值还是用降水比率(地形影响效应的日降水量气候分析场)插值,两种方法均能很好地体现广东和广西雨量计站点观测降水的季内变化和日变化特征。虽然用直接插值方法比用降水比率插值方法得到的降水空间分布更为平滑,但估值精度没有用降水比率插值方法高。通过交叉检验进一步表明,总体上OI方法优于Shepard方法,而考虑地形影响效应的降水比率OI方法为最优,能有效提高相关性,并减少均方根误差和系统误差。     

基于CNN和RF算法的ECMWF降水分级订正预报方法

利用卷积神经网络(CNN)和随机森林回归模型,提出了一种新的欧洲中期天气预报中心(ECMWF)降水订正预报方法.该方法首先根据ECMWF模式对站点雨量预报值所属的等级进行划分,再计算出不同等级相对应的高相关因子矩阵.进一步利用CNN模型对高相关矩阵进行综合特征提取的学习和训练.最后对CNN模型最终输出的特征因子中,选取...     

气象要素插值的空间化精度提高方法研究

为了提高气象要素空间化的精度,本文提出通过预先对气象数据进行处理,然后再进行空间化,以比较直接插值与原始数据处理之后再插值的精度的变化。文中采用数据为全国743个常规气象站40 a(1961—2000年)整编气象资料及2005年的常规气象资料;插值方法有反距离加权法(IDW)、克立格法(Kriging)和样条函数法(Spline);数据预处理方法采用距平处理。结果发现:使用IDW、Kriging和spline对平均温度距平进行插值精度比较,发现IDW方法最优;温度距平精度的提高比降水和相对湿度要好;降水距平误差呈现由东向西递增的趋势。由此可见,对气象要素做距平处理可以有效提高插值精度。     

基于统计降尺度方法的夏季降水精细化预报

利用1999—2009年安徽省淮河以南地区60个县市站夏季逐日降水资料和安庆市探空站逐日资料,研究了中低层不同风向配置下局地降水与大尺度降水场之间的关系,以3种不同预报对象及相应的预报因子分别采用神经网络和线性回归方法设计6种预报模型对观测资料进行逼近和优化,从而实现空间降尺度.分析对比6种预报模型46站逐日降水量的拟合和预报效果,结果表明:采取相同的预报对象及预报因子的BP神经网络模型在拟合和预报效果上均好于线性回归模型,可见夏季降水场之间以非线性相关为主;神经网络模型预报结果同常用的Cressman插值预报相比,能很好地反映出降水的基本分布及局地特征;预报对象为单站降水序列的神经网络模型在以平原、河流为主要地形的区域预报效果较好,预报对象为REOF主成分的神经网络模型则在山地和丘陵地形区域预报效果较好.     

北京市强降雨分区及重现期研究

利用北京观象台1841—2008年年降水量资料及近50年北京市20个气象站和82个雨量站资料分析了北京地区降水量的时间和空间变化规律,对北京地区的降雨进行分区研究,并结合观象台站逐分钟降雨资料应用广义偏态分布（GPD）方法分析了北京地区不同历时降雨量重现期。结果表明：近168年来,北京地区有两个多雨时段和两个少雨时段,目前北京处于20世纪90年代至今的少雨时段内。70至80年代,北京地区强降雨主要为全市区域性降雨,90年代之后北京的短历时强降雨呈现出局地性的特征,降水分布不均,强降水中心大致成东北一西南向带状分布。根据北京市降雨EOF分析,将北京市划分为4个降雨分区,分别是山后区、城市中心区、东北部山区和东南部平原区。其中城区代表站观象台站多个历时不同重现期降雨量分析结果经过与现行排水规范对比表明,重现期模拟结果可靠。     

雷达雨量计联合估算降水在城市内涝模型中的应用

为了满足城市暴雨内涝模型对面雨量精细化的需求,在天津城市暴雨内涝模型的基础上,将雷达估算降水产品应用到模型面雨量计算中,针对2012年7月25—26日天津的大暴雨过程,考察4种雷达估算降水产品和两种插值方法计算的内涝模型面雨量。经过对比发现,利用变分方法计算的雷达估算降水产品VAR用曲面插值方法计算内涝模型的面雨量整体效果最好。     

Experimental Simulations of Extreme Precipitation Based on the Multi-Status Markov Chain Model

A multi-status Markov chain model is proposed to produce daily rainfall, and based on which extreme rainfall is simulated with the generalized Pareto distribution (GPD). The simulated daily rainfall shows high precision at most stations, especially in pluvial regions of East China. The analysis reveals that the multistatus Markov chain model excels the bi-status Markov chain model in simulating climatic features of extreme rainfall. Results from the selected six stations demonstrate excellent simulations in the following aspects:standard deviation of monthly precipitation,daily maximum precipitation,the monthly mean rainfall days,standard deviation of daily precipitation and mean daily precipitation, which are proved to be consistent with the observations. A comparative study involving 78 stations in East China also reveals good consistency in monthly mean rainfall days and mean daily maximum rainfall, except mean daily rainfall. Simulation results at the above 6 stations have shown satisfactory fitting capability of the extreme precipitation GPD method. Good analogy is also found between simulation and observation in threshold and return values. As the errors of the threshold decrease, so do the di?erences between the return and real values. All the above demonstrates the applicability of the Markov chain model to extreme rainfall simulations.     

基于雷达校正的雨量插值研究

自动站点雨量数据到格点化雨量数据的插值方法一直在气象业务中有着重要应用,但传统插值法一般只考虑距离对估测点的影响,不能够真实地反应降水的落区分布.利用多普勒雷达资料对雨量插值结果进行校正,可使得插值后的结果较好地反映雷达反射率分布特征,也可以较好地克服反距离加权插值法的尖点问题.经过业务测试检验,基于雷达校正的雨量插值方法效果较为稳定,可以在业务中进行应用.