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Joint distribution of multiplicative errors in radar and satellite QPEs and its use in estimating the conditional exceedance probability

This paper characterizes the joint distribution of multiplicative errors (ME) in radar (R) and satellite (S) quantitative precipitation estimates (QPEs). A semi-parametric framework is established on the basis of this joint distribution to describe the probability of rainfall exceeding a particular threshold given concurrent R and S-based estimates (referred to as conditional exceedance probability, or CEP). This framework entails integrating copula-based joint distributions of MEs over a range of rainfall amounts to yield the joint probability of exceedance, which forms the basis for estimating CEP. In demonstrating this approach, MEs were computed for R (Weather Surveillance Radar-1988 Doppler) and S (Self-calibrating Multivariate Precipitation Retrieval) for central Texas over 2000–2007 using gauge records as the reference. Analysis of the MEs in R and S reveals a substantial correlation between the two, and it also shows that the interdependence is complex as a considerable portion of S QPEs are negatively biased while their concurrent R values are bias-neutral. CEP values from the semi-parametric approach is found to be generally superior to those empirically derived based on rainfall estimates: it yields values for a wide range of rainfall thresholds and suffers much fewer discontinuities and artifacts that the empirical results exhibit. For the lower range of S and R thresholds where sample size is relatively large (i.e., <20 mm h⁻¹ for the summer), the two sets of CEPs bear close resemblance, with both showing a relatively weak, but nevertheless substantial dependence on the threshold value for S. These findings confirm the plausibility of the semi-parametric CEP values, and demonstrate the utility of S QPEs in improving the confidence in rainfall exceedance under this framework.     

雷达与雨量计同步结合区域型估算降水方程的误差分析

在明确提出云雨转换的概念和建立4个区域型雷达降水估算方程的基础上,重点研究了A_BS区域型降水估算方程误差估算的表示方法和评估判据,并分析了误差产生的原因,由此建立一种可通过设定μ_i合理区间来判别雷达和雨量计错误数据对的质量控制新方法。单站云雨转换系数A_Bi是时-空的函数,带有强烈的天气系统和地理属性。A_Bi与区域云雨转换公共系数A_BS以b_f^-1为指数幂值的相对离差就等于单站降水误差估算因子μ_i,从而揭示了引起降水估算误差的根本原因。在μ_i的基础上扩展衍生出表示区域降水估算误差的4个量值,即区域平均绝对误差估算因子μ_A、区域降水误差估算率μ_S、区域降水绝对误差估算率μ_|S|及区域平均绝对误差估算量E_N,指明了各自的物理意义并分析其间的相互关系。理论和实践表明,在"基于准同雨团样本概念雷达和雨量计的实时同步结合方法"（RASIM）中,A_BS型区域降水估算方程对于区域各站降水总量的估算具有μ_S=0的特点。μ_A是区域内各单站|μ_i|的平均值,可诠释为多个单站的A_Bi相对于A_BS的聚合与离散程度的整体表示,与天气系统的结构及演变过程特征的复杂性密切相关,但μ_A与雨量大小无关,无力判定降水估算的误差量。而μ_|S|和E_N既联系着μ_A,又与雨量有关,是较为合理而实用的降水估算误差判据。经过武汉雷达探测4次降水过程的试验评估,总体绝对误差率μ_T|S|小于30%,比未经过质量控制的误差减少7%。     

系留气艇探测风速的误差订正及其应用评估

使用系留气艇探空系统在常州、苏州、南京市区对边界层风速、温度、湿度廓线进行了观测,原始数据表明探测结果存在明显的系统误差。本文主要讨论风速订正问题,分析发现风速误差与高度和风速有关,据此提出了依据高度和依据风速的两种订正方案。对比结果表明:两种方案都能有效修正系留气艇测量风速的系统误差,高度订正方案表现更好。本文还用订正后的系留气艇探测结果与苏州市气象局的风廓线雷达资料进行对比,结果显示风廓线雷达探测结果在500 m以下系统偏小。     

3种再分析资料的高空温度与中国探空温度资料的对比:年平均特征

利用中国105站的探空资料以及NCEP/NCAR、ERA和JRA 3种再分析资料,采用线性趋势、标准差、相关系数、EOF分析等多种统计分析方法,对再分析资料年平均的高空温度在中国区域的可信度进行了分析.研究表明:在数值上,3种再分析资料的高空温度均小于探空资料的高空温度,NCEP/NCAR资料在对流层上层更接近于探空资料,ERA和JRA资料则在对流层中下层与探空资料更为接近;在描述年际变化和长期变化趋势方面,ERA资料在我国北方的对流层上层的再现能力较好,NCEP/NCAR资料在我国南方的对流层上层的再现能力较好,而3种再分析资料在对流层中下层的再现能力相当;在时空变化特征方面,NCEP/NCAR和ERA资料能较好地表现高空温度的年代际变化特征,而ERA和JRA资料则能较好地表现年际变化特征.     

PARSIVEL2对降雪测量的订正方法及误差计算

为了获得更加准确的冬季降水数据,针对PARSIVEL2（Particle Size and Velocity）测量降雪时近地面水平风的影响进行了订正及误差计算。订正结果表明:一定风速下,不考虑风的影响会造成小粒子直径的明显低估,而对于同一粒径段的粒子,风速越大,计算过程中对于粒子直径的低估越明显。风速不超过2 m s?1时,其降雪粒子下落末速度计算误差在3%左右,直径计算误差在7%以内（水平偏转角度45°）。在对2018年1月4日南京一次降雪过程中获取的真实雪花谱的分析中可以看出,忽略风的影响会导致雪花谱峰值的偏移和谱的缩窄,这会造成小粒子数浓度的高估和大粒子数浓度的低估,进而影响微物理量的计算。具体表现在雷达反射率因子Z和降雪强度I的低估,及Z–I关系拟合系数a值的实际数值会大于计算值,b值则偏小。但当风速较大时,近地面流场比较复杂,垂直向湍流运动不可忽略,此种订正方法很可能不再适用。建议在以后的业务观测中增设防风圈或在后续的数据处理中增加针对风的订正,以排除风对降雪测量的影响。     

辽宁地区ECMWF模式气温预报检验及误差订正研究

利用2016—2018年ECMWF细网格模式12—36 h内2 m温度预报产品,选取辽宁地区65个城镇站点观测资料,评估预报产品在不同季节的预报准确率,并按季节分析固定误差订正方法和最优滑动周期订正方法对提高准确率的作用。结果表明：ECMWF模式预报产品对辽宁地区气温预报的准确率表现为,ECMWF模式最高气温冬季预报最优(城镇站点预报准确率为81.5%),最低气温夏季预报最好(城镇站点预报准确率为84.3%);采用最优滑动周期订正后,2016—2018年辽宁地区的最高气温和最低气温准确率较ECMWF模式自身分别提高了19.7%和20.5%,最低气温的预报准确率提高程度优于最高气温;在整个空间分布中,ECMWF模式对辽宁中部平原地区最高(低)气温预报准确率高于东、西部地区,辽宁东北部和西南部以及东南部的长白山余脉影响区域准确率明显低于其他区域。同时,在各季中,最高气温和夏季最低气温的订正预报能力优于其他季节;在地面晴、雨两种特征下,对辽宁地区24 h气温预报进行订正检验表明,该检验结果对辽宁地区最高(低)气温订正有一定补充作用,尤其是冬季降水出现时,最高气温预报补充订正效果最为显著。     

数字滤波法在三峡库区香溪河流域基流分割中的应用

三峡水库蓄水后,库区来流水质水量变化备受关注。基流分割在降雨-产流模型,水资源配置,点源和非点源污染解析中有重要意义。本文探讨了数字滤波原理,并以三峡库区香溪河流域为研究对象,利用数字滤波法对流域径流总量进行基流分割,分析滤波方程的参数和次数对基流分割结果的影响。结果表明滤波参数β越大,次数越多,分割得到的基流越小。同时将数字滤波法与平滑最小值法基流分割结果进行对比研究,以最小平滑值法为基准,结合香溪河流域特征,数字滤波法中滤波参数β取值0.925时,采用正-反-正三次滤波的基流分割结果最为恰当。     

钼化学纯化法及其适用的MC-ICP-MS仪器质量分馏校正方法对比

阴离子树脂Bio-Rad AG1-X8对黑色页岩中的Mo有很好的分离纯化效果.该方法可以有效去除Mo同位素分析过程中可能存在的同质异位素干扰(如Zr、Sr等),对其他金属元素的去除效果也比较理想.大部分基体元素如Fe、Ca、Na、Mn、Mg、Sr、A1、Cu、K等可以使用1 mol/L HF +0.5 mol/L HC...     

硫酸盐结晶法分离富集红土型镍矿酸溶浸出液中镍的实验研究

红土型镍矿中镍的常压酸溶浸出是近年来国际上研究的热点。本文对红土型镍矿常压硫酸浸出液中镍的分离富集进行了初步的实验研究。不同条件的硫酸盐结晶实验表明,红土镍矿硫酸常压浸出液硫酸盐结晶析出晶体主要为MgSO4.H2O。析出晶体中除了金属元素Mg,还有少量的Fe和Ni,并且Fe/Ni较原矿中大大缩小。该硫酸盐析出晶体利于后续处理中金属Ni的进一步富集回收。利用硫酸盐结晶过程富集与回收红土型镍矿常压硫酸浸出液中镍的方法,既减少能源消耗,又有利于环境保护,是一种简单易行且成本低廉的绿色生产工艺。