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Delaunay三角剖分法在降水量插值中的应用

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气象学报 2012年第6期70卷 1390-1400页

作者：熊敏诠中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 国家气象中心北京100081

Delaunay三角剖分方法在空间分析中具有重要地位,文中简要介绍了Delaunay三角网特性和常用的3类算法,并对随机增长法实现过程进行了详细阐述。根据三角分片线性插值原理,求得插值系数,实现对任意点的三角分片线性插值。利用2008年中国2... 详细信息

Delaunay三角剖分方法在空间分析中具有重要地位,文中简要介绍了Delaunay三角网特性和常用的3类算法,并对随机增长法实现过程进行了详细阐述。根据三角分片线性插值原理,求得插值系数,实现对任意点的三角分片线性插值。利用2008年中国2200个观测站的08时24h降水量资料,对全中国范围及划分的8个区域内相应的0.28125°×0.28125°降水量格点场,使用交叉检验方法,对比分析了三角分片线性插值和反距离权重法的估值准确率。结果表明:在各区域,三角分片线性插值法的均方根误差偏小;在站点较密集的区域,均方根误差、平均绝对误差比较中,三角分片线性插值都有一定的优势;在平均误差对比中,三角分片线性插值优势明显,在全中国范围交叉检验中,三角分片线性插值法对应的年平均误差是0.005mm,而反距离权重法为-0.107mm,对其可能的原因进行了分析,证明了Delaunay三角剖分法的合理性。同时,从图形上展示了降水量的Delaunay三角网的三维结构图和三角分片线性插值后的格点场,在直观上,Delaunay三角剖分后得到降水分布和实况保持一致,并有较好的视觉效果;通过三角分片线性插值得到的格点场降水量分布图,克服了反距离权重法的固有缺陷,使获得的降水量格点场趋于合理,提高了插值精度。最后,探讨了Delaunay三角网在气象领域的应用前景。

关键词： Delaunay三角剖分法三角分片线性插值反距离权重法降水量

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近30年中国地面风速分区及气候特征

高原气象 2015年第1期34卷 39-49页

作者：熊敏诠国家气象中心北京100081

通过中国近地面风速区划可以深入了解风速分布规律,有助于研究风速的变化机制。利用1980-2009年中国608个测站的日平均风速资料,经过旋转经验正交函数分解法(REOF)得到10个分区,各分区范围和地形有一定的关系。风速频率曲线变化表明,中... 详细信息

通过中国近地面风速区划可以深入了解风速分布规律,有助于研究风速的变化机制。利用1980-2009年中国608个测站的日平均风速资料,经过旋转经验正交函数分解法(REOF)得到10个分区,各分区范围和地形有一定的关系。风速频率曲线变化表明,中国北部地区(第3、4区)风速偏大,中部地区(第2、10区)风速普遍较小;对比分析了区域有效风速日数频率和风能分布。根据谐波方法得到各分区风速的年变化特征,大部分区域呈单峰单谷型或双峰双谷型,高值区主要出现在春季,并分析了形成上述特点的可能天气学成因。风速线性倾向估计结果表明,中国大部分地区风速呈减小趋势,第1、4、5区平均风速递减率在-0.028^-0.023 m·s-1·a-1之间,但是,中部地区(第2区、第6区西部、第10区)年平均风速出现递增。通过Mann-Kendan法和小波分析方法检测表明,第2、3、5区突变点出现在2000年附近,第1、4、6区突变点出现在20世纪90年代初。环流特征量指数和风速同期相关性分析,揭示了北极涡和副热带高压对风速的影响。

关键词：地面风速分区 REOF分析气候特征

区域Delaunay三角剖分法在全国平均降水量中的应用

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气候与环境研究 2013年第6期18卷 710-720页

作者：熊敏诠中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 国家气象中心北京100081

介绍了Delaunay三角网的性质及其算法类型;根据1980～2009年全国2200个观测站的降水量资料,将观测点和采集的边界点共同进行普通的Delaunay三角剖分,通过删除边界点及其区域外的三角形以实现区域Delaunay三角剖分,得到了较理想全国陆地... 详细信息

介绍了Delaunay三角网的性质及其算法类型;根据1980～2009年全国2200个观测站的降水量资料,将观测点和采集的边界点共同进行普通的Delaunay三角剖分,通过删除边界点及其区域外的三角形以实现区域Delaunay三角剖分,得到了较理想全国陆地的Delaunay三角网;随后对球面上的三角片进行面积计算,在已知站点的经纬度情况下,将大地坐标系转换到空间直角坐标系中,应用平面三角余弦定理获得球面三角内角,从而求得三角片面积,并以面积大小确定各个站点降水量的权重系数,得到全国平均降水量值。对比分析了30年的全国不同时间尺度(日、月、年)平均降水量,Delaunay三角法对应全国平均降水量均值和标准差都明显低于算术平均法,但是两种方法计算的降水量值的相关系数较高;通过Shapiro-Wilk方法进行正态性检验分析,两种计算方法求得的年平均降水量总体服从正态分布;在方差奇性的F检验中,两者的方差具有非奇性特点;使用t检验,在显著性α=0.05时,Delaunay三角剖分法计算的全国平均降水量总体均值偏小。最后,根据欧洲和日本数值模式2009年的降水预报,对于两方法计算结果进行了比较,分析表明在较大区域的平均降水量计算中,较之于传统的算术平均法,基于区域的Delaunay三角剖分法更为合理;区域平均降水量不仅和计算方法有关,还和区域气候特点有密切关系。

关键词：区域Delaunay三角剖分法算术平均法全国平均降水量统计检验

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基于集合预报系统的日最高和最低气温预报

气象学报 2017年第2期75卷 211-222页

作者：熊敏诠国家气象中心北京100081

根据欧洲中心集合预报系统2 m气温预报的集合统计值,提出了BP-SM方法,针对中国512个台站2016年3月的日最高(低)气温做预报分析。将集合预报系统的模式直接输出、BP和BP-SM方法得到的日最高(低)气温进行了比较,结果表明:预报时效越长,BP... 详细信息

根据欧洲中心集合预报系统2 m气温预报的集合统计值,提出了BP-SM方法,针对中国512个台站2016年3月的日最高(低)气温做预报分析。将集合预报系统的模式直接输出、BP和BP-SM方法得到的日最高(低)气温进行了比较,结果表明:预报时效越长,BP-SM方法较之BP方法的预报优势也更明显;在1至5 d的预报中,BP-SM方法显著降低了预报绝对误差,误差在2℃以内的准确率大部分在60%以上,部分站点达到90%;正技巧评分均值大多高于30%,在青藏高原东部和南部地区超过了60%。预报正技巧站点次数在绝对误差≤2℃(1℃)范围内有所提高,对日最高气温预报准确率的提高略好于日最低气温;BP-SM方法有效地降低了预报系统偏差,较大预报误差出现次数显著减少。

关键词：集合预报系统日最高气温日最低气温 BP-SM方法

南方普遍降水偏多全国大部气温偏高——2003年1月

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气象 2003年第4期29卷 58-61页

作者：熊敏诠中央气象台北京100081

2003年1月，我国江淮、江南大部、华南、云贵高原、藏西南、北疆、关中、甘肃东部、河北西部、京津地区、内蒙古中部和北部、东北地区东部降水偏多。除新疆东部、云南东北部、山西北部外，全国大部地区温度不同程度地偏高。

关键词：降水中国气温天气资料 2003年 1月

东北大部内蒙古东部持续干旱汉水流域江南部分地区多暴雨——2004年6月

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气象 2004年第9期30卷 58-61页

作者：熊敏诠中央气象台北京100081

6月份,我国东北、内蒙古东部地区在前期出现了持续性的干旱和气温偏高天气，在我国南方的部分地区有数次强降水过程，局部地区出现暴雨洪涝。

关键词：干旱汉水流域内蒙古强降水暴雨洪涝

长江中下游降水偏多中东部气温起伏较大——2004年1月

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气象 2004年第4期30卷 58-61页

作者：熊敏诠中央气象台北京100081

1月份,我国长江中下游地区降水偏多,降水的时间、空间分布不均;气温在前期偏高,后期特别是南方降温明显.

关键词：降水气温变化极涡长江中下游地区欧洲槽环流形势

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北方气温波动较大长江中下游多阴雨

气象 2003年第7期29卷 58-61页

作者：熊敏诠中央气象台北京100081

2003年4月，我国有3次较强冷空气过程和多次弱冷空气活动，全国大部有3次明显降温过程，北方地区气温起伏较大。南支槽活跃，降水频繁，并有强对流天气。江淮、江南　、华南大部地区降水量为100～200mm,局部达300mm。

关键词：北方气温波动长江中下游阴雨 2003年4月

滑动窗口的普通克立格方法在降水量插值中的应用

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气象 2013年第4期39卷 486-493页

作者：熊敏诠中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 国家气象中心北京100081

利用2009年全国2200个观测站降水量资料,使用滑动窗口的普通克立格方法对降水量资料进行格点化估计。针对滑动窗口的普通克立格方法在降水量格点化应用中存在的问题,设计了3种技术处理的试验方案。比较了全局搜索与方位邻近方法的误差,... 详细信息

利用2009年全国2200个观测站降水量资料,使用滑动窗口的普通克立格方法对降水量资料进行格点化估计。针对滑动窗口的普通克立格方法在降水量格点化应用中存在的问题,设计了3种技术处理的试验方案。比较了全局搜索与方位邻近方法的误差,讨论了最大影响半径及屏蔽效应对插值效果的作用。提出了方位邻近法的样本点选择策略,结果表明,相对传统滑动窗口的普通克立格方法较常使用的全局搜索法而言,方位邻近法显著降低了计算资源的耗用,同时又具有较高的插值精度,特别是在站点密集地区有突出的优势;试验结果也表明:变程为4°～5°的经(纬)线弧长时,在方位邻近法下,我国大部分区域有较好的插值效果;屏蔽效应弱,ε取值为0.1时,降水量插值准确率较高,随着ε增大,插值误差也逐渐增大。

关键词：滑动窗口的普通克立格方法变异函数方位邻近法插值误差