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WGDWS天气发生器在中国五大气候区的适用性

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农业工程学报 2022年第3期38卷 75-83页

作者：李世娟刘升平诸叶平张杰农业农村部信息服务技术重点实验室北京100081 中国农业科学院农业信息研究所北京100081

为了检验基于干湿期的天气发生器(Weather Generator based on Dry and Wet Spells,WGDWS)在中国不同气候区的应用效果,该研究利用中国五大主要气候区16个站点57a的逐日天气数据,通过对比生成与实测气象要素统计值,及比较WGDWS与随机天... 详细信息

为了检验基于干湿期的天气发生器(Weather Generator based on Dry and Wet Spells,WGDWS)在中国不同气候区的应用效果,该研究利用中国五大主要气候区16个站点57a的逐日天气数据,通过对比生成与实测气象要素统计值,及比较WGDWS与随机天气模拟器(Daily Weather Stochastic Simulator,DWSS)生成的气象要素统计值,测试WGDWS的可用性和准确性。显著性检验表明,WGDWS产生的每个气象要素的月值和干湿期长度与实测值相比没有显著差异。月最高、最低气温绝对误差≤0.5℃的站点比例分别达93.8%和96.4%,月降水日数绝对误差≤1d的站点比例达95.8%,月降水量绝对误差有91.7%的站点在10mm之内,月太阳总辐射绝对误差2MJ/m^(2)以内的站点比例达90.1%;月最长干期、最长湿期、平均干期、平均湿期的平均绝对误差分别为4.16、0.76、1.00、0.15d。WGDWS在温带季风和亚热带季风气候下的干湿期模拟效果优于温带大陆气候和热带季风气候。比较WGDWS和DWSS生成的逐日模拟序列的误差分布,月最高气温、月最低气温和月总太阳辐射的误差分布高度一致。WGDWS对月降水日数的模拟效果优于DWSS,即等概率条件下,WGDWS相对误差更小,而DWSS对月降水量的模拟效果优于WGDWS。因此,WGDWS能够准确反映长期干旱或长期阴雨天气的实际情况,可用于生成长序列逐日天气数据,以满足气候模型、水分模型和作物生理模型的需求。

关键词：气象学随机变量降水天气发生器干湿期 WGDWS DWSS

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基于干湿期的随机天气发生器

农业工程学报 2014年第11期30卷 118-125页

作者：李世娟诸叶平中国农业科学院农业信息研究所农业部农业信息服务技术重点实验室北京100081

为了按不同的应用需求生成可信的任意长序列逐日天气数据,为作物天气系统研究提供数据支持,该文描述了一个以干湿期随机模型为基础,组合了日降水量、温度和辐射变量随机模型的逐日天气发生器WGDWS(Weather Generator based on Dry and W... 详细信息

为了按不同的应用需求生成可信的任意长序列逐日天气数据,为作物天气系统研究提供数据支持,该文描述了一个以干湿期随机模型为基础,组合了日降水量、温度和辐射变量随机模型的逐日天气发生器WGDWS(Weather Generator based on Dry and Wet Spells)。它分为两部分:以干湿期为独立随机变量的干湿期模型部分,和依赖第一种模型生成其余天气变量的模型部分;其天气要素的生成主要分2个步骤,即首先根据月经验分布值产生一个干期或湿期长度,然后生成干期或湿期的逐日值。利用代表中国不同地理区域的9个站点1973-2003年的逐日气象资料对天气发生器WGDWS进行了检验,并与基于干湿日开发的DWSS天气发生器进行了比较。结果表明两者性能基本相近,并且WGDWS模拟干湿期的效果更好。因此,WGDWS天气发生器用于生成逐日天气序列是可靠的,同时作为一个JAVA组件,还可以方便地嵌入作物模型系统。

关键词：模型气温降水干期湿期天气发生器

三种多站点随机天气发生器日降水模拟对比研究——以嫩江流域为例

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地理研究 2023年第5期42卷 1425-1440页

作者：范聪慧殷水清李志北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

天气发生器是对气候模式低分辨率输出数据进行统计降尺度的一种重要工具,可为气候变化对生态、水文、作物生长和土壤侵蚀等地表过程的影响评价提供高时空分辨率气候输入数据。特别是针对流域或区域尺度的模拟,为保留降水等变量的时空相... 详细信息

天气发生器是对气候模式低分辨率输出数据进行统计降尺度的一种重要工具,可为气候变化对生态、水文、作物生长和土壤侵蚀等地表过程的影响评价提供高时空分辨率气候输入数据。特别是针对流域或区域尺度的模拟,为保留降水等变量的时空相关性,需使用多站点天气发生器。当前多站点天气发生器众多,但其适用性缺乏系统评估。本文利用嫩江流域及其周边区域75个气象站点1961—2020年日降水数据,对比了三种主流的多站点日尺度天气发生器,分别为MulGETS模型(Multi-site weather GEneraTor)、TSWG模型(Two-Stage Weather Generator)和EHS(EOFA+HHT+SS)模型,在日、月和年降水量均值和极值,日降水空间相关性和时间相关性等方面的模拟精度。结果表明:①三个模型中EHS模型表现最佳,除了年降水偏态系数以外,其余参与评估指标的平均绝对百分比误差均在15%以下;TSWG模型表现其次,除了年降水偏态系数、月降水偏态系数和一阶自相关系数以外,其余参与评估指标的平均绝对百分比误差在30%以下。②TSWG模型对95%分位数日降水量、最大连续降水日数、最大和平均连续非降水日数四个指标的模拟最优;其余指标均为EHS模型最优。③三个模型在降水极值、连续降水日数和连续非降水日数方面的模拟能力均有待进一步提高。研究可为多站点日降水发生器的优选和进一步发展提供参考。

关键词：天气发生器降水 MulGETS TSWG EHS

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中国天气发生器降水模拟参数的气候变化特征

地理学报 2009年第7期64卷 871-878页

作者：廖要明陈德亮高歌谢云北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室地理学与遥感科学学院北京100875 中国气象局气候研究开放实验室国家气候中心北京100081 哥德堡大学地球科学中心

利用中国672个站点1951-2007年的逐日降水资料,分1951-1978和1979-2007两个时段分析了中国天气发生器BCC/RCG-WG降水模拟参数的气候变化特征。结果表明,在气候变化背景条件下,我国各地干日到湿日的降水转移概率P(WD)和湿日到湿日的降水... 详细信息

利用中国672个站点1951-2007年的逐日降水资料,分1951-1978和1979-2007两个时段分析了中国天气发生器BCC/RCG-WG降水模拟参数的气候变化特征。结果表明,在气候变化背景条件下,我国各地干日到湿日的降水转移概率P(WD)和湿日到湿日的降水转移概率P(WW)除了西部部分地区有增大的趋势外,其余大部地区均有减小的趋势。相对于P(WW),全国各地P(WD)的减小幅度更大。日降水量GAMMA分布形态参数ALPHA除西北地区西部部分地区有减小趋势外,其余大部地区略有增大趋势,尺度参数BETA在全国各地基本都保持增大的趋势,其中西北地区西部等地增大趋势尤为明显。相对于BETA的变化幅度,ALPHA的减小幅度较小,基本在6%以内。

关键词：天气发生器降水气候变化中国

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中国天气发生器的降水模拟

地理学报 2004年第5期59卷 689-698页

作者：廖要明张强陈德亮中国气象局国家气候中心

天气发生器是气候影响评价研究的重要工具,在气候变化、地球生态系统及极端气候事件发生的风险分析等方面有着广泛的应用.为了建立一个适用于中国广大地区的天气发生器,需要对各种模拟模型及其参数的估计进行深入的研究.其中降水的模拟... 详细信息

天气发生器是气候影响评价研究的重要工具,在气候变化、地球生态系统及极端气候事件发生的风险分析等方面有着广泛的应用.为了建立一个适用于中国广大地区的天气发生器,需要对各种模拟模型及其参数的估计进行深入的研究.其中降水的模拟及其参数的估计是关键,因为气温、辐射等其他气候要素的模拟依赖于降水的发生.本文重点介绍了常用的随机降水模拟模型:两状态一阶马尔科夫链和两参数GAMMA分布.根据中国672个气象站点1961～2000年的逐日降水资料,计算了降水转移概率P(WD)、P(WW)及GAMMA分布参数ALPHA和BETA,并分析了4个参数在中国各地的空间分布特征与不同地区各参数的季节分布特征.最后根据各地不同月份计算的四个降水模拟参数对中国各地的逐日降水进行模拟,并利用1971～2000年的实测数据对30年模拟结果在统计意义上进行了检验,模拟结果较好.

关键词：天气发生器降水气候影响评价气候变化地球生态系统极端气候事件

天气发生器与SDSM两种统计降尺度技术对长江中下游地区最高温度模拟的比较研究

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安徽农业科学 2011年第3期39卷 1545-1549,1593页

作者：张凯唐亚平李岚李忠娴李贺吴艳青辽宁省气象科技服务中心辽宁沈阳110016 辽宁省防雷技术服务中心辽宁沈阳110016 辽宁省气象局辽宁沈阳110001

首先对降尺度方法做了简要介绍,然后对天气发生器和SDSM 2种统计降尺度技术进行了详细说明,利用2种统计降尺度技术分别对长江中下游地区1961～2000年夏季和全年最高温度进行了模拟和比较。结果表明,2种统计降尺度技术对长江中下游地区... 详细信息

首先对降尺度方法做了简要介绍,然后对天气发生器和SDSM 2种统计降尺度技术进行了详细说明,利用2种统计降尺度技术分别对长江中下游地区1961～2000年夏季和全年最高温度进行了模拟和比较。结果表明,2种统计降尺度技术对长江中下游地区夏季和全年最高气温极小值和平均值的模拟效果要比对极大值的模拟效果好;天气发生器模拟的年最高气温极大、极小和平均值与实际观测结果均有较大偏差,模拟效果不是很理想,而对夏季最高气温的模拟效果就相对好很多;SDSM较天气发生器对夏季和全年最高气温的模拟效果都更好,将会成为未来统计降尺度技术的主要发展方向。

关键词：统计降尺度法天气发生器 SDSM 温度回归

随机天气发生器的可视化编程及其将来在农业生态学上的应用

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中国农业科学 2002年第12期35卷 1473-1478页

作者：马晓光沈佐锐中国农业大学植物保护学院中国农业大学植物保护学院北京100094

在实验室 (IPMist)多年来对天气模拟模型研究工作的基础上 ,又进行了天气发生器的可视化编程研究。本研究采用马尔可夫链、蒙特卡罗、波谱分析和弱平稳过程理论等方法 ,利用北京市地面气象站 4 0年的观测数据 ,以matlab6 .0作为开发工... 详细信息

在实验室 (IPMist)多年来对天气模拟模型研究工作的基础上 ,又进行了天气发生器的可视化编程研究。本研究采用马尔可夫链、蒙特卡罗、波谱分析和弱平稳过程理论等方法 ,利用北京市地面气象站 4 0年的观测数据 ,以matlab6 .0作为开发工具 ,产生了常用的天气数据。其中包括 ,逐日最高温度、最低温度、降水量和太阳辐射量。使模拟的各功能参数实现了可视化编程 ,称之为可视化随机天气发生器 (visualprogrammingofstochasticweathergenerator ,VS WGEN)。同时又增加了 2 0个模型参数 ,使其对天气数据的模拟更为准确。天气模拟模型无论是在硬件方面 ,如控制人工气候室或温室等 ,还是在软件方面 ,如有害生物测报、管理和风险分析等都有着广阔的实用前景 ,对生态学理论研究和应用研究也是非常有用的工具。

关键词：天气发生器可视化编程农业生态学应用

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中国天气发生器非降水变量模拟参数分布特征

气象学报 2013年第6期71卷 1103-1114页

作者：廖要明陈德亮谢云中国气象局气候研究开放实验室、国家气候中心北京100081 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室、地理学与遥感科学学院北京100875 哥德堡大学地球科学系哥德堡40530

对基于马尔可夫链的理查森型中国天气发生器降水模拟已经有过比较系统的研究,但对非降水变量的模拟及其参数的分布特征等的研究还有待进一步深入。文中根据中国669个站点1971—2000年的逐日降水、最高气温、最低气温和日照时数资料,分... 详细信息

对基于马尔可夫链的理查森型中国天气发生器降水模拟已经有过比较系统的研究,但对非降水变量的模拟及其参数的分布特征等的研究还有待进一步深入。文中根据中国669个站点1971—2000年的逐日降水、最高气温、最低气温和日照时数资料,分干、湿两种状态计算了中国天气发生器各非降水变量的模拟参数——干、湿日条件下平均值和标准差的傅立叶系数以及各变量残差序列之间当天和后延一天的自相关、互相关系数,并分析了这些模拟参数在中国的空间分布规律,为中国天气发生器的进一步推广应用以及模拟参数的空间插值提供了技术支撑。

关键词：天气发生器最高气温最低气温日照时数模拟参数中国

WXGEN天气发生器在长江上游地区的适用性评价

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水土保持通报 2014年第1期34卷 284-289页

作者：胡云华贺秀斌唐强中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 中国科学院大学北京100049

WXGEN天气发生器是SWAT分布式流域水文模型的组成模块之一,用于模型预测预报以及天气数据缺测时生成模拟天气数据。以长江上游5个典型国家气象站40a的日观测数据为基础,分析评价了WXGEN天气发生器在该地区模拟的日和月气象参数的精度。... 详细信息

WXGEN天气发生器是SWAT分布式流域水文模型的组成模块之一,用于模型预测预报以及天气数据缺测时生成模拟天气数据。以长江上游5个典型国家气象站40a的日观测数据为基础,分析评价了WXGEN天气发生器在该地区模拟的日和月气象参数的精度。结果表明,WXGEN天气发生器在长江上游5个典型气象站模拟精度基本一致;模拟的日天气数据误差较大;模拟的月天气数据效果好于日天气数据,WXGEN天气发生器能较好地拟合月天气数据的分布,更适合于长江上游地区月气象参数的模拟,但WXGEN模拟的月天气数据误差具有较强的季节规律性,月降雨量和气温的模拟值较实际值偏低,而太阳辐射量模拟值却较实际值偏高。

关键词： SWAT 天气发生器 WXGEN 长江上游