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中国日降水量的概率分布

水利学报 2021年第10期52卷 1248-1262页

作者：顾学志叶磊赵铜铁钢欧阳文宇张弛大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 中山大学土木工程学院广东珠海519082

针对国内目前没有通用、普适性的日降水概率分布的现状,以全国820个气象站实测的日降水数据为研究对象,根据线性矩比值图选定7种参数个数不同的潜在概率分布进行拟合,选取均方根误差作为拟合优度的评价指标,初步判定KAP和P-Ⅲ分布在全... 详细信息

针对国内目前没有通用、普适性的日降水概率分布的现状,以全国820个气象站实测的日降水数据为研究对象,根据线性矩比值图选定7种参数个数不同的潜在概率分布进行拟合,选取均方根误差作为拟合优度的评价指标,初步判定KAP和P-Ⅲ分布在全国范围内最适用。在此基础上,权衡概率分布参数多少和拟合效果,进一步制定最优分布的选择策略,对KAP和P-Ⅲ分布拟合效果相近的站点,开展基于天气发生器的蒙特卡洛模拟,评价这两种分布模拟日降水序列不同分位点及降水量年际波动的能力,最后按照气候、地理和流域分区给出全国范围内最优概率分布空间分布图。结果表明:KAP分布的适用范围更广,模拟降水全频段的能力更强,参数更少的P-Ⅲ分布作为最优概率分布有3~4个明显的集中分布区域,而目前普遍接受的G2分布拟合效果并不好,不适宜广泛使用。本文的结果可为日尺度降水概率分布选择提供依据,结合研究目的和应用需求来确定最优概率分布,以最大程度减少因选择概率模型不当而造成的偏差。

关键词：日降水最优概率分布线性矩天气发生器蒙特卡洛模拟 KAP分布 P-Ⅲ分布

基于信息熵的我国日降水量随机性和时空差异性

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应用生态学报 2018年第4期29卷 1071-1078页

作者：李鑫鑫桑燕芳谢平刘昌明中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京101407 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

我国日降水过程呈现明显的随机性与时空差异性,如何准确认识其时空变化规律对洪涝灾害防治等实际工作的影响具有重要意义.本文基于1961—2013年全国520个气象站点的日降水数据,选用信息熵指标研究我国日降水量的随机性.结果表明:研究期... 详细信息

我国日降水过程呈现明显的随机性与时空差异性,如何准确认识其时空变化规律对洪涝灾害防治等实际工作的影响具有重要意义.本文基于1961—2013年全国520个气象站点的日降水数据,选用信息熵指标研究我国日降水量的随机性.结果表明:研究期间,我国东南地区日降水量的随机性大于西北地区,且不同等级日降水量随机性的空间分布存在差异,小雨(降雨量0.1~10 mm,P_0)等级日降水量随机性较大,差异不明显,中雨(10~25 mm,P_(10))、大雨(25~50 mm,P_(25))等级日降水量随机性最大,差异明显,暴雨及以上(≥50 mm,P_(50))等级日降水量随机性最小,差异最明显.整体上,日降水的信息熵值呈上升趋势,表明全球气候变化下我国大部分地区日降水量的随机性增大,尤其表现为极端暴雨发生的频次明显增大.日降水信息熵的空间分布及其变化趋势可以很好地综合反映我国日降水量随机性的空间分布格局,可为洪涝灾害防治、农业规划布局、生态环境规划等提供科学依据.

关键词：日降水信息熵随机性时空差异性洪涝灾害中国

一种基于频率的GCM日降水偏差校正方法改进及其在长江流域的应用

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地理研究 2021年第5期40卷 1432-1444页

作者：岳书旭胡实莫兴国占车生刘苏峡中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学中丹学院北京100049

对全球气候模式(GCM)数据进行偏差校正是气候影响评估的前提和基础。通过在等比分布映射(ERCDFm)校正法中引入对降水频率的校正,增补了降水日数偏少情况下的小雨日数,保留了降水频率的长期变化信号,提高降水日数及总降水量的模拟效果。... 详细信息

对全球气候模式(GCM)数据进行偏差校正是气候影响评估的前提和基础。通过在等比分布映射(ERCDFm)校正法中引入对降水频率的校正,增补了降水日数偏少情况下的小雨日数,保留了降水频率的长期变化信号,提高降水日数及总降水量的模拟效果。以长江流域1961—2005年的格点化日降水资料作为观测数据,对5个GCM模式历史期以及RCP4.5情景下未来日降水进行校正。结果表明:改进后的ERCDFm校正方法明显改善了降水频率及降水量的模拟。降水频率与年降水量的RMSE分别较改进前降低了83%和58%,偏差值小于50 mm/a的格点占比由改进前31%提高至49%,解决了由于降水频率模拟偏低导致的降水量低估。校正后的预估结果表明:RCP4.5情景下,相对于1986—2005年,2030—2050年长江流域降水呈增加趋势(平均增幅为6.1%),春、夏、秋、冬各季节降水量的平均增幅为8.2%、6.4%、4.7%和0.7%。

关键词：偏差校正等比分布映射法日降水降水频率 RCP4.5情景

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中国近46年来冬半年日降水变化特征分析

地理科学 2007年第5期27卷 711-717页

作者：房巧敏龚道溢毛睿北京师范大学资源学院环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875

中国总体冬半年降水总量、日降水强度以及强降水日数都有不同程度的增加趋势。西北地区的变化相对显著,其平均降水量、降水日数及日降水强度都呈增加趋势,特别是20世纪80年代后期发生跃变。华北和中部地区降水总量趋于减少。南方3区多... 详细信息

中国总体冬半年降水总量、日降水强度以及强降水日数都有不同程度的增加趋势。西北地区的变化相对显著,其平均降水量、降水日数及日降水强度都呈增加趋势,特别是20世纪80年代后期发生跃变。华北和中部地区降水总量趋于减少。南方3区多为增加趋势,其中东南和华南与冬季风及欧亚遥相关型有显著的负相关关系,而西南地区日降水参数则与温度和北极涛动指数显著相关。东北地区降水指标没有明显的一致趋势。

关键词：冬半年日降水趋势温度变化

气候变化条件下海河流域日降水统计降尺度研究(英文)

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自然资源学报 2008年第6期23卷 1068-1077页

作者：褚健婷夏军许崇育中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院研究生院北京100049 奥斯陆大学地球科学系挪威

在气候变化对水资源影响评价研究中,统计降尺度方法通常用来解决空间尺度不匹配问题。在论文中,预报量采用海河流域上典型区域的11个气象站点1961～2000年共40年的日降水资料,预报因子选自NCEP/NCAR的再分析资料,以及英国Hadlay中心GCM... 详细信息

在气候变化对水资源影响评价研究中,统计降尺度方法通常用来解决空间尺度不匹配问题。在论文中,预报量采用海河流域上典型区域的11个气象站点1961～2000年共40年的日降水资料,预报因子选自NCEP/NCAR的再分析资料,以及英国Hadlay中心GCM模型在a2情景和b2情景下的大气变量,主要采用Statistical Down-Scaling Model(SDSM模型)进行海河流域日降水的降尺度研究。结果表明:①使用逐步线性回归方法(SMLR),可以在广阔的空间范围内优选出具有一定物理意义的预报因子;②使用统计降尺度方法SDSM,采用不同的GCM资料,都可以较准确模拟降水的季节变化特征;③使用NCEP/NCAR再分析资料的降尺度结果优于Hadlay中心a2和b2情景下的,观测和模拟降水的相关系数分别可以达到93%和85%左右;④与现状年(1984～1993年)相比,未来(2011～2040年)的年降水总量大约会减少4%,降水峰值略滞后,降水时间更加集中,极端降水事件的强度加大,最大干旱持续天数也变长。

关键词：气候变化水文响应统计降尺度方法日降水中国海河流域 SDSM方法 SMLR方法

1951～2009年东亚地区日降水趋势特征分析

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气候与环境研究 2013年第6期18卷 767-780页

作者：战云健任国玉任玉玉李娇中国气象科学研究院北京100081 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081 铁岭市气象局铁岭112000

研究大陆或次大陆尺度日降水长期趋势变化规律,对于检测、理解区域气候和陆地水循环对全球气候变暖的响应特征十分重要。利用美国国家气候资料中心(NCDC)和中国基准气候站、基本气象站网降水观测资料,在对该站点资料进行基本质量控制基... 详细信息

研究大陆或次大陆尺度日降水长期趋势变化规律,对于检测、理解区域气候和陆地水循环对全球气候变暖的响应特征十分重要。利用美国国家气候资料中心(NCDC)和中国基准气候站、基本气象站网降水观测资料,在对该站点资料进行基本质量控制基础上,选取东亚地区619个站1951～2009年日降水数据,按照百分位阈值对降水进行分级,共分为弱、中、强、极强4个级别,用经纬度网格面积加权平均方法构建区域平均的时间序列,分析了各类降水事件长期变化趋势的时空特征。结果表明:东亚地区近59年平均总降水量表现出不显著下降趋势,降水日数没有出现趋势性变化,平均日降水强度略有减小;区域平均的年降水量、降水日数和日降水强度在中国北方大部、蒙古东部、俄罗斯远东地区南部和日本列岛多呈减少趋势,而在俄罗斯中西伯利亚南部、朝鲜半岛南部和中国长江中下游流域一般表现为增加。从季节上看,近59年东亚区域平均的冬、春季降水量、降水日数和日降水强度均呈增加趋势,而夏、秋季一般呈减少趋势,仅夏季日降水强度略有增加。降水的年内分配出现均匀化趋势。从不同级别降水事件看,近59年来东亚区域平均的各级别降水量均为下降趋势,中降水、强降水和极强降水日数也呈现下降趋势,弱降水日数表现出较明显增加;仅有全区秋季强降水量、日数减少趋势和冬季中降水量、日数增加趋势通过了显著性水平检验。分析还发现,近30年(1980～2009年)东亚地区日降水趋势变化出现了新的特征,主要表现为大部分地区降水日数呈现增加,日降水强度减少,45°N以南多数台站降水量也增加,全区降水有向非极端化方向发展趋势。

关键词：东亚地区日降水降水量降水日数降水强度弱降水强降水气候变化

最新版GSMaP与IMERG日降水产品在中国大陆的可利用性评估

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水文 2024年

作者：王银堂高锐李伶杰孙骞王磊之苏鑫刘勇南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室长江保护与绿色发展研究院山西省水利厅

基于中国大陆2411个气象站日降水观测数据，从有雨无雨辨识、降水定量表征以及极端事件监测3个方面，对GPM时代最新GSMaP V8（GSMaP-NRT，GSMaP-Gauge-NRT）与IMERG V06（IMERG-Early，IMERG-Late）近实时日降水产品在中国大陆及八大地... 详细信息

基于中国大陆2411个气象站日降水观测数据，从有雨无雨辨识、降水定量表征以及极端事件监测3个方面，对GPM时代最新GSMaP V8（GSMaP-NRT，GSMaP-Gauge-NRT）与IMERG V06（IMERG-Early，IMERG-Late）近实时日降水产品在中国大陆及八大地理气候分区的可利用性进行系统评估。结果表明：（1）GSMaP-Gauge-NRT与IMERG-Late较同族产品在多数分区提升了分类和定量精度。（2）在有雨无雨辨识方面，GSMaP-Gauge-NRT在所有分区的临界成功指数均高于IMERG-Late，在华北（GSMaP-Gauge-NRT：0.491，IMERG-Late：0.416）和长江平原地区（GSMaP-Gauge-NRT：0.598，IMERG-Late；0.527）优势突出。在降水定量表征方面，除西南、华北和东南地区外，GSMaP-Gauge-NRT的改进Kling-Gupta效率系数均高于IMERG-Late，特别在青藏高原（GSMaP-Gauge-NRT：0.299，IMERG-Late：0.081）优势明显。（3）卫星降水产品倾向于低估持续干燥指数而高估持续湿润指数。GSMaP-Gauge-NRT与IMERG-Late监测的长江流域2022年夏季和新疆地区2023年夏季持续干燥指数的高值范围明显偏小。GSMaP-Gauge-NRT较好捕捉了珠江流域2022年和澜沧江流域2023年持续湿润指数的空间格局，但IMERG-Late监测的高值范围明显偏大。总体上，GSMaP V8已展现比IMERG V06更强的分类辨识和定量估计精度，但在极端事件监测方面仍存在不足。这些认识可为GPM时代合理选用卫星降水产品提供参考。

关键词： GSMaP V8 IMERG V06 日降水精度评估中国大陆

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星地数据融合的日降水产品及其径流模拟研究

中国农村水利水电 2023年第6期 36-46页

作者：闫鑫陈华尚志宏王金星安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司安徽合肥230088 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 松辽水利委员会水文局吉林长春130021 水利部信息中心北京100053

降水作为连接着大气过程与地表过程的一个水分通量,在水文、气象、生态等方面具有重要意义。由于降水较强的时空变异性,使其成为目前最不易准确测量的水文变量之一。准确、高效地获取高时空分辨率、高精度的降水数据对于水文以及气象分... 详细信息

降水作为连接着大气过程与地表过程的一个水分通量,在水文、气象、生态等方面具有重要意义。由于降水较强的时空变异性,使其成为目前最不易准确测量的水文变量之一。准确、高效地获取高时空分辨率、高精度的降水数据对于水文以及气象分析研究是十分有意义的。以汉江流域为研究区,提出了两步降尺度融合方案,利用雨量站观测降水和卫星反演降水数据在可用性和准确性方面具有互补的特点,通过融合雨量站观测值和全球降水观测任务(Global Precipitation Measurement,GPM)卫星降水产品,生成0.01°的空间分辨率高精度的日降水产品。将获得的融合降水产品驱动分布式水文模型WASMOD-D来模拟降雨—径流过程,验证其径流模拟效果。结果表明:①基于随机森林模型的降尺度算法不仅显著提高了GPM降水的空间分辨率,而且也保持了较好的精度。②基于协同克里金法的降水数据线性融合模型,融合方法大大提高了GPM降水的估算精度,平均绝对误差和均方根误差分别降低了32.38%和21.38%,偏差下降到了1%以下;③综合两种不同情景下的日径流模拟效果来看,由于结合了卫星降水数据和站点降水数据的优势,融合降水数据的整体模拟效果最好,整体改善效果较为显著。研究为基于卫星—地面雨量站(Satellite-Gauge,S-G)降水数据融合的方法提供了新思路,研究结果可作为获取高分辨率、高精度的降水数据方法的参考。

关键词：空间降尺度数据融合日降水随机森林协同克里金

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长江三角洲城市群对冬夏季日降水特征影响的模拟研究

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长江三角洲城市群对冬夏季日降水特征影响的模拟研究

作者：敖翔宇南京大学

学位级别：硕士

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,对长江三角洲大城市群夏季和冬季城市化效应进行了5年(2003-2007)高分辨数值模拟,通过长江三角洲地区有无城市的对比试验,分析了长江三角洲地区城市化对夏季和冬季日降水特征的影响,并试... 详细信息

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,对长江三角洲大城市群夏季和冬季城市化效应进行了5年(2003-2007)高分辨数值模拟,通过长江三角洲地区有无城市的对比试验,分析了长江三角洲地区城市化对夏季和冬季日降水特征的影响,并试图寻找城市化效应对长江三角洲地区夏季降水特征影响的可能机制。模式结果分析表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003-2007年五年平均夏季和冬季降水的空间分布,比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1-5天,这种降水日数的减少主要是由于城市化使得小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区夏季日降水强度。城市化对长三角地区冬季日降水特征影响和夏季类似,但不如夏季明显。城市化对长三角地区四个典型城市群：宁镇扬(NZY)、苏锡常(SXC)、上海(SH)和杭州湾(HZW)城市群的夏季降水日变化也存在一定影响,并表现出区域差异性。对于长三角整个大城市群(YRD),城市化对夏季降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区夏季降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得四个典型城市群夏季降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区夏季降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。城市化使得长三角城市群及其邻近地区夏季近地层水汽混合比呈明显减少趋势,而使得850hPa-700hPa层的水汽混合比有所增大。通过对比有与无城市各等级降水日所对应的2m水汽混合比,小雨降水日所对应的2m水汽混合比差异与有降水日对应的差异最为接近。通过对环流场、散度场和垂直速度场的分析发现,水汽混合比的垂直变化是由于城市群的存在使得近地层辐合、850hPa-700hPa层辐散配置增强,以及在城市群上空存在增强了的垂直上升运动,从而增强城区对流活动,水汽的垂直输送也更为活跃,从而有可能导致对流性降水的增加。

关键词： WRF模式长江三角洲城市化日降水可能机制