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《地球科学进展》2017,(10)
遥感降水产品和环流模型预报降水降尺度研究一直是水文和气象学的热点。使用多源降水融合资料进行降水图像降尺度研究,其本质是提高低分辨率观测或模拟降水场分辨率,并适当增加其细节或高频特性。基于降水自相似结构性质,将不适定数学反问题求解法用于降尺度。在求解降尺度不适定反问题时,不同风暴环境的小规模组织内降水特征往往会重复出现这一性质,通过训练得到高、低分辨率的降水场,形成相应的"完备字典",用于正交匹配追踪贪婪法重构高分辨率降尺度的降水场。执行时,首先基于专家场(Fields of Experts,FoEs)模型进行缺测资料插补;其次采用文中方法进行降水图像降尺度应用研究。基于传统"保真度"度量指标和空间结构相似性度量法对该方法得到的试验结果进行评估,结果表明该方法可行。 相似文献
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目前的降水产品依然存在较大的不确定性,采用多源降水数据融合可以更准确地估计降水量和空间分布情况。为实现无资料地区的数据融合,本文在不使用任何先验信息的前提下,通过整合站点插值、卫星遥感和再分析的降水产品,基于贝叶斯三角帽(Bayesian-Three Cornered Hat, BTCH)法,融合多源降水数据,探究不同输入数量的降水产品对于融合数据精度的影响以及每个降水产品对于融合数据精度的贡献率,并在黄河源区进行应用。结果表明：在月尺度上,融合数据性能优于原始降水产品;在日尺度上,融合数据性能明显高于卫星遥感和再分析降水产品,但低于基于站点的降水产品CHM＿PRE;2套基于站点的降水产品CN05.1和CHM＿PRE对于融合数据有最大的贡献率。在黄河源区的应用表明,该数据融合方法确实能够更准确地估计降水量,可应用于无实测降水资料地区,为数据融合分析及应用提供参考。 相似文献
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CMA和JMA卫星遥感降水产品由于时间和空间尺度较多,在国内许多地区水文监测及水资源领域中得到应用,以甘肃武威南部地区为研究对象,结合区域实测降水数据,对CMA和JMA两种常用卫星降水产品在甘肃武威地区的适用性进行分析,并对其修正方法进行研究。结果表明:CMA卫星降水产品总体精度好于JMA,但JMA在大雨量级的精度好于CMA卫星降水产品,采用卡尔曼滤波方法对降水产品进行修正后,卫星降水产品总体精度得到较为明显的改善。研究成果对于甘肃地区卫星降水产品的数据同化具有重要的参考价值。 相似文献
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黑河流域遥感—地面观测同步试验：科学目标与试验方案 总被引：44，自引：17，他引：27
介绍了黑河流域遥感-地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置.总体目标是,开展航空-卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例.以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法.由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究--模拟平台和数据平台建设组成.拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开.布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据. 相似文献
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植被覆盖度遥感估算研究进展 总被引：24，自引：0，他引：24
植被覆盖度是刻画地表植被覆盖的重要参数,在全球变化研究、地表过程模拟和水文生态模型中发挥着重要作用.遥感能够反映不同空间尺度的植被覆盖信息及其变化趋势,是获取区域及全球植被覆盖度参数的一个重要手段.综合分析了用于植被覆盖度估算的遥感数据源,包括高光谱数据、多光谱数据、微波数据和激光雷达数据.而且分析了各种常用的植被覆盖度遥感估算方法及其优缺点,并评价了现有基于遥感数据的植被覆盖度产品及存在问题.最后,针对目前研究中存在的问题,讨论了植被覆盖度遥感估算研究的发展趋势,指出高时空分辨率长时间序列的全球植被覆盖度数据集、多源遥感数据融合和同化技术是未来植被覆盖度遥感估算研究的主要方向. 相似文献
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针对中国高寒区水文数据和参数缺乏、机理不清的现状,应用祁连山葫芦沟寒区水文小流域观测数据及相关研究成果,率定并获取了高寒区水文模拟中的几个关键参数:① 降水观测误差校正系数及公式;② 固液态降水分离的临界气温;③ 高寒灌丛降水截留参数;④ 土壤完全冻结温度;⑤ 积雪消融的临界气温。认识到若全球变暖引起植被带上移,则山区流域蒸散/降水比例增大、径流系数必然减小;现有降水数据难以满足高寒区水文模拟的需要,降水截留模拟有待改进,冰川、积雪消融缺乏高精度简单估算方法;长时间水文模拟中必须考虑风吹雪、冻土类型演替及冻结深度变化,以及冰川运动和体积变化;需加强冻结层下水、积雪升华和冰川汇流观测试验研究。 相似文献
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多卫星遥感降水产品为无/缺资料地区的水文过程模拟提供了新的数据来源。结合地面高密度雨量站网,在中国典型暴雨区赣江流域定量评估两种TRMM降水产品(3B42V7和3B42RTV7)的精度,并通过耦合分布式水文模型CREST,探讨了水文模拟中TRMM卫星降水产品对地面观测降水的可替代性。研究表明:3B42和3B42RT与地面观测流域平均月降水相关系数达到0.9以上,偏差在5%以内,日尺度上相关性略差,偏差略有增加。同时设计2种水文模拟对比试验:情景I为静态参数,使用地面雨量站降水率定模型参数,采用卫星降雨验证模型;情景II为动态参数,采用卫星数据重新率定模型参数,再利用卫星降雨验证模型。对比结果表明:情景II中完全使用TRMM降水后模型效果明显改善,证明TRMM卫星数据在赣江流域具有替代地面站点观测的潜力,但需要重新根据卫星降雨率定模型。 相似文献
10.
全球尺度水文学:陆地表面过程模拟的进展 总被引：2，自引：0，他引：2
全球尺度水文学的研究是正在发展扩大的领域,它吸引了来自气象学、气候学、生态学和水文学等学科的研究人员。本文评述了最近几年美国在这个领域的研究工作及进展。包括五方面内容:大气环流模式中陆地表面水文过程的表述;这些表述对全球水文因子如降水的敏感性分析;具有全球意义的区域气候研究;旨在改进陆面与大气相互作用理论的野外试验;以及应用遥感资料探索地表水文过程的空间变异性。 相似文献
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区域尺度近地表气候要素驱动数据研制的研究综述 总被引：1，自引：0，他引：1
区域和流域尺度的陆面、水文和生态模拟与同化,都需要高分辨率的大气近地表层风、温、压、湿、辐射、降水等资料作为驱动。介绍了流域尺度驱动数据的重要性,对现阶段大气驱动数据的制备方法进行评论,总结了降水、辐射、气温和其他近地表要素的若干产品,探讨了北美陆面数据同化系统、全球陆面数据同化系统、欧洲陆面数据同化系统和中国西部陆面数据同化系统中大气驱动数据的研究思路和研究成果,最后提出了现阶段制备流域尺度驱动数据存在的问题,并针对中国西部复杂地形的高时空分辨率驱动数据制备提出一些看法。 相似文献
12.
Downscaling of remote sensing precipitation products and the forecasting of circulation model are always the intense interests in hydrology and meteorology. The essence of downscaling is primarily to enhance resolution of observation or simulated rainfall field, and to appropriately increase its details or high frequency characteristics. Precipitation, as the main driving factors of the earth’s hydrologic cycle, not only affects the moisture and heat condition of a certain river basin, but also affects the global water and heat circulation. Based on the properties of rainfall self-similarity structure, the mathematically ill-posed precipitation problem solving method was used in low resolution downscaling precipitation for high resolution reconstruction. When solving the downscaling ill-posed problem, the greedy method of orthogonal matching pursuit was introduced so as to get the best high-resolution estimation in an optimal sense. It is hard to imagine that we might be able to find very similar (in mathematical norms) precipitation patterns over relatively large storm-scales. However, finding similar features over sufficiently small sub-storm scales seems more feasible. Based on the characteristics that small scale organized precipitation features tend to recur across different storm environments, the precipitation of both high and low resolution was obtained by training, which could be used to reconstruct the desired high-resolution precipitation field. Multi-source merged precipitation products were used in this experiment. Given the consideration of incompleteness of merged precipitation dataset, it was firstly interpolated based on the method of Fields of Experts (FoEs), which could solve the problem that common interpolation method could hardly work on the interpolation for dataset where consecutive missing data exists. Secondly, ideal experiments of precipitation products downscaling were carried out, where smooth coupling sampling and resampling operator were adopted respectively. Assessment based on the metrics of fidelity and spatial structural similarity demonstrates that the method used in this paper is feasible. 相似文献
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基于TRMM 3B42V7数据,综合采用多元线性回归、偏最小二乘回归和地理加权回归3种方法,建立了太行山区卫星降水产品的降尺度校正模型,将遥感降水信息从0.25°×0.25°降尺度到0.05°×0.05°。在结果评估和优选的基础上,分析了"像元-集水区-全区"年、月降水的多时空尺度干湿季节分布和垂向分布特征,并从机理方面论证了研究的合理性。结果表明:①地理加权回归校正效果最优,可明显降低校正降水与实测降水系列的均方根误差和平均相对偏差且提高决定系数;偏最小二乘回归可降低两项误差,但对决定系数无提升;多元线性回归最差,各项指标均无改善。②处于夏季风迎风侧的东坡和南坡降水量普遍高于500 mm,背风侧的西坡和北坡降水量较低,最大年降水量位于东南坡海拔1 300~1 500 m的地带。③研究区7-9月降水量占全年的58.7%,干湿季节降水量之比为1:18,各集水区的变化范围为1:13~1:25。④季风风向影响降水中心的移动路径,各月降水量沿高程变化梯度区间为-5.2~6.7 mm/hm,且迎风坡降水的垂向分布更复杂。 相似文献
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Permafrost mapping is the basic research direction of geocryology. This paper summarized the development history of permafrost mapping in China. The classification system, permafrost (region) area, and the progress of mapping methods at three aspects, i.e. statistical learning, empirical model and physical model in China were discussed. According to the differences of tools, data availability, models, and methods, permafrost mapping in China has experienced three development stages, including initial stage (1960s-1980s), preliminary application of remote sensing and GIS (1990s-2000s), and fusion of multi-source observation and integrated model (2010-). There are differences in the understanding of permafrost distribution and area in different stages. With the improvement of spatial resolution and maps accuracy, the new permafrost map represents the true permafrost distribution and area better. For methodology, the development of empirical model and physical model runs through three stages. The combination of remote sensing and empirical-based model is the dominated method at present, but statistical learning shows great potential with the accumulation of ground-based and remote sensed data, and physical-based model develops rapidly in China. Coupling with other models, especially with distributed hydrological models, physical-based model provides an important tool for simulating the ecological and hydrological effects of frozen soil changes. The development of earth observation system provides unprecedented opportunities for monitoring permafrost. The optimization of ground survey, data accumulation and open sharing, further development of remote sensing methods, deepening processes understanding of deeper permafrost, further improvement of physical models and their integration with multi-source observations will help break through the challenges faced by permafrost mapping in China and promote the understanding of past, present and future changes of permafrost in China. 相似文献
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为探索资料稀疏地区小尺度径流的空间差异,2013年8月14-23日,对青海省黄南州50多条10~100 km2级别的河流进行了一次流量监测,并进行了时间升尺度和成因的探索。结果发现:①小流域日流量模数差异最大可达20多倍,降水条件相似的邻近河流,最大差异可达4倍以上;②研究区3处中等尺度水文站平水期存在良好的径流同步性,借助这一特性,可以将小流域的日尺度径流特征推绎到年尺度;③小尺度上,降水、坡度是径流空间差异的主导因素,构建的降水-降水损失-坡度径流模型,为实现当地的径流空间尺度转换提供了一座"桥梁"。 相似文献
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大尺度流域基于站点的降雨时空展布 总被引：3，自引：3，他引：3
降水是影响流域水循环最活跃的因素,其时空分布不均匀对流域产汇流的影响非常大,因此在进行流域水文模拟时,需要充分考虑到降雨的时空变异性。本文针对大尺度流域的特点,提出了一种日雨量的空间展布方法,该方法根据站点降雨量之间的相关系数选取参证站点,采用距离平方反比法把站点的日雨量插补到空间计算单元上去,或采用泰森多边形法插值。该方法计算结果和本次全国水资源规划的结果差别不大,说明插值方法比较可靠。由于大尺度流域雨量站点的布设比较稀疏,采用空间插值的方法生成计算单元降雨量值精度不好,本研究中提出了一个大于10mm的大强度日降雨的向下尺度化方法。首先建立了一个将日降雨分配成小时降雨量的雨强历时关系模型：然后根据黄河流域的特点,把全流域划分为五个大强度降雨区,分区对参数进行了率定：最后采用实测资料对模型进行了检验。本文提出的方法,在黄河流域水文模拟中进行了应用,由径流模拟结果看,效果令人满意。 相似文献
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Improving debris flow monitoring in Taiwan by using high-resolution rainfall products from QPESUMS 总被引：2，自引：2，他引：2
Chien-Yuan Chen Lee-Yao Lin Fan-Chieh Yu Ching-Sheng Lee Chun-Chieh Tseng An-Hsiang Wang Kei-Wai Cheung 《Natural Hazards》2007,40(2):447-461
Debris flow is commonly initiated by torrential rain and its triggering is correlated to the hydrological, geological, and
geomorphic conditions on site. In spite of the important effects of geology and topography, rainfall characteristic is the
main external triggering factor to debris flow and is a predominant parameter for real-time monitoring. Due to the scarcity
of sufficient spatial ground-based rainfall data in hill areas, quantitative precipitation estimation using remote-sensing
techniques such as radar and satellite is needed for debris flow pre-warning. The QPESUMS (Quantitative Precipitation Estimation
and Segregation Using Multiple Sensors) system was acquired to retrieve spatial rainfall data during the rainfall period from
June 30 to July 6 in 2004 when Typhoon Mindulle and southwesterly flow struck Taiwan. The retrieved data were used for setting
up the debris flow monitoring algorithm. With the aid of multiple platforms of meteorological observations, a rainfall threshold
isohyet in a pilot area was mapped for debris flow monitoring. The rainfall monitoring algorithm based on QPESUMS provides
more detailed information than the limited number of ground-based rainfall stations for interpreting the spatial distributions
of rainfall events, and therefore is more suitable for debris-flow monitoring. 相似文献
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ASD(Automated Statistical Downscaling)是一种基于回归分析的统计降尺度方法。应用ASD方法,选取东部季风区3个典型流域地面观测资料、ERA-40再分析资料,建立预报量与大气环流因子之间的统计关系,对日降水量和日平均、最高、最低气温进行模拟,并评价模型对不同流域不同变量的模拟效果,分析其适用性。结果表明,ASD模型能较好模拟出各地面变量的时间序列演变规律及空间分布特征,对气温变量的模拟效果优于降水变量。模型对水文气象特征各异的三个流域模拟效果均较好,同时有所差异,这与各流域不同的地理、气象因素有关。以上结果说明,ASD模型在东部季风区适用性较好,可应用于构建未来气候变化情景及为水文模拟提供输入资料等相关方面。 相似文献
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全球气候模式是目前研究未来气候变化的重要工具,然而其较低的空间分辨率使其难以被直接用于区域尺度的气候影响评价中,统计降尺度常常被用于弥补这一不足。对统计降尺度的3种主要方法:转化函数法,天气分型法和天气发生器法的最新研究进展进行了归纳;论述了统计降尺度中的各种不确定性;总结了统计降尺度在中国的发展和应用。统计降尺度与动力降尺度的比较和结合、极端事件的降尺度以及统计降尺度的不确定性将成为未来的主要发展方向。 相似文献
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内陆河高寒山区流域分布式水热耦合模型（Ⅱ）：地面资料驱动结果 总被引：3，自引：3，他引：3
以黑河出山日平均流量作为对比，利用26个降水站点、11个气温站点和14个潜在蒸发站点2000年日资料，模型设计了6套气象因子空间分布方案，进行数值模拟试验，结果表明，在黑河流域现有观测站点的情况下，利用各种空间插值方法所得结果基本相当，考虑地面高程的三维插值与不考虑地面高程的二维插值结果相差不大，补充距离研究区较远的站点观测资料，模型结果反而变差。最终模型采用基于二维算法的最近距离法（nearest），利用2000年资料校正模型，计算与实测黑河日出山平均流量序列的效率系数为0.6101，平衡误差为0.0808％。以1999年资料验证模型，效率系数和平衡误差分别为0.6270和-2.9824％。模型基于水热连续方程模拟了黑河山区流域水热交换和耦合过程，探讨了流域的水量平衡，分析了水量平衡因子的时空分布，其模拟结果表明，内陆河高寒山区流域主要为浅表产流，高山草甸具有拦蓄降水和水源涵养作用，并反映了高山地区浅表土壤地下厚层冰的聚集过程。各种模型结果与本区野外实际调查结果基本一致，也符合当前对寒区流域水文循环过程的定性认识。 相似文献