利用区域气候模式对我国南方百年气温和降水的动力降尺度模拟   总被引：1，自引：0，他引：1  

孔祥慧  毕训强 《气候与环境研究》2016,21(6):711-724

本文采用NCAR的WRF3.5.1模式,以NOAA的20世纪再分析资料作为区域气候模式的初始场和侧边界场,对东亚地区进行了百年以上(1900~2010年)尺度、水平分辨率为50 km的动力降尺度数值模拟试验。通过与观测气候资料的对比,分析了驱动场(20世纪再分析资料)和区域气候模式对我国南方地区近50年(1961~2010年)气温和降水的气候平均态的模拟能力。结果表明:经过动力降尺度的区域气候模式试验结果能更好地模拟我国南方地区气温气候平均态和季节循环。WRF模式模拟的气温与观测的气温的空间相关系数均在0.97以上。年平均和夏季,WRF模式模拟的气温与观测的气温的偏差大多介于-1°C到+1°C之间。对于降水,WRF模式显著提高了我国南方降水的模拟能力。和驱动场相比,WRF模式模拟的降水与观测的偏差明显减小。夏季,WRF模式模拟的降水空间相关系数在0.5以上。由此延伸至对近百年我国南方地区三个子区域(华南地区、江淮地区和西南地区)四个时段(1914~1942年、1943~1971年、1972~2000年和2001~2010年)的分析,结果表明区域气候模式动力降尺度的结果在区域平均的气温和降水的模拟数值上与观测比较接近,夏季模拟能力有明显的提高,冬季存在气温模拟偏低的误差。对气温趋势分析表明,在20世纪40年代以后的两个时间段,区域气候模式明显提高了气温变化线性趋势的模拟性能。  相似文献   

喀斯特地区地表温度空间降尺度方法初探     

尹枷愿  蔡宏  田鹏举  唐敏 《地理与地理信息科学》2021,37(2):38-46,99

喀斯特地区地形起伏大,常规的降尺度方法及所选择的因子对其不适用。该文根据喀斯特地区的特点,选取反射率、遥感指数及高程因子为尺度因子,通过随机森林模型建立MODIS第31、32波段辐射亮度数据和尺度因子之间的非线性关系,构建适合喀斯特地区的随机森林(Karst Random Forest,KRF)模型,成功将空间分辨率为1 km的热红外辐射亮度降至100 m,最后利用劈窗算法反演得到空间分辨率为100 m的地表温度。将KRF方法与仅考虑常规因子的多因子随机森林回归模型(MTVRF)和热锐化算法(TsHARP)对比,结果表明:1)在不同高差的喀斯特地区,KRF方法可较大程度提高地表温度降尺度精度,均方根误差(RMSE)在遵义市西北部和贵阳市以南地区分别为2.46 K和1.45 K,较MTVRF模型分别降低了0.1419 K和0.2928 K,较TsHARP算法分别降低了0.6204 K和0.6953 K,且在地形起伏度较低的喀斯特山区城市(贵阳市以南)表现更好;2)在喀斯特地区不同地类上,KRF方法效果也较好,其中植被区域最优,RMSE为1.41 K,破碎的裸土区域RMSE为1.84 K。研究显示,考虑特殊尺度因子的KRF方法可提高喀斯特地区地表温度的降尺度精度,为该地区以地表温度为基础的研究提供更精细可靠的地表温度产品。  相似文献   

黑河流域降水统计——动力降尺度问题研究     

苏海锋  戴新刚  熊喆  延晓冬 《大气科学》2023,(3):642-654

依据区域气候模式RIEMS2.0输出的3 km高分辨率数据和站点降水记录分析了中国西北黑河流域降水的动力降尺度和统计—动力降尺度问题,检验了多种因子组合下多元线性回归（MLR）和贝叶斯模式平均（BMA）降尺度模型,评估了降尺度降水的均方根误差、相关系数、方差百分率及“负降水”偏差率等方面的统计特征。结果表明,动力降尺度降水相关系数最高,误差也最大,降水方差达到观测值的1.5～2倍;除相关系数外,统计—动力降尺度模型的几个统计特征均最优,纯统计模型次之。检验表明,仅用700 hPa位势高度场、经向风和比湿等构建的统计降尺度模型估计的站点降水相关系数较低,均方根误差也较大。当在统计降尺度模型中引入模式降水因子后站点降水的估计得到明显改善,其中MLR类模型的降水相关系数和方差百分率均明显高于BMA类模型,均方根误差二者相当,但前者“负降水”出现频次明显大于后者,“负降水”偏差主要出现在降水稀少的冬半年及黑河中、下游干旱或极端干旱区,上游出现频率较低,其中MLR类模型“负降水”出现频次明显高于BMA类模型,后者仅出现在黑河中、下游地区。包含模式降水因子的统计—动力降尺度模型能减少“负降水”出现...  相似文献   

分位数调整法在北京动力降尺度模拟订正中的适用性评估     

杨浩  江志红  李肇新  王晓芳  崔春光 《气象学报》2017,75(3):460-470

基于分位数调整法对变网格模式LMDZ4在中国区域进行动力降尺度模拟的北京日平均气温和降水结果进行了统计误差订正。订正后的日平均气温在年循环、平均值和频率等方面均十分接近观测值,全年平均气温偏差由-1.2℃降至-0.4℃。降水的订正过程较气温更加复杂,首先对降水日数进行订正,以消除模式产生的虚假微量降水,订正后降水日数误差由61.5%降至3.7%。此外,分位数调整法可有效订正中小型与极端降水的频率和强度,订正后全年降水误差由0.28 mm/d降至0.07 mm/d。订正后最大降水月为7月,与观测一致,消除了冬季的虚假极端降水。分位数调整法无论是对气温还是降水,其订正效果都存在明显的季节性差异。日平均气温的订正在冬、夏季要优于春、秋季,对极端高、低气温的订正更加显著。该统计误差订正方法不仅有效消除了气候平均值的漂移,同时对极值也有一定改善,是一种相对完善的订正方案。分位数调整法也存在一定的不确定性,订正效果受观测资料和模式模拟能力影响较大。  相似文献   

基于动力降尺度的区域集合预报初值扰动构建方法研究   总被引：4，自引：3，他引：1  

张涵斌  李玉焕  范水勇  仲跻芹  卢冰 《气象》2017,43(12):1461-1472

利用全球集合预报系统资料(Global Ensemble Forecast System,GEFS),基于WRF中尺度模式构建了区域集合预报系统,区域集合初值的构建采用两种方案,一种是GEFS全球集合预报初值场直接动力降尺度(称为DOWN集合),另一种是提取GEFS全球集合降尺度后的扰动场,并叠加到区域数值预报系统(北京快速更新循环数值预报系统:Beijing Rapid Update Cycle System,BJ-RUC)分析场上构建集合初值场(称为D-RUC集合)。进行了批量试验,通过对比发现D-RUC集合的中小尺度扰动增长优于DOWN集合,而大尺度扰动分量的增长两者相当,说明与高分辨率分析场叠加可以促进动力降尺度扰动的中小尺度扰动分量的增长。集合预报扰动准确性检验结果显示,短预报时效内DOWN集合扰动明显低估了预报误差,在预报误差较大的位置扰动较小,而D-RUC集合能够更好地识别预报场中哪些位置预报误差较大,而哪些位置预报误差较小。集合预报检验结果表明,D-RUC方法能显著改善短时效预报效果,集合离散度有所增加、均方根误差有所减少,概率预报评分显示D-RUC集合比DOWN集合在短预报时效占优。降水个例分析结果表明D-RUC方法能显著改善短时效内的降水概率预报效果。  相似文献   

Analysis of urban built-up areas and surface urban heat island using downscaled MODIS derived land surface temperature data     

Sandip Mukherjee  P. K. Joshi  R. D. Garg 《国际地球制图》2017,32(8):900-918

Regional scale urban built-up areas and surface urban heat islands (SUHI) are important for urban planning and policy formation. Owing to coarse spatial resolution (1000 m), it is difficult to use Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Land surface temperature (LST) products for mapping urban areas and visualization, and SUHI-related studies. To overcome this problem, the present study downscaled MODIS (1000 m resolution)-derived LST to 250 m resolution to map and visualize the urban areas and identify the basic components of SUHI over 12 districts of Punjab, India. The results are compared through visual interpretation and statistical procedure based on similarity analysis. The increased entropy value in the downscaled LST signifies higher information content. The temperature variation within the built-up and its environs is due to difference in land use and is depicted better in the downscaled LST. The SUHI intensity analysis of four cities (Ludhiana, Patiala, Moga and Vatinda) indicates that mean temperature in urban built-up core is higher (38.87 °C) as compared to suburban (35.85 °C) and rural (32.41 °C) areas. The downscaling techniques demonstrated in this paper enhance the usage of open-source wide swath MODIS LST for continuous monitoring of SUHI and urban area mapping, visualisation and analysis at regional scale. Such initiatives are useful for the scientific community and the decision-makers.  相似文献   

Estimation of hourly and daily evapotranspiration and soil moisture using downscaled LST over various urban surfaces     

Yitong Jiang 《地理信息系统科学与遥感》2017,54(1):95-117

Surface moisture is important to link land surface temperature (LST) to people’s thermal comfort. In urban areas, the surface roughness from buildings and urban trees impacts wind speed, and consequently surface moisture. To find the role of surface roughness in surface moisture estimation, we developed methods to estimate daily and hourly evapotranspiration (ET) and soil moisture, based on a case study of Indianapolis, Indiana, USA. In order to capture the spatial and temporal variations of LST, hourly and daily LST was produced by downscaling techniques. Given the heterogeneity in urban areas, fractions of vegetation, soil, and impervious surfaces were calculated. To describe the urban morphology, surface roughness parameters were calculated from digital elevation model (DEM), digital surface model (DSM), and Terrestrial Light Detection and Ranging (LiDAR). Two source energy balance (TSEB) model was employed to generate ET, and the temperature vegetation index (TVX) method was used to calculate soil moisture. Stable hourly soil moisture fluctuated from 15% to 20%, and daily soil moisture increased due to precipitation and decreased due to seasonal temperature change. ET over soil, vegetation, and impervious surface in the urban areas yielded different patterns in response to precipitation. The surface roughness from high-rise has bigger influence on ET in central urban areas.  相似文献   

Downscaling climate-model output in mountainous terrain using local topographic lapse rates for hydrologic modeling of climate-change impacts     

Sarah Praskievicz 《自然地理学》2018,39(2):99-117

One of the challenges in using general circulation model (GCM) output is the need to downscale beyond the model’s coarse spatial grid for use in hydrologic modeling of climate-change impacts. In mountainous terrain, using elevation as a primary control on temperature and precipitation at the local scale provides the potential for topographic variables to be used to adjust climate-model output. Here, local topographic lapse rates (LTLR) were estimated from gridded climate data for the Pacific Northwest of the United States and used to downscale GCM output. Skill scores were calculated for the LTLR-downscaled climate-model output relative to an existing set of model output downscaled using the established statistical downscaling technique of localized constructed analogs (LOCA). The results indicate that the LTLR method performs well in the mountainous study region relative to the LOCA method. LTLR downscaling offers a promising method for downscaling climate-model output in regions in which elevation strongly controls climate, particularly for studying impacts of future climate change on water resources.  相似文献   

基于时空统计降尺度的淮河流域夏季分月降水概率预测   总被引：1，自引：1，他引：0  

刘绿柳  杜良敏  廖要明  李莹  梁潇云  唐进跃  赵玉衡 《气象》2018,44(11):1464-1470

针对淮河流域水资源短缺、洪涝、干旱并存的问题,基于国家气候中心第二代季节气候模式的集合回报数据集(1991—2014年),建立时空相结合的统计降尺度模型,提前1—3个月预测该流域夏季分月降水,应用ROC(relative operating characteristics)评分评估比较了不同集合预测方案的预测技巧。交叉检验结果表明,样本数取18、20、22、28时,集合预测方案对3、4、5月三个起报时次预测的夏季各月降水技巧预测均高于模式预测技巧。2015—2017年的独立样本检验进一步表明该统计降尺度模型能够明显降低3月、5月起报的6月和8月的降水预测偏差。认为可尝试将该降尺度方法应用于淮河流域夏季降水预测及进一步的流域水文预测。  相似文献   

降尺度方法在东亚气候预测中的应用   总被引：4，自引：2，他引：2  

孙建奇  马洁华  陈活泼  汪君  于恩涛  田宝强 《大气科学》2018,42(4):806-822

东亚气候变异十分复杂,全球动力预测系统对该地气候异常的预测能力偏低,如何进一步提高东亚地区气候异常的预测水平是一个非常重要的科学和现实需求问题。为此,近些年一系列的动力和统计降尺度方法得以发展。本文主要回顾了这些降尺度方法在东亚气候预测研究和实时预测中的应用。首先,文中简要介绍了我国目前应用于实时预测的全球动力预测系统及其性能,这是开展降尺度的科学和技术基础;在此基础上,从区域模式物理过程参数化方案的评估与遴选、区域模式在东亚气候预测中的应用两个方面,对于动力降尺度方法的发展和应用做了回顾;在统计降尺度的综述中,本文主要关注了东亚夏季汛期和冬季气候异常的预测,特别是针对东亚冬季气候异常,本文中提出了新的高效的统计与动力相结合的预测方法。最后,展望了短期气候预测需要进一步深入研究的科学和技术问题。  相似文献