百分位统计降尺度方法及在GCMs日降水订正中的应用   总被引：9，自引：0，他引：9  

刘绿柳  任国玉 《高原气象》2012,31(3):715-722

在格点观测的逐日降水量数据基础上,采用百分位统计降尺度方法对全球气候模式(GCM)输出的日降水量进行了订正处理。5种订正方案的比较结果表明,取12个百分位数进行日降水量订正是合理的。观测资料与3个GCMs订正前后全国平均年、季降水量空间分布以及主要流域平均年、月和日降水序列多年平均、变化趋势及概率密度的对比分析表明:(1)统计降尺度处理可在一定程度上降低GCMs模拟的降水量偏差,特别是中国中部、长江以南和东北部分地区,对德国马普研究所的海气耦合模式(MPI/ECHAM5)模拟的降水量订正效果最显著;(2)GCMs统计降尺度处理的降水量季节分布特征与观测更为接近,所有流域MPI/ECHAM5订正的降水量优于或接近直接输出结果;(3)与GCM直接输出的降水相比,部分流域经统计降尺度处理后降水量变化趋势与观测的一致性有所增加,但不明显;(4)当日降水量<30mm时,订正的降水量与观测的偏差明显减小;当日降水量>30mm时,部分流域由负偏差转为正偏差。由于GCMs结构和降尺度方法的局限性,在用于具体流域未来气候变化预估及气候变化影响评估时,应选择尽可能多的、模拟能力强的GCMs数据,以包含尽可能多的模拟气候情景。  相似文献   

CLDASSD: Reconstructing Fine Textures of the Temperature Field Using Super-Resolution Technology     

Ruian TIE  Chunxiang SHI  Gang WAN  Xingjie HU  Lihua KANG  Lingling GE 《大气科学进展》2022,39(1):117-130

Before 2008,the number of surface observation stations in China was small.Thus,the surface observation data were too sparse to effectively support the High-resolution China Meteorological Administration’s Land Assimilation System(HRCLDAS)which ultimately inhibited the output of high-resolution and high-quality gridded products.This paper proposes a statistical downscaling model based on a deep learning algorithm in super-resolution to research the above problem.Specifically,we take temperature as an example.The model is used to downscale the 0.0625°×0.0625°,2-m temperature data from the China Meteorological Administration’s Land Data Assimilation System(CLDAS)to 0.01°×0.01°,named CLDASSD.We performed quality control on the paired data from CLDAS and HRCLDAS,using data from 2018 and 2019.CLDASSD was trained on the data from 31 March 2018 to 28 February 2019,and then tested with the remaining data.Finally,extensive experiments were conducted in the Beijing-Tianjin-Hebei region which features complex and diverse geomorphology.Taking the HRCLDAS product and surface observation data as the"true values"and comparing them with the results of bilinear interpolation,especially in complex terrain such as mountains,the root mean square error(RMSE)of the CLDASSD output can be reduced by approximately 0.1℃,and its structural similarity(SSIM)was approximately 0.2 higher.CLDASSD can estimate detailed textures,in terms of spatial distribution,with greater accuracy than bilinear interpolation and other sub-models and can perform the expected downscaling tasks.  相似文献   

Impact of climate change on dynamic behavior of offshore wind turbine     

Swagata Bisoi 《Marine Georesources & Geotechnology》2017,35(7):905-920

Global warming is expected to change the wind and wave patterns at a significant level, which may lead to conditions outside current design criteria of monopile supported offshore wind turbine (OWT). This study examines the impact of climate change on the dynamic behavior and future safety of an OWT founded in clay incorporating dynamic soil–structure interaction. A statistical downscaling model is used to generate the time series of future wind speed and wave height at local level. The responses and fatigue life of OWT are estimated for present and future periods and extent of change in design is investigated at offshore location along the west coast of India. Wind speed, wave height, and wave period data are collected from the buoy deployed by Indian National Centre for Ocean Information Services and the future climate for the next 30 years is simulated using the general circulation model corresponding to Special Report on Emission Scenarios A1B scenario. The OWT is modeled as Euler–Bernoulli beam and soil–structure interaction is incorporated using nonlinear p-y springs. This study shows that changes in design of OWT are needed due to increased responses owing to the effect of climate change. Fatigue life is found to be decreased because of climate change.  相似文献   

兰州市生态系统健康评价及协调性分析     

孙建国  魏芳 《地球信息科学学报》2017,19(4):511-517

进行区域生态系统健康评价,可以为当地制定生态系统保护政策和措施、生态系统协调和可持续发展提供科学依据。受数据源获取困难等因素制约,从乡（镇、街道）尺度开展的生态系统健康研究尚不多见。本文通过压力-状态-响应模型,选取15个指标因子构建了适宜于乡（镇、街道）尺度的评价指标体系,然后以第一次地理国情普查成果、统计年鉴数据和Landsat8、HJ-CCD、OMI遥感影像为主要数据源,对部分指标使用统计降尺度处理的基础上,以乡（镇、街道）为评价单元,运用熵值法综合评价兰州市生态系统健康状况,并对压力-状态-响应协调度进行分析。研究结果表明：① 生态系统健康整体表现出由城市中心区较差向城市外围区较好的过渡和替换趋势,从乡镇（街道）尺度来看,属于“不健康”、“亚健康”、“健康”、“很健康”的分别有13.5%、28.8%、51.3%、6.2%;② 就协调度而言,有59%的乡（镇、街道）为中度协调区,主要连片分布在城市郊区,其余分布在安宁区的街道,剩余的41%街道为高度协调区和低度协调区,占国土面积的25%,主要分布在城区的街道,零星分布在城市郊区的一些乡镇。  相似文献   

基于CMIP5模式的干旱内陆河流域未来气候变化预估   总被引：3，自引：1，他引：2  

祁晓凡  李文鹏  李海涛  刘宏伟 《干旱区地理》2017,40(5):987-996

我国西北干旱半干旱地区水资源短缺、生态环境脆弱,未来气候变化预估对水资源管理具有重要的现实意义。以黑河流域为研究区,基于1960-2014年月值NCEP再分析资料与气象要素实测资料,建立逐步回归降尺度模型;针对模型不足,提出一种补充逐步回归降尺度模型;经2006-2014年CMIP5中CNRM-CM5模式的区域适用性评价,选取适宜模型进行2016-2060年CNRM-CM5模式下的流域未来气候变化预估。主要结论为：（1）补充逐步回归模型的模拟效果总体要好于逐步回归模型,两模型对流域气温的模拟效果要好于降水。（2）降尺度模型的CNRMCM5模式适用性评价表明,RCP4.5与RCP8.5路径下,补充回归模型的适用性总体好于逐步回归模型。（3）两种路径下,黑河流域上中游未来年均降水量分别为324.94 mm、330.15 mm,未来流域降水分布的不均匀性增强。（4）两种路径下黑河流域中下游未来年均气温分别为10.25℃、10.77℃。  相似文献   

机器学习与统计模型在石羊河流域气候降尺度研究中的适用性对比     

宫毓来  马绍休  刘伟琦 《中国沙漠》2022,42(1):196-210

高分辨率气候数据是研究气候变化对农业、生态、水文影响的驱动数据,动力和统计降尺度模型是两类常用的生成高分辨率气候数据的方法,近年来机器学习模型也被用到气候变化的研究中,但针对不同站点(下垫面)的多种统计降尺度模型的对比研究较少.石羊河流域土地利用类型多样,海拔变化显著,适合研究降尺度模型的适用性.本研究选择2种传统统计...  相似文献   

水文模型中雨量资料的解集分析及应用   总被引：7，自引：0，他引：7  

苏凤阁  郝振纯 《气候与环境研究》2001,6(2):261-266

分布式月水文模型由于时段长,雨强均化,导致在淮河流域的应用中,网格计算径流深出现了许多不合理的零值.利用解集方法,对月降雨资料进行解集后运行水文模型,其计算结果更加合理.并应用1998年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)加强观测资料对模型进行了验证.  相似文献   

基于随机森林模型的GRACE数据3种空间降尺度对比     

褚江东  粟晓玲  张特  雷逸甦  姜田亮  吴海江  王芊予 《湖泊科学》2024,36(3):951-962

陆地水储量是赋存在陆地上各种形式水的综合体现,研究其时空变化对认识区域水循环过程和水资源调控等具有重要意义。然而现有陆地水储量变化数据实际分辨率较低,限制了其在中小流域或地区中的应用。针对这一问题,本文基于GRACE重力卫星和其后续卫星GRACE-FO反演的陆地水储量变化数据,首先采用随机森林模型,分别基于格点、区域(流域)和区域(全国)3种空间降尺度思路将GRACE数据降尺度至0.25°×0.25°,后结合GLDAS模型数据,基于水量平衡原理计算得到地下水储量变化数据,最后基于降尺度模型模拟效果和实测地下水位数据评估3种降尺度思路在全国的适用性。结果表明:随机森林模型能够较好地模拟驱动数据(降水、气温、植被条件指数和土壤水储量)与GRACE数据的统计关系,验证期格点降尺度思路的平均相关系数总体在0.6左右,区域降尺度思路的平均纳什效率系数、相关系数和均方根误差分别>0.5、>0.75和<6.6 cm,3种空间降尺度思路的模拟精度均满足基本要求;2003—2021年间,GRACE数据、格点降尺度、区域降尺度(流域)和区域降尺度(全国)得到的我国陆地水储量亏缺量分别约为119.5×10⁸、62.4×10⁸、121.1×10⁸和121.8×10⁸ m³/a,地下水储量亏缺量分别约为230.0×10⁸、171.8×10⁸、235.6×10⁸和236.4×10⁸ m³/a,受制于样本数较少等原因,格点降尺度结果精度较差;两种区域降尺度思路得到的水储量变化速率均和原始GRACE数据基本一致,模拟结果均优于格点降尺度,且细化到流域的区域降尺度对地下水储量变化验证精度有一定的改善。区域降尺度具有适用性强、模拟精度高、计算效率高的优势,研究结果可为流域水资源可持续利用以及水资源规划等提供精细化的水储量变化数据。  相似文献   

Climate change impact assessment of a river basin using CMIP5 climate models and the VIC hydrological model   总被引：1，自引：1，他引：0  

Narendra Hengade  Subimal Ghosh 《水文科学杂志》2018,63(4):596-614

Climate change has significant impacts on water availability in larger river basins. The present study evaluates the possible impacts of projected future daily rainfall (2011–2099) on the hydrology of a major river basin in peninsular India, the Godavari River Basin, (GRB), under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. The study highlights a criteria-based approach for selecting the CMIP5 GCMs, based on their fidelity in simulating the Indian Summer Monsoon rainfall. The nonparametric kernel regression based statistical downscaling model is employed to project future daily rainfall and the variable infiltration capacity (VIC) macroscale hydrological model is used for hydrological simulations. The results indicate an increase in future rainfall without significant change in the spatial pattern of hydrological variables in the GRB. The climate-change-induced projected hydrological changes provide a crucial input to define water resource policies in the GRB. This methodology can be adopted for the climate change impacts assessment of larger river basins worldwide.  相似文献   

耦合MODIS数据的SMAP被动微波土壤水分空间降尺度研究——以闪电河流域为例     

文凤平  赵伟  胡路  徐红新  崔倩 《遥感学报》2021,25(4):962-973

土壤水分不仅是陆面过程中重要的变量,同时也是全球水循环中的关键参数。为了获得高分辨率的土壤水分数据,本文将基于自适应窗口的土壤水分降尺度方法应用在闪电河流域,以1 km MODIS产品(地表温度和归一化植被指数)作为辅助数据,对9 km的SMAP被动微波土壤水分(SMAP土壤水分)数据进行降尺度,得到研究区1 km的降尺度土壤水分数据。利用地面站点实测土壤水分和机载被动微波土壤水分(机载土壤水分)对降尺度土壤水分和SMAP土壤水分进行了验证,并对辅助数据和降尺度方法本身展开分析以探讨降尺度过程中的不确定性来源。结果表明:(1)本文使用的基于自适应窗口的土壤水分降尺度方法能够有效地提高SMAP土壤水分的空间分辨率,在进一步丰富土壤水分分布细节变化信息的同时,还能够保留SMAP土壤水分的空间变化特征并与其保持值域一致。(2) 3种基于像元尺度的土壤水分数据(机载土壤水分、SMAP土壤水分和降尺度土壤水分)与站点实测土壤水分之间的相关性并不高,这主要与点、面数据之间的空间匹配不一致、空间代表性不同以及有效验证的数据量有限有关。而与站点数据验证相比,降尺度土壤水分和SMAP土壤水分均和机载土壤水分数据相关性较好。(3) SMAP土壤水分与辅助数据之间的相关性比机载土壤水分与辅助数据之间的较高,而这两种土壤水分数据之间存在的这种偏差主要受到空间尺度、观测配置、参数反演算法和选用的辅助数据等因素的影响。(4)针对验证结果的不确定性,通过增加辅助数据或改变土壤水分估算模型结构进而修改降尺度模型的方式在本研究中并不能显著提高降尺度结果的精度,如何进一步提高降尺度精度仍是未来需要研究的重点。  相似文献