CFSR数据集在辉发河流域水文模拟中的应用

Climate Forecast System Reanalysis(CFSR)是美国国家环境预报中心利用全球预报系统反演的全球再分析数据产品,包含1979—2014年的气温、降水、风速、太阳辐射和相对湿度资料.以往的研究较少考虑CFSR数据集除降水外的其他气象因素对流域水循环模拟精度的影响.以辉发河流域为研究区,在比...     

多源遥感降水数据在辽宁西部水文模拟中的应用研究

选用雷达遥感降水数据和卫星遥感降水作为水文模型的降水输入,以辽宁西部区域为研究区域,分析多源遥感降水数据在水文模拟中的适用性和精度。研究结果表明:经过修正后的雷达遥感降水数据和实测降水数据之间的误差值要小于卫星遥感降水数据;雷达遥感数据在水文模型中的模拟精度要好于卫星遥感降水数据,更适用于辽宁西部区域水文模拟。研究成果对于区域多源遥感数据在水文模拟中的应用提供相关参考。     

气候模拟数据订正方法在作物气候生产潜力预估中的应用 ——以江苏冬小麦为例

利用全球气候模式BCC_CSM1.1（Beijing Climate Center Climate System Model version 1.1）,耦合区域气候模式RegCM4（Regional Climate Model version 4）输出的1961-1990年（基准时段）气候模拟数据,并根据同期实测资料,确定模拟值和实测值之间的非线性传递函数与方差订正参数,构建气候模拟数据的误差订正模型。利用1991-2005年（验证时段）模拟数据与实测资料验证该模型的有效性,并对RCP（Representative Concentration Pathway）情景下2021-2050年（未来时段）气候模拟数据进行订正,同时通过潜力衰减方法预估未来江苏冬小麦气候生产潜力格局。结果表明：将气候模拟数据订正方法应用到作物气候生产潜力预估是有效的。以均值传递函数和方差信息建立的模型可以较好订正江苏逐日气候模拟数据。订正后的秋冬季气温、辐射量、蒸散量和冬春季降水量模拟偏差明显减小。在此基础上研究发现,冬小麦的成熟期在RCP4.5和RCP8.5情景下介于153~175和153~174,较基准时段均明显提前。两种情景下冬小麦气候生产潜力分别介于10335~14368kg·hm^-2和9991~13708kg·hm^-2,较基准时段呈下降趋势。其变异系数分别介于7.6%~14.6%和7.5%~13.6%,较基准时段呈增大趋势,表明江苏冬小麦气候生产潜力总体趋于不稳定。未来时段,徐州中北部、连云港东北部、宿迁西部以及盐城东南部冬小麦在RCP4.5和RCP8.5情景下可以保持相对较高的生产潜力（≥12501kg·hm^-2）,该省应确保这些地区的冬小麦种植用地。研究建议,作物气候生产潜力预估应考虑利用研究区实测资料对气候模拟数据进行订正,以提高预估可信度。     

改进有序聚类方法在水文分析中的应用

结合改进的有序聚类方法对朝阳地区水文非一致性进行分析,并对其影响贡献量进行定量分离.结果表明:朝阳地区年最大降水受气候变化影响,呈现一定的非一致性.年最大径流受人类活动及气候变化的综合影响,非一致性变化显著,其中降雨影响占比为43％,下垫面影响占比为32％,涉水活动影响占比为25％.     

基于GIS的辽宁气温和降水空间扩展方法

基于辽宁54个气象观测站1971-2000年气候整编资料的月平均气温和月平均降水资料,及辽宁地区500m×500mDEM数据,利用气候学原理和G IS技术,对辽宁地区气温和降水的空间扩展方法进行研究,建立基于常规气象观测资料的受地形影响的辽宁月平均气温和月平均降水量空间分布的估算模型。结果表明模型能较好的估算无观测资料地区的气温和降水的空间分布,实现了常规气象资料的空间扩展,为辽宁省资源开发、经济规划、环境规划、城市建设提供基础数据。     

三套再分析降水资料在东北地区的适用性评价

利用1980—2010年东北地区84个气象站月降水资料,基于相关分析、偏差比较、气候倾向率等方法,从不同时间尺度（年、季、月）对CFSR,MERRA和NCEP再分析降水资料在东北地区的适用性进行了比较,结果表明:三套再分析资料能够反映出东北地区年均降水东南多、西北少的分布特征,其中CFSR和MERRA对东北地区年均降水分布的刻画能力要好于NCEP。在年尺度上,CFSR和MERRA与观测资料的变化幅度更接近,其中,MERRA年均降水量与观测资料的差值最小,为42.4 mm。三套再分析资料与观测资料在不同季节的相关性表现出一定的差异。首先,CFSR与观测资料在春、夏、秋3季的相关性要好于冬季;而MERRA与观测资料的相关性则是春、秋两季最优,冬、夏两季次之;NCEP在冬季与观测资料的相关性最好。其次,CFSR和MERRA在春、夏、秋3季与观测资料的相关性要好于NCEP;而在冬季,MERRA和NCEP与观测资料的相关性优于CFSR。在月尺度上,MERRA资料与观测降水的相关性优于CFSR和NCEP,MERRA与观测降水的平均绝对偏差在三套再分析资料中最小,为17.5 mm,CFSR和NCEP的这一差值分别为20.7 mm和22.6 mm。     

1970—2015年秦岭北麓径流重建及变化

渭河流域能否高质量发展的一个关键就是水资源的问题,而秦岭北麓是渭河的重要产水区。为探究秦岭北麓近年水资源的变化特征,采用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型,基于水文相似性原理,运用典型流域参证法,重建了1970—2015年秦岭北麓径流变化。结果表明:VIC模型在观测流域有着较高的适用性,在月径流模拟中,纳什系数(N_S)大于0.76,相关系数(R²)大于0.91,相对误差(RE)小于±15%; 通过水文参数移植法模型可以真实还原无观测流域径流变化,在验证期N_S,R²,RE分别为0.81,0.94,4.6。近46 a来北麓径流总量在(16.01～65.4)亿m³/a波动,1983年径流量最高达到65.4亿m³,而1977年最小值仅为16亿m³,丰水年份是枯水年份的4倍,径流年际变化明显,过去46 a秦岭北麓多年平均径流值为35.2亿m³/a。降水是径流变化的主导因素,并且也是水文模拟中最重要的影响要素。     

基于TRMM 3B43数据的川西高原月降水量空间降尺度模拟

利用2001-2013年TRMM 3B43、MODIS-NDVI、DEM、气象观测等数据,在分析植被对降水响应滞后性的基础上,构建了TRMM 3B43数据中月降水量与经纬度、海拔、坡向和NDVI因子间的多元线性回归方程式,作为川西高原月降水量资料的降尺度计算模型,采用“回归方程+残差”的插值方法获取研究区2001-2013年1km空间分辨率的月降水量空间数据,并利用区内16个气象站点的观测数据与模拟结果进行了相关分析和误差检验。结果表明：（1）各气象观测站点基于TRMM 3B43资料的降尺度模拟降水量的数据均具有很高的精度,其中,精度最高的稻城站模拟结果与站点观测值的相关系数高达0.9839,精度最低的小金站相关系数亦高达0.8781;（2）在月、年尺度上,降尺度模拟降水量的数据亦具有很高的精度,其中,5-10月的精度明显高于其它月份,湿润年份精度总体高于干旱年份;（3）降尺度模拟降水量与站点实测降水量整体上相关系数为0.9499,偏差为0.0866,两者吻合度较高,但降尺度模拟降水量值略偏高;（4）降尺度在月尺度上能基本保证TRMM 3B43原始数据的精度,而在年尺度上能有效提高原始数据的精度,加之对空间分辨率的提高,可为获得更加全面、精细的降水分布数据提供有效方法。     

数据挖掘技术在黄土高原沟壑区产流产沙模型中的应用

对黄土高原沟壑区典型小流域农坡地径流场1018组降雨、产流、产沙实测资料使用回归分析作为数学建模的方法,并结合数据挖掘技术对数据进行预处理,达到了优化模型的效果。研究结果表明,此方法可以使模型的定量研究过程得到优化,提高降雨侵蚀数学模型的方程解释能力。     

岔巴沟流域汛期径流模拟及地表产流特征分析

气候变化是影响流域水文循环过程的重要驱动因素,近年来,气候变化导致极端降雨—径流事件的频繁发生对人类社会经济发展构成了严重的威胁。因此,迫切需要开展流域水文模拟和产流特征分析。土壤和水评估工具(SWAT)是一种具有物理机制的分布式水文模型,已被广泛用于评价变化环境下的水文过程。以黄土高原岔巴沟流域为研究区,通过利用与黄土高原地区产流模式更为接近的Green-Ampt下渗法驱动SWAT模型模拟了岔巴沟流域日尺度的水文过程,并以水文响应单元为分析对象,结合4个降雨—径流事件的地表产流量和地表径流系数分析了降雨强度和前期土壤含水量对不同土地覆被产流特征的影响。结果表明：(1)基于Green-Ampt下渗法驱动的SWAT模型率定期和验证期E_NS为0.76,0.74,R²为0.78,0.75,模型能够较好地模拟日尺度流域水文过程;(2)流域不同土地覆被下地表径流系数随最大雨强的增加呈显著上升趋势,且最大降雨强度大于16 mm/h后地表径流系数显著增加,当土地覆被为耕地时降雨转化为地表径流的比例最大,其次为草地和林地;(3)前期土壤含水量的大小可以揭示大...     

基于6S模型的遥感数据大气校正应用研究

基于辐射传输理论的大气校正模型,具有明确的物理意义,易于操作,应用广泛。该文首先对Landsat-5 TM图像大气校正参数的确定进行了详尽分析并采用6S模型对图像进行了大气校正,然后从光谱响应曲线、归一化植被指数(NDVI)等方面,探讨了大气校正对TM图像地物光谱响应特征的影响。研究表明,TM图像经大气校正后,地物在可见光,近红外和短波红外波段反射率明显减小;大气校正后的NDVI增幅明显;采用的参数确定方法可为类似研究提供参考与借鉴。     

径流曲线法在东北半干旱区几种土地利用方式径流估算中的应用与改正

探讨径流曲线法(SCS—CN法)在不同土地利用方式中的适用性,为该方法评价水保措施提供一定参考。选择东北半干旱区径流小区监测资料,采用同时率定径流曲线数(CN)与初损率(λ)的方法,分析SCS—CN法在评价水保措施与耕作方式的可行性。结果表明:(1)干旱情况下(AMC1),最优λ值为0.05时,不同土地利用方式模拟不理想;利用改正潜在蓄水能力(S)方法得到的裸地、等高沟垄和顺坡垄作结果较为理想,对应CN1值分别为87.54,68.49和60.46,最优λ值为0.40。(2)水平槽、地埂植物带和水平梯田结果不理想,当实测径流量>10mm时,计算值过大,利用径流系数比改正后,模拟精度有较大提高,是适合水保措施的改正方法。(3)正常(AMC2)与湿润(AMC3)情况下数据量有限,保持最优λ值不变,改正S值,模拟效果较为理想,是适合干旱地区的估算方法。     

基于不同植被指数的TRMM数据降尺度及误差校正研究

[目的]对不同时间尺度的热带测雨卫星(TRMM)数据进行空间降尺度及误差校正研究,为华中地区洪涝灾害监测等提供科学参考.[方法]主要借助增强型植被指数(EVI)和归一化植被指数(NDVI)分别运用地理加权回归(GWR)模型实现2001-2019年华中地区TRMM数据的空间降尺度,并结合地理差异分析(GDA)和地理比率分...     

伏牛山区陶湾流域径流泥沙模拟误差分析

以豫西伏牛山区陶湾流域为研究对象,利用该流域2006—2007年22次径流、泥沙数据对分布式AnnAGNPS（Annualized AGricultural NonPoint Source）模型进行校准,2008—2009年31次径流、泥沙数据对模型进行验证。选取R²（决定系数）、E（效率系数）、VE（误差比）等统计参量评估流域径流、泥沙、氮、磷物质输出的模拟精度。结果表明:（1）SCS-CN值是径流模拟精度的主要影响因素,校准期内径流VE=-7.7%（R²=0.95,p < 0.05）,验证期内VE=-6.1%（R²=0.90,p < 0.05）,误差值位于可接受的范围之内, < ±15%。径流误差相对较低,径流模拟精度也影响泥沙和氮、磷的模拟精度;（2）泥沙模拟误差影响因素较为复杂,植被覆盖率、曼宁粗糙系数等因素最为敏感,还受流域DEM、土壤、土地利用等空间参数精度的影响。校准期内VE=15.1%（R²=0.55,p < 0.05）,验证期内VE=17.0%（R²=0.60,p < 0.05）,泥沙模拟误差较径流要大。泥沙和径流模拟误差趋势相同,对小型降雨事件,模拟值偏高,大型降雨事件模拟值偏低。（3）氮、磷模拟值具有更大的不确定性,氮VE=22.0%（R²=0.69,p < 0.05）,磷VE=24.0%（R²=0.48,p < 0.05）。AnnAGNPS模型对径流、泥沙、氮、磷模拟均存在有一定的不确定性,模拟误差呈现一定的变化趋势。校准后的AnnAGNPS模型可以用于伏牛山区流域。     

不同深度土壤水分同化产品在川西高原的应用

[目的]评估不同深度土壤水分同化产品的适用性,为川西高原有关气候变化、生态环境建设等研究提供土壤水分数据选择的科学依据.[方法]以气象自动观测站的土壤水分值作为参考,评价了中国气象局陆面同化系统CLDAS-V 2.0和全球陆面同化系统GLDAS-Noah土壤水分产品在川西高原的精度,并分析了土壤水分产品对降水过程的反应...