基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961²099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

基于统计降尺度方法的长江中下游气温的模拟与预估

目前大部分全球气候模式(GCM)空间分辨率比较低,很难对区域尺度气候变化做出合理预测。降尺度方法的广泛运用弥补了GCM在这方面的不足。采用主成分分析和逐步回归相结合的统计降尺度方法对1980—2011年1月和7月长江中下游地区气温变化进行统计降尺度处理,并对该地区未来温度的变化进行预估。首先采用ECMWF的ERA-Interim再分析资料和实测资料建立逐月的统计降尺度模型,然后将建立的统计降尺度模型运用到CMIP5资料中,从而生成长江中下游地区各个测站未来气温变化序列。研究结果表明:(1)统计降尺度方法模拟1月和7月的温度与实测温度一致性都很好;(2)在21世纪末的时候气温在不同排放情景下都高于目前温度2～3℃,并且7月份的增温幅度要大于1月份。     

基于DSSAT模型的中国水稻产量时空模拟研究

以DSSAT模型相关理论为基础,将DSSAT的作物生长模拟能力与GIS技术优势相结合,以在计算机上实现模拟水稻作物的生长以及产量,提升传统的单站点模拟能力,解决升尺度问题,模拟中国在不同历史时期(1980要2007年)的水稻产量。结果表明:DSSAT模型具有很好的水稻生长模拟效果,水稻开花期、成熟期、产量的模拟结果均较为理想,观测值与调试值、校准值相关系数R2均大于0.56,观测值与试验值具有很强的正相关性,为下一步研究中国水稻产量的时空分布格局奠定基础。     

天气发生器与SDSM两种统计降尺度技术对长江中下游地区最高温度模拟的比较研究

首先对降尺度方法做了简要介绍,然后对天气发生器和SDSM 2种统计降尺度技术进行了详细说明,利用2种统计降尺度技术分别对长江中下游地区1961～2000年夏季和全年最高温度进行了模拟和比较。结果表明,2种统计降尺度技术对长江中下游地区夏季和全年最高气温极小值和平均值的模拟效果要比对极大值的模拟效果好;天气发生器模拟的年最高气温极大、极小和平均值与实际观测结果均有较大偏差,模拟效果不是很理想,而对夏季最高气温的模拟效果就相对好很多;SDSM较天气发生器对夏季和全年最高气温的模拟效果都更好,将会成为未来统计降尺度技术的主要发展方向。     

利用MODIS数据估测毛竹林总初级生产力

通过集成中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星影像数据与地面通量台站的观测数据,基于遥感的植被光合模型(VPM),估测了浙江省安吉县山川乡2011年的毛竹Phyllostachys edulis林总初级生产力(PGP)。研究表明:VPM模型估测的PGP(PGPVPM)在季节变化趋势上和通量站点数据获得的PGP(PGPobs)保持一致,VPM模型估算的2011年毛竹林总初级生产力为1 848.54 g·m-2,通量塔数据获得的2011年毛竹林总初级生产力为1 899.69 g·m-2,相对误差为2.69%。在全年累积总量上接近,但是估测值和观测值之间仍然存在一定的差异,尤其是在生长季节,PGPVPM的值要高于PGPobs;VPM模型估测的PGP和通量塔数据获取的PGP之间的决定系数为0.747,相关系数为0.864;且时间序列的增强植被指数(IEV)比PGP的相关关系强于归一化植被指数(INDV)与PGP的关系。研究表明:VPM对于站点和区域尺度的毛竹林生态系统PGP的模拟具有很大的潜力。     

气候变化下石羊河流域上游产流区的径流响应研究

【目的】分析西北典型干旱区石羊河流域上游产流区径流对未来气候变化的响应,为石羊河流域未来水资源的规划利用提供参考。【方法】应用可变下渗能力模型(VIC)模拟水文过程,基于模型参数率定,利用统计降尺度模型(SDSM)对全球气候模式(GCMs)中HadCM3模式下A2、B2情景进行降尺度处理,分析A2、B2情景下石羊河流域上游产流区气候要素的变化,以预估的未来气候情景数据作为验证后VIC模型的输入,分析未来气候变化下石羊河流域的水文响应。【结果】VIC模型的效率系数在率定期(1990-1994年)和检验期(1995-1996年)分别为0.769和0.690,相关系数分别为0.955和0.894,表明VIC模型能够较好地描述流域大尺度水文过程;在未来2020s(2010-2039年)和2050s(2040-2069年),研究区多年平均最高气温在A2情景下分别较现状升高1.3和2.8℃,B2情景下分别较现状升高1.3和2.5℃;在2个时期的2种气候情景下,多年平均最低气温均升高0.1℃左右;在A2情景下2020s和2050s多年平均降水量分别较现状减少7.6%和15.2%,B2情景下2个年代的多年平均降水量分别减少8.7%和13.1%;2020s多年平均径流量在A2和B2情景下分别较现状减少2.8%和1.4%,2050s多年平均径流量在A2和B2情景下分别减少13.2%和8.3%。【结论】石羊河流域径流在未来A2、B2气候模式下的不同时期内均会呈减少趋势。     

气候变化对浙江水稻生产影响的集合模拟分析

生长模型耦合气候模式模拟是研究气候变化对农业生产影响的有效途径。本文基于3种典型浓度路径排放情景（RCP）下11个国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）全球气候模式（GCMs）的气候预估结果,以1971-2000年观测资料作为气候资料基准值（baseline）,利用LARS WG天气发生器形成包含RCP26、RCP45、RCP85情景下2050s（2041-2060年）和2070s（2061-2080年）时段的气候预估逐日数据集合,分析了浙江省杭州、金华两个代表站点的气候资源变化特征,以气候模式耦合水稻机理模型ORYZA2000方法,集合模拟评估了气候变化对浙江水稻生产的影响。结果表明,未来浙江代表站点杭州和金华的平均气温均会升高,预估2070s时段杭州、金华分别平均升温1.65～3.56、1.75～3.67 ℃,高温热害发生加剧。在仅考虑未来气候变化的条件下,随着温度升高,代表站点的水稻生育期相对基准期缩短。不考虑CO2浓度增加对水稻产量的肥效作用,无论早稻、晚稻、单季稻,其产量相对于基准年份均普遍减产,且高排放情景下的减产幅度明显大于低排放情景。     

东北玉米生长发育动态模拟模型研究

利用相关试验数据和气象资料,通过MATLAB及相关软件求得模型参数,确立东北玉米生长发育动态模拟模型,对玉米生育期、植株累积干物质及产量等进行模拟。经实测值与模拟值对比发现,玉米各生育期之间观测与模拟的平均绝对误差都为2.6 d,植株干物质累积量的平均相对模拟误差为25%,玉米叶面积指数实测值和模拟值吻合较好,R2和RMSE分别为0.975和0.261,模型模拟效果较好,可用于对玉米生长和产量的模拟以及对作物的生长监测和遥感估产。     

闽楠天然次生林直径分布模拟研究

以闽楠天然次生林作为研究对象,通过标准地调查获取数据,利用Weibull分布、正态分布、对数正态分布、Г分布和β分布等5种概率密度函数对其直径分布规律进行分析,采用χ2法检验拟合效果,并以其最优分布函数建立参数预估模型。结果表明:(1)直径分布主要为反J型或正偏山状曲线形式,其最优直径分布函数为Weibull分布,接受率为81.3%;(2)Weibull分布预估尺度参数(b)模型的R2为0.996 6,形状参数(c)模型的R2为0.791 5,经检验其预估模型的通过率为100%。研究结果可为闽楠天然次生林相关经营数表的编制及科学经营管理等提供参考依据。     

能量平衡融雪模型在西天山的应用试验

为了验证能量平衡融雪模型在巩乃斯流域的适用性,在天山积雪雪崩研究站开展了模型的应用试验。设置了3个融雪水收集样点,模拟值分别与1号、2号和3号样点观测的日融雪量进行对比,结果表明,1号融雪水收集点的拟合优度系数R2=0.86,体积差Dv=-5.9%;2号收集点R2=0.92,Dv=-3.2%;3号收集点,R2=0.91,Dv=-10.7%,模拟值总量偏高于实测值。较高的R2和较低的Dv值,表明模型达到了比较好的模拟效果,也显示该模型在巩乃斯河流域具有良好的应用前景。