区域性夏季平均气温空间插值方法比较

使用ArcGIS软件,采用反距离权重法、普通克里格法和泛克里格法3种空间插值方法,以东北三省78个气象站点1999、2004年夏季平均气温数据为例进行了空间插值,并采用交叉检验的方法对插值结果进行了比较。结果表明,3种方法所得插值结果均能大致反映气温分布状况,但从精度分析上看,泛克里格法精度优于反距离权重法和普通克里格法。     

基于GIS的区域气候综合评价——以山东省为例

基于山东省及周边地区1973～2002年42个气象站点的基本气象数据,计算出各气象站的多年平均气温、大于10 ℃积温、干燥度、年降水量和年降水变率等.对气候指标利用"回归分析+残差修正"的方法进行插值,生成1 km×1 km的栅格数据,然后利用层次分析法(AHP)建立气候综合评价模型,对山东省气候进行综合评价.     

基于ANUSPLIN 的降水空间插值方法研究

【目的】对黄淮海平原点状降水数据进行空间插值,筛选最优模型,分析插值精度,为该区域水分供给状况分析、农业干旱研究等提供科学依据与技术支撑。【方法】采用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN,根据黄淮海平原内457个气象站点1981—2010年连续30年的降水数据,分别以分辨率为90 m、1 km的高程数据作为第三变量,对降水数据进行空间插值,根据误差统计选出最优插值模型,分析不同分辨率的数字高程模型与插值精度的关系;为比较ANUSPLIN插值结果,随机选取29个点的降水数据作为验证集,同时将其与克里金插值方法进行比较。【结果】(1)对所选气象站点数据进行交叉验证发现,相比较克里金插值,ANUSPLIN得到的结果精度更高。冬季降水量较少时的插值精度比降水集中的6—8月份的插值精度高,利用ANUSPLIN对冬季的降水数据插值的均方根误差为0.38 mm,夏季为4.19 mm,克里金方法对冬季降水数据插值后对应的RMSE为0.45 mm、夏季为4.31 mm;(2)DEM分辨率越高,对应的插值精度会有所提升,对夏季降水插值较明显,利用90 m分辨率的DEM对夏季降水插值,RMSE为4.19 mm,1 km分辨率的DEM插值后对应的RMSE为4.24 mm。【结论】通过ANUSPLIN对黄淮海平原的降水插值方法研究,探讨插值精度与DEM分辨率的关系,发现提高协变量数据DEM的分辨率可以获得更高精度的降水栅格数据,相比较克里金方法,AUNSPLIN获得的结果更加细致地描绘出地形因素对降雨空间分布的影响,为黄淮海平原干旱分析、指导当地农作物灌溉生产提供重要的决策支持信息。     

几种逐日气温插值方法的比较

针对高精度逐日气象要素插值的需要,以我国北方15个省市为例,利用ARCGIS10.0软件平台,基于90 m分辨率的DEM数据,根据北方1981~2010的逐日气象资料,选取3月下旬~5月上旬和9月中旬~10月下旬中每旬的第6天为试验日期,计算出日最低温度和平均温度的多年平均值;使用数据资料较全的300个站点进行插值,43个站点进行验证;插值方法选择反距离权重法(IDW)、多元回归+残差订正、气温垂直订正(OK+DEM)3种;使用根据交叉检验法得出的决定系数(R2)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)的数值比较插值精度。结果表明,对于日最低温度和日平均温度的插值的精度检验,均为多元回归+残差订正OK+DEMIDW,气象站点所在经纬度的DEM数据与站点原本高程数据的不匹配是导致插值精度降低的原因;考虑到研究需要及方法精度,最后选择气温垂直订正方法作为农业气象逐日要素插值方法。     

云南省年均降雨量空间插值模拟方法比较

用反距离权重法、普通克里金法、基于样条函数法和回归模型计算法对云南省内134个气象站1993—2007年年均降雨量进行空间插值,将插值预测结果与检测点数据作对比分析,结果表明：4种插值法均能反映云南省内年均降雨量的空间分布特征,反距离权重法插值误差最小,精度最高,回归模型模拟插值误差较大,但能直观地反映年均降雨量随地理位置及海拔高度立体变化而变化的特征。     

山地丘陵耕地土壤养分最优插值方法研究——以江西省渝水区水北镇为例

以江西省渝水区水北镇为研究区,利用823个采样点的耕地土壤养分数据,分析区内耕地土壤养分含量与海拔、坡度的相关性,采用协同克里格插值方法,结合海拔、坡度进行插值,并把经交叉检验后的结果与逆距离权重法、普通克里格法的结果进行比较.结果表明,结合海拔、坡度进行插值后,精度有明显提高.插值精度排序为协同克里格法>普通克里格法...     

基于栅格化的广东省气候综合评价

基于广东省1965～2007年78个县气象站点的气象数据,以经纬度、海拔高度、水分和热量等为气候主要影响因素,构建“回归分析＋残差修正”模型。然后采用反距离加权法对气候要素进行空间插值,以1km×1km栅格为评价单元,分别对年平均气温、大于10℃积温、干燥度、年降水量和年降水变率等因子进行分析评价。最后,采用AHP决策分析方法对气候进行综合评价,揭示广东省不同地区的气候条件及空间格局。     

朝阳地区主汛期降水变化分析

利用朝阳地区7个有代表性的国家气象站的1990～2020年的逐日降水数据资料,采用百分位法定义极端降水事件的阈值,统计出朝阳地区汛期极端降水日数、极端降水量,并通过线性趋势、累积距平法、Mann-kendall等方法分析朝阳市主汛期降水变化特征.结果表明:近30年来,空间分布上极端降水阙值、极端降水量与总降水量气候态分...     

不同空间插值方法在昭通烤烟种植区气温与降水估算中的适用性评价

以昭通境内186个气象站点的多年气温和降水量数据为基础,运用Arcgis空间分析工具,选取较为常用的反距离权重法(IDW)、普通克里金法(OK)、样条插值法(Spline)、趋势面插值法(Trend Surface)对昭通烤烟种植区温度和降水量进行插值,并通过SPSS等统计分析软件将插值结果与实测数据进行对比分析。结果显示:气温和降水量的插值效果优劣排序均依次为反距离权重法、普通克里金法、趋势面插值法、样条插值法。反距离权重法为昭通烤烟种植区的最优插值方法,其余3种方法的插值效果并不理想,且海拔相对较低的东北地区插值效果优于海拔相对较高的西南地区。     

1978—2007年辽宁省平均气温空间插值方法研究

气温能够反映一个地区的热量状况,其变化对于农业生产、生态环境的变化及全球气候变化有重要意义。收集整理了辽宁省47个台站1978—2007年30年平均气温数据,以Arc GIS软件为研究平台,结合数字高程模型,采用多元线性回归结合不同空间内插的方法,对气温数据进行空间插值。使用的插值方法分别为反距离权重法、规则样条插值法、张力样条插值法、普通克里格法、通用克里格法,并采用交叉检验的方法,对空间插值的结果进行检验。     

基于BP神经网络的缺测降水数据插补

 缺测降水数据的插补可以有效改善数据系列的完整性,以元江境内的元江、洼垤、因远、街子河、阿支、磨房河等水文和雨量站点逐月及年降水数据为基础,研究缺测降水数据的插补。站点之间月降水数据相关分析表明：各站点之间相关性较差,相关分析难以满足本研究流域内部分月降水数据插补精度,故尝试采用BP神经网络模型对研究流域降水数据进行插补。研究表明：基于本流域降水数据建立的神经网络模型检测样本合格率达到89.6%,具有较好的插补精度,说明神经网络可以用于本研究流域的缺测降水数据插补,为降水数据缺测的插补提供了新的途径。     

降雨侵蚀力空间插值不确定性及其对侵蚀模拟结果的影响

降雨侵蚀力空间插值的不确定性直接关系到土壤侵蚀的模拟结果和预测精度。利用浙江省金华市51个自动气象站近5年的逐日降雨资料,探讨了降雨侵蚀力空间插值过程中由插值方法、格网大小以及站网密度等因素所造成的降雨侵蚀力（R因子）不确定性,在此基础上,分析了R因子不确定性对土壤侵蚀量模拟结果的影响。研究表明:1）对于站网密度较高的自动站而言,插值方法和格网大小对R因子不确定性的影响不大,对R插值精度起决定作用的是站网密度;2）标准小区条件下,R因子不确定性可导致土壤侵蚀模拟结果的绝对误差在200 t/(hm2•a)以上,因而很难在红黄壤区根据通用土壤流失方程的模拟结果准确区分无明显侵蚀区和轻度侵蚀区;3）土壤侵蚀模拟中需要考虑各因子误差的叠加和累积效应,在其他因子相对误差为10%条件下,使用研究区36个站点进行插值,侵蚀量模拟结果的最大相对误差可超过40%。      

鄂托克前旗区域自动站小时气温数据质量控制

通过缺测检查、气候学界限值检查、台站极值检查、内部一致性检查、小时变率检查、温度连续时次的检查、空间一致性检查等质量控制方法对鄂托克前旗2006年以来投入使用的15个区域自动站连续时次气温数据进行了质量评估。结果表明:数据正确率达到90%以上的区域自动站占全部区域自动站的67.9%,达到60%~90%及小于60%的区域自动站分别占16%及16.1%。15个区域自动站2012年年平均野值率为2.6%,2013年为2.0%,其余年份为0。各区域自动站数据缺测率最低为0,最高为100%(全年无数据文件或全年数据缺测)。对各区域自动站的比较表明,华云站数据相对较长春站数据稳定,缺测率少。随着维修维护技术不断进步,各区域自动站资料质量总体呈逐步提高趋势。     

2013年8月洛阳市罕见连续高温天气过程分析

利用常规高空、地面观测资料和河南省区域天气监测网提供的乡镇四要素站点资料,对2013年8月14～17日洛阳地区出现的大范围的连续高温天气进行诊断分析.结果发现,南亚高压和大陆副高的持续配合利于洛阳地区大范围的高温天气的产生;700和850hPa的暖平流是形成高温天气的重要因素;地面暖低压的持续控制是造成此次长时间高温天气的重要条件;洛阳地区日最高气温与海拔高度呈负相关;欧洲中心和T639的数值预报对此次连续高温天气过程均有指导作用.     

近50年湘鄂双季稻低温冷害变化特征研究

应用湘鄂两省气象代表站1961～2008年气象资料,采用30年滑动累积统计方法,分析气候变化背景下湘鄂双季稻低温冷害的变化特征。初步分析表明,近50年来,湘鄂轻度春播期低温30年滑动累积日数呈下降趋势;湖北中南部、湖南北部和西部中度春播期低温30年滑动累积日数呈下降趋势;但湖南南部呈上升趋势;湘鄂重度春播期低温30年滑动累积日数呈上升趋势。湘鄂轻度5月低温30年滑动累积日数呈下降趋势;湖北中南部中度5月低温30年滑动累积日数呈上升趋势;湖南北部、湖南南部呈下降趋势;湖南西部变化不显著;湖北中南部、湖南北部、湖南西部重度5月低温30年滑动累积日数呈下降趋势;湖南南部呈上升趋势。湘鄂轻度寒露风30年滑动累积日数呈下降趋势;湖北中南部、湖南北部和西部中度寒露风30年滑动累积日数呈下降趋势;湖南南部呈上升趋势;湖北中南部重度寒露风30年滑动累积日数呈下降趋势;湖南北部和南部未出现,湖南西部呈上升趋势。     

Study on the spatial pattern of rainfall erosivity based on geostatistics in Hebei Province, China

The objective of this article was to study the spatial distribution pattern of rainfall erosivity. The precipitation data at each climatological station in Hebei Province, China were collected and analyzed and modeled with SPSS and ArcGIS. A simple model of estimating rainfall erosivity was developed based on the weather station data. Also, the annual average rainfall erosivity was calculated with this model. The predicted errors, statistical feature values and prediction maps obtained by using different interpolation methods were compared. The result indicated that second-order ordinary Kriging method performed better than both zero and first-order ordinary Kriging methods. Within the method of secondorder trend, Gaussian semi-variogram model performed better than other interpolation methods with the spherical or exponential models. Applying geostatistics to study rainfall erosivity spatial pattern will help to accurately and quantitatively evaluate soil erosion risk. Our research also provides digital maps that can assist in policy making in the regional soil and water conservation planning and management strategies. __________ Translated from Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(11): 2270–2277 [译自: 中国农业科学]     

山地环境日气温PRISM空间插值研究

山地环境气象因子空间分布是生态环境过程模拟的基础,对于提高生态环境保护管理水平具有重要意义。本文基于坡面回归插值模型(PRISM)原理,综合考虑海拔、坡向等影响因子,设计开发了山地日气温插值模型。以北京西部山地自动气象站数据与DEM数据为基础,采用交叉验证法对该模型插值有效性进行检验,并与常用的反距离权重(IDW)插值、克里金(Kriging)插值、样条(Spline)函数插值的结果进行比较。研究表明,无论日平均气温,还是日最高气温、日最低气温,本文提出的插值模型的预测结果均优于其他方法。      

1961-2015年共和县阴晴天日数变化特征

利用青海省共和县气象局观测的1961-2015年总云量资料,采用线性倾向估计法、M-K检验法和滑动t检验法,分析了近55年来该地阴、晴天气日数的变化规律.结果表明,共和县年平均晴天日数呈不显著的减少趋势,四季平均晴天日数增减均不显著,春季晴天日数呈增多趋势,夏季、秋季和冬季的晴天日数均呈减少趋势;夏季晴天日数在1969年发生了增多突变,年、春季、秋季、冬季晴天日数未发生突变.年阴天日数以3.08d/10a的速度显著增多,秋季阴天日数呈不显著的减少趋势,春季、夏季和冬季的阴天日数均呈显著的增多趋势,其中阴天日数增多程度从大到小依次为春季、夏季、冬季;春季阴天日数在1985年发生增多突变,夏季和冬季阴天日数在2005年发生由少到多突变,秋季阴天日数未发生突变,年阴天日数在2009年发生增多突变.     

利用NCEP产品制作舟山港口精细化风力预报方法研究

利用美国每天4次发布的NCEP10mU、V风资料和舟山各港口海岛自动气象站网的每小时最大风和极大风资料,将30°N附近各经度上NCEP的风速资料在一定假设下订正到海面状态,并非线性地内插到站点位置,合成后与自动气象站资料在16个方位上进行对比,分别得到两者之间的关系式。在取得一个样本的时段内（3h）,其起始时刻和结束时刻各有一个NCEP10m风资料预报值,将这两个预报值分别与自动气象站资料建立一个关系式,使得3h内的风有两个预报方程,预报时可以得到两个预报值。将此两个预报值进行最简单的集合得到集合预报值,试报结果表明用此方法预报效果令人满意。     

水稻抽穗扬花期极端高温发生时空特征及热害风险区识别——以南充市为例

以2000—2018年南充市水稻抽穗扬花期（7—8月）气象站点逐日最高气温数据为基础,通过年距平法、累计距平法提取南充市极端高温发生的时间特征;计算包括市域范围内及周边地区17个站点的多年水稻高温热害累积指数,并借助ANUSPLIN软件进行插值以获得南充市极端高温发生的空间特征;最终结合水稻种植范围、人口数量分布数据以及高温热害风险性分析模型识别南充市各等级水稻高温热害风险区。结果表明： 2006年为研究时段极端高温发生最严重的年份,其次是2017年,极端高温发生日数较常年明显偏多。2010年为南充市气温变化的转折点,2010—2018年平均日最高气温明显高于2000—2010年,预计未来极端高温天气出现的频率和强度持续增大。蓬安县、营山县为遭受极端高温天气最频繁的两个县,其次是高坪区、南部县和西充县。水稻高温热害高风险区在高坪区、营山县分布最多,中风险区在各县均有较广泛分布,而低风险区则集中分布在南部县西北部、阆中市北部和营山县东北部的山地、丘陵。水稻高温热害风险区的识别能为人们更好地安排农业生产和政府更科学地进行城市规划与改造等提供参考依据。