太原夏季短时强降水与闪电的关系及应用

利用太原地区夏季三维闪电定位系统的2017—2021年闪电数据、小时降水量及国家站10 min降水量,分析短时强降水日的闪电特征,并将短时强降水站点与前1 h的闪电密度进行空间叠加。结果表明,短时强降水日闪电以负闪为主。负闪密度远大于正闪密度,且有明显的空间差异,负闪密度中心主要位于尖草坪北部和阳曲县南部。闪电频数峰值比10 min降水量峰值提前10~60 min,且闪电频数峰值(大于等于50次/10 min)及其后的20 min内闪电频数陡降其峰值的一半或以上,这对短时强降水有更好的指示作用。短时强降水站点与前1 h的闪电高密度区有很好的对应关系,且大多分布在闪电密度梯度相对较大的地区。当太原地区闪电频数大于100次/h时,闪电密度大于等于0.1次/km2·h对短时强降水落区预警命准率较高。

基于商用微波链路反演降雨的空间插值方法对比研究

为探究适宜于商用微波链路降雨监测数据的空间插值方法,基于无线微波雨衰特性经验模型,分析不同线状降雨数据转换为点状降雨数据情景下,反距离权重法、克里金法和趋势面法对降雨空间插值的反演精度。研究结果表明:微波链路越密集,条数越多,其趋势的一致性越好;在微波线状数据转换为点状数据的五种情景中,将微波链路以200m为间隔概化为具体的降雨监测点时,空间插值效果较好;趋势面法的空间插值效果较好,反距离权重法次之,克里金法最差。研究结果明晰了线状降雨数据转换为格网型空间数据的原则,为商用微波链路组网构建空间二维雨量场提供了支撑,对提高线状降雨监测产品兼容性具有重要意义。

兰溪桥水库1963—2021年降水时空演变规律分析

根据兰溪桥水库1963—2021年的逐月降水量,采用气候倾向率法、滑动平均法、Mann-Kendall检验法对兰溪桥水库的年降水量以及四季降水量的趋势性和突变点进行分析。研究表明兰溪桥水库年降水量气候倾向率为21.41 mm/10 a,总体呈现上升趋势,且上升趋势不显著。年降水量存在突变性,突变点在2000年。降雨量年内分配不均,春、夏降雨多,秋、冬降雨少。春、夏季降雨量占全年降雨量的81%,秋冬只占19%。

基于深度学习的无资料地区多源降水融合与性能综合评估

为研究卫星-地面站点降水融合校正对遥感降水数据在无资料地区水文应用的意义,构建了考虑时空因素的深度神经网络(CNN-LSTM)融合模型,结合地形因子和气象站点实测资料对渫水流域TRMM 3B42遥感数据进行融合校正,并定量评估校正后的日降水误差。结果表明,经过CNN-LSTM模型校正后的降水数据精度有所提高,其与站点降水资料的相关系数在0.65以上,均方根误差、平均绝对误差、探测率分别比原始TRMM数据精度提升4.01%、8.09%、16.61%,且校正后的数据明显低估了降水;在不同雨强条件下遥感融合校正降水精度表现良好,但对于暴雨事件探测的精度仍有待提高。

基于TRMM降水数据的山区降水垂直分布特征

选择天山和祁连山区为典型区,利用台站降水数据验证以上两区多卫星降水数据（TRMM）精度的基础上,借助TRMM数据分析了所选山区年降水梯度效应,并探讨了天山及祁连山最大降水高度带。结果表明,多卫星降水数据在天山和祁连山区精度较高,天山及祁连山年降水量都明显受到海拔影响,降水随海拔升高而增加,但天山降水与海拔正相关关系最好,南、北和西坡相关系数分别为0.90、0.81和0.58,多年平均降水直减率分别为11.0mm/100 m、6.3 mm/100 m、7.4 mm/100 m,最大降水高度带则分别位于海拔2 200-3 500 m和3 200-3 700 m和3 000m左右;祁连山东、中、西段降水随海拔有增加趋势,但降水梯度效应在祁连山东段明显高于祁连山中西段地区,梯度效应由东向西呈现递减趋势,其最大降水带主要分布在东段4 000-4 500 m的高山带。

毛乌素沙地沙柳灌丛降雨截留与树干茎流特征

通过对毛乌素沙地沙柳灌丛降雨截留量及树干茎流的实验观测,分析了降雨量和降雨强度对沙柳灌丛的降雨截留量、穿透雨量和树干茎流量的影响,并确定了截留量、穿透雨量和树干茎流量在降雨分配中的百分数。实验期间降雨总量为136.5 mm,沙柳灌丛的截留量、穿透雨量和树干茎流量分别为34.0、98.5和4.0 mm,占降雨量的百分比分别为24.9%、72.2%和2.9%。沙柳灌丛的降雨截留量、穿透雨量和树干茎流量与降雨量和10 min最大雨强之间均呈显著正相关,而截留量、穿透雨量占降雨量的百分比与降雨量之间呈显著的双曲线函数关系。

1998～2010年全球中低纬度降水时空特征分析

基于1998～2010年热带降雨测量(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星3B43资料在像元尺度进行Mann-Kendall非参数检验,计算Hurst指数,绘制降水"月历"与演化态势图谱。分析全球中低纬度降水时空特征,结果表明:全球中低纬度降水主要集中在夏季和冬初且各月降水的年际波动比较明显;全球中低纬度降水呈现由低纬向中纬递减的趋势,海洋降水明显多于陆地,海陆梯度特征显著;月尺度降水大部分地区为增加(或减少)但统计不显著的趋势,同时绝大部分地区具有显著的长程自相似性;12月份降水变化态势的空间差异明显强于其它月份,而3月份则最不明显;季节尺度98%以上的地区降水具有显著的长程自相似性,季节演化态势表现出极强的空间差异性。

基于小波变换的大安地区年降水量变化特征

基于小波分析的方法,对吉林省大安地区1959—2007年的年降水量序列的变化特征进行了分析。经分析表明,大安地区年降水量在其计算时域内各时间尺度分布不均匀,具有明显的局部化特征;其中4～6 a尺度主要发生在1959—1969年和1984年之后,10～12 a尺度主要发生在1965—1999年,20～25a尺度在整个计算时域内均有发生。不同时间尺度下,降水量偏多、偏少交替变化也不相同。此外,分析结果显示该地区年降水量具有4 a、10 a和21 a左右的主周期,其中4 a周期为第一主周期。

雷达测雨及其在水文中应用的回顾与展望

简要介绍了雷达测雨的基本原理 ,对雷达测雨误差及其产生的原因进行了详细分析 ,并探讨了减少测雨误差的可能措施。在介绍了英国、美国、长江中游雷达网业务系统和阜阳数字雷达测雨试验的基础上 ,讨论了雷达测雨在水文中应用的前景及发展方向。

基于FuncNN的海河流域GPM降水产品空间降尺度分析

针对星际降水产品低空间分辨率问题,文章以GPM_IMERG产品为降尺度目标,综合地面实测降水量及地形、NDVI和海陆位置数据,构建基于FuncNN算法的海河流域降尺度模型,将海河流域GPM数据提升至500m分辨率。结果表明:经降尺度后,GPM数据优化了空间细节表现力,不牺牲数值捕捉精度,相比于降尺度之前显著改进,GPM数据在海河流域具有可替代性。

南京市近53年气温和降水量特征分析

基于南京站1960-2012年月平均气温和月降水量资料,利用滑动平均、小波分解、Mann-Kendall检验、Mexican Hat小波变换和R/S分析,对年平均气温和年降水量进行趋势分析、突变检验、周期分析,并对其变化趋势做了预测。结果表明,南京市近53年年平均气温有明显上升趋势（显著性水平α=0.01）,在1996年左右发生突变,年平均气温存在16年的主周期,未来一段时间内气温将呈上升趋势;南京市近53年年降水量有增加趋势但不显著,近53年未发生突变,年降水量存在2年和18年的周期,未来一段时间内年降水量将呈增加趋势。

无定河流域降雨量空间变异性研究

运用地质统计学中的普通KRIGING方法 ,对 1 990～ 1 997年无定河流域 67个雨量站的年降雨量进行了插值及空间场变异分析。分析发现降雨量的频率分布符合对数正态分布 ,采用对数克立格方法为计算工具进行分析 ,结果显示实验半变异函数符合一般的球状模型。从获得的参数可知 ,1 990～ 1 997年期间 ,变程各不相同 ,甚至差异很大。 1 991年最小 ,为2 0 1 7km ,1 994年最大 ,为 68 65km ,说明了该年无定河流域的降雨量空间变化在所分析的时间序列中是最缓和的 ,这与 1 994年的变异系数最小也相吻合。同时各个年份计算结果均显示有块金值 ,说明在小于变程的空间尺度上仍然存在随机效应。最后运用克立格方法对该流域的部分区域降雨量进行了空间插值成图。

中国降水演变趋势诊断及其新事实

利用动态泰森多边形模型,计算评价了中国1951—2006年全国尺度及各区域尺度的月、季、汛期、年等时段的降水量,并分析了年、季、汛期等降水量的时空分布、区域特征及其年际年内(月、季)变化等基本规律;分析诊断了年、季、汛期降水量的演变趋势、突变趋势、震荡周期等特性;对比分析了长期(1961—2006年)、近期(1980—2006年)以及近期与前期(1961—1979年)降水量的变化特征及其空间变化分布。结果表明,中国近期年降水量在环渤海湾600 mm等值线有所南移,100°E以西地区年降水量普遍增多;内蒙古中西部、海河沿海、黄河中部、淮河北部近期降水量比前期偏少10%以上,嫩江中部、长江下游、闽南沿海、西藏中北部、新疆中西部则偏多10%以上,而塔里木河、伊犁河上游偏多达30%以上。

大尺度流域基于站点的降雨时空展布

降水是影响流域水循环最活跃的因素,其时空分布不均匀对流域产汇流的影响非常大,因此在进行流域水文模拟时,需要充分考虑到降雨的时空变异性。本文针对大尺度流域的特点,提出了一种日雨量的空间展布方法,该方法根据站点降雨量之间的相关系数选取参证站点,采用距离平方反比法把站点的日雨量插补到空间计算单元上去,或采用泰森多边形法插值。该方法计算结果和本次全国水资源规划的结果差别不大,说明插值方法比较可靠。由于大尺度流域雨量站点的布设比较稀疏,采用空间插值的方法生成计算单元降雨量值精度不好,本研究中提出了一个大于10mm的大强度日降雨的向下尺度化方法。首先建立了一个将日降雨分配成小时降雨量的雨强历时关系模型：然后根据黄河流域的特点,把全流域划分为五个大强度降雨区,分区对参数进行了率定：最后采用实测资料对模型进行了检验。本文提出的方法,在黄河流域水文模拟中进行了应用,由径流模拟结果看,效果令人满意。

我国黄土地区水窖的研究

水资源的缺乏使雨水集流工程的进行势在必行,水窖具有体积小、用材少,费用低、易保持水质等优点,因此在半干旱黄土地区应用非常广泛。本文对水窖的类型、结构、施工、现阶段存在的问题进行了深入系统的概述,并提出相关建议及对水窖的前景做出预测,目的是为今后的水窖研究工作提出了一定的研究方向。

青藏高原唐古拉山区降水观测误差修正分析

青藏高原由于降水观测点分布等原因一直是水文和气候研究的薄弱环节。2005年5～10月在青藏高原唐古拉山中部冬克玛底河流域进行连续的人工气象观测。观测期间根据不同降水类型和气温之间的相关关系，采用气温2．7℃为临界值对降水类型进行了划分，利用已有的T-200B型自动雨雪量计和普通雨量计的修正公式，并在日尺度基础上对降水进行了修正对比。经过修正，中游T-200B型雨量站全年降水量662．1mm；普通雨量计全年降水量为657．2mm；2005年修正后的降水量相比1993年观测到的降水量472mm增加了近200mm。结果表明在高寒山区降水观测，依据同步观测的气温划分降水类型，可以根据相关修正公式修正T-200B型自动雨雪量计和普通雨量计降水观测值。从而能够在高寒山区恶劣的自然环境自动连续准确的观测高寒区域的降水。

中国降水观测误差分析及其修正

在1980s乌鲁木齐河流域进行的降水误差观测试验结果基础上,依据我国726个气象站1951～2004年逐日观测资料,对降水的动力损失、微量降水以及湿润损失进行系统的修正,以期获得更准确的长系列降水资料,为区域乃至全球水热循环过程和水文学研究提供基础资料。修正结果表明,在大部分地区由风速作用引起的动力损失是主要的误差来源,但在降水较少的地区湿润和微量降水观测损失也起着重要作用,全国726个台站年降水修正量在8～740 mm之间,平均约125 mm,相应的修正幅度在5%～72%,平均约18%。从时间看,冬季修正系数大于夏季,但冬季修正量小于夏季;从空间分布看,西北地区年修正量一般小于50 mm,东南地区大于100 mm,总修正系数由西北向东南地区减少,其中西北地区大于30%,而西南地区小于20%,这一修正系数高于全球的11%左右的平均修正量。

1960～1997年新疆北部降水序列的趋势探测

利用非参数统计检验法(Mann-Kendall法)分析了新疆北部地区13个气象台站1961～1997近40年降水序列的趋势。因季节性差异,对1月、4月、7月、10月的降水序列也进行了分析。结果表明,1961～1997年新疆北部地区年降水序列大致存在增加的趋势,但不是很普遍;多数测站的年降水序列无趋势。以4月、10月为代表的春秋季降水量没有趋势存在;在少数测站以1月为代表的冬季降水序列出现了上升趋势,说明1961～1997年问新疆北部冬季降水量有一定量的增加;3个测站在以7月为代表的13个夏季降水序列中出现r上升趋势,还有一个测站出现了下降趋势,说明新疆北部地区夏季降水在1961～1997年问有少量的增加,并且降水变化趋势存在一定的地区差异。

玉米植株冠层截留分异特征及其影响因素

基于研究区实际降雨频率,采用人工模拟降雨法对玉米全生育期冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量进行测定,分析叶面积和降雨强度对玉米植株冠层截留分异特征的影响。结果表明:不同生育期,玉米冠层截留率平均为8.42%,茎秆流率平均为35.38%,穿透雨率平均为56.19%;不同降雨强度,玉米冠层截留率平均为7.53%,茎秆流率平均为26.79%,穿透雨率平均为65.68%。冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系,冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系,而穿透雨量与叶面积之间呈极显著线性负相关关系。

基于Co-kriging的呼伦贝尔市2018年降水量空间分布特征模拟及插值精度分析

因降水发生随机性强、连续性差,获得高精度、高时空分辨率的降水空间数据一直是地球科学等相关领域研究的难点和热点.内蒙古呼伦贝尔市地处温带半湿润、半干旱气候区,降水是该区域关键生态因子和稀缺资源,降水空间模拟具有重要意义.本研究根据该市16个国家气象站点2018年逐日降水数据,采用协同克里金(Co-kriging)法模拟了年、季降水量空间差异;根据125个检测站点降水量相对误差分析了空间插值精度及其影响因素.结果表明:①降水量空间差异有统计学意义,自东向西,年降水量由750 mm左右逐渐降低至220 mm左右,等降水量线延伸方向与大兴安岭走向基本一致,夏、秋季降水量空间分布与之相似;②降水量空间插值精度年大于季,夏、秋季大于冬、春季,年降水量预测值与实测值之比近于1(p<0.001),平均相对误差MRE较小(11.4%);③年降水量空间插值精度与降水频率呈正相关(p=0.023),与经度、海拔分别呈极显著正、负相关关系(p<0.001),与之相似,越向东,夏、秋季降水量空间插值精度越高,海拔越高,插值精度越低;降水量较少的季节(冬、春、秋季),降水空间插值精度受降水频率影响较大,且由Co-kriging模型导致的“平滑效应”明显;④通过Co-kriging插值法得到的年、夏季降水空间数据可靠,可供站点稀少的类似区域降水空间插值研究借鉴.