基于空间插值技术的西藏日照时数时空变化特征及其影响因素

为开发利用西藏地区太阳能资源,分析气候变化对日照时数的影响,本文运用多种相似系数评价空间插值模型,进而选用最优模型研究西藏日照时数的空间分布特征,并结合1971—2015年西藏及其周围地区共52个气象站点的日照时数,分析西藏日照时数的时间变化特征。结果表明:普通克里金(球面函数模型)的插值算法能较好地模拟西藏日照时数。西藏日照时数总体由东向西、由南向北呈现逐渐增加的变化趋势。西藏的年日照时数呈现下降趋势,异常年份主要出现在20世纪80年代。根据地形特征,对西藏喜马拉雅高山区、藏东高山深谷区、藏南山原湖盆谷地区和藏北高原区4个地区的日照时数研究表明,藏东高山深谷区的年日照时数有微弱的上升趋势,其余3个地区都呈下降趋势。这4个地区日照时数的季节变化为:春季藏北高原区的日照时数呈上升趋势;夏季4个地区日照时数都呈下降趋势;秋季除藏北高原区以外日照时数都呈上升趋势;冬季4个地区日照时数都呈上升趋势。通过分析4种气象因素对日照时数的影响,结果表明降水量的影响最大。

遥感数据的城市不透水面估算及增温效应

为了更精确地估算城市不透水面信息以及探索城市不透水面的增温效应,以合肥市为研究区,对landsat 8数据进行处理,使用单通道算法反演地表温度(LST).提出改进的归一化不透水面指数(MNDISI),使用该指数估计不透水面分布信息和不透水面盖度(ISC).将不透水面盖度进行划分,结合遥感数据和气象数据对不透水面的热环境效应加以研究,分析不透水面盖度变化所导致的地表温度和气温变化.结果表明,不透水面盖度与地表温度之间呈指数关系,与气温之间呈线性关系.地表温度和气温随着不透水面盖度的增加而升高.当某区域内的不透水面盖度在43%时,区域内不透水面增温效应和其他地物的降温效应达到动态平衡.

西藏日太阳总辐射估算模型的优化与时间尺度效应

根据2012～2014年拉萨站点的日太阳辐射观测数据,对3种日太阳总辐射估算模型(左大康、Prescoff和王炳忠等提出的估算模型)的估算结果和实际观测结果进行误差检验分析,结果表明:3种模型都通过了显著性检验,其平均绝对误差(MAE)分别为6.17 MJ/(m^2·d)、6.42 MJ/(m^2·d)和12.31 MJ/(m^2·d),均方根误差(RMSE)分别为1.60 MJ/(m^2·d)、1.65 MJ/(m^2·d)和2.78 MJ/(m^2·d),表明利用地理位置信息和日照时数的左大康估算模型对拉萨日太阳总辐射的估算效果优于Prescoff和王炳忠估算模型。利用左大康估算模型分别估算得到2015年拉萨、那曲和葛尔地区的日太阳总辐射值,并进行模型验证。通过分析拉萨1971～2015年的太阳总辐射变化和周期性特征,研究日太阳总辐射估算模型的时间尺度效应。按照11年和四季两种不同的时间尺度,利用线性回归法对日太阳总辐射估算结果和实际观测结果进行误差和相关性分析,得到经验参数a和b的值与时间尺度有一定关系。11年和四季两种时间尺度除夏季以外,其他时间拟合模型的精度均得到了提高。通过线性回归法得出45年的西藏日太阳总辐射优化估算模型,该模型估算日太阳总辐射的误差小于左大康模型,估算精度较高。

1980—2019年新乡市极端气温时空变化特征

根据1980—2019年新乡市8个站点的逐日最高、最低气温资料,采用线性倾向率、空间插值方法、Morlet复数小波和M-K突变检验等方法,分析新乡市极端气温时空变化特征。结果表明:新乡市极端最高气温、极端最低气温、暖夜、暖日、夏日和热夜共6种气温指数呈上升趋势,而冷夜、冷日、冰日和霜日共4种气温指数呈下降趋势;新乡市极端气温指数中有9种指数存在周期性,其中夏日和冰日分别存在4 a和2 a的全域性周期;通过M-K突变分析得出,有6种极端气温指数存在突变,其中相对指数的突变主要发生在20世纪末和21世纪初,绝对指数的突变主要发生在20世纪末;通过分析各极端气温指数之间的相关性可知,暖夜与热夜的关系最为密切;在空间分布上,各极端气温指数差异性较大,其中冷日和冰日呈由东南向西北降低,暖夜和热夜呈东西高、中部低的分布特点;新乡市极端最低气温和冰日在空间上存在上升和下降两种变化趋势。

黄淮地区触发对流天气的干线特征

利用高空和地面观测、欧洲中期预报中心再分析资料(ERA5)以及卫星云图,统计2010—2019年4—9月我国黄淮地区触发对流天气的干线特征。结果表明:干线主要出现在山东德州附近和豫北周边地区,多呈准西北—东南向和准东北—西南向;长度集中在100~200 km,宽度在50~100 km;多出现在14:00(北京时,下同)或17:00;多发生在高空冷涡形势下,低层多有切变线(或辐合线)配合,地面多位于入海高压后部。地面气象要素统计显示:干线干侧温度较湿侧偏高1.9℃,湿侧露点温度较干侧偏高6.8℃,干线两侧温度梯度为—2.7℃·(100 km)^(-1),露点温度梯度为10.1℃·(100 km)^(-1),比湿梯度为5.9 g·kg^(-1)·(100 km)^(-1)。探空参数统计结果表明:干线湿侧大气可降水量略高于干侧,925 hPa,850 hPa和700 hPa湿侧比湿均大于干侧;对流有效位能湿侧平均值远大于干侧;干线两侧700 hPa,850 hPa与500 hPa温度差非常接近,即黄淮地区干线两侧对流有效位能的显著差异主要由干线两侧低层水汽条件差异造成,干线两侧条件不稳定度大致相当。

作物生长模拟模型的参数敏感性分析

对小麦作物模型WOFOST(world food studies)的参数进行辨析,并利用OAT(one-at-a-time)分析方法对WOFOST模型的作物和土壤参数进行敏感性分析,同时对小麦生长模拟结果进行解析。结果表明,从出苗到开花的积温(TSUM1)、根干物质分配系数(FRTB)、储存器官的同物质转换效率(CVO)、茎的同化物转换效率(CVS)、初始发展阶段因子(DVSI)、在35℃时叶的生命周期(SPAN)、生育期的比叶面积(SLATB)参数的相对敏感度都大于0.5,表现为强敏感性,对模型模拟结果影响较大。基于不同产量指标和不同生产水平条件下对WOFOST模型影响较大的参数基本一致,其相对敏感度差异不大。小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)的模拟结果表明,小麦从播种到开花的时间为137 d,而从开花到成熟的时间为66 d,与实际情况基本吻合。本研究结果可为WOFOST模型的应用和模型调参提供依据。