数据透视表在医院统计数据再分析中的应用

采用Excel的数据透视表功能,对某医院2004年第三季度头位顺产的住院天数及日均住院费用进行了分析,结果表明:头位顺产的平均住院天数为4.0d,日均费用为560.08元,随住院天数增加,日均费用降低。

基于文献数据再分析的中国城市面源污染规律研究

目前有关城市面源污染的研究多为分散的独立研究,缺乏对现有研究及监测数据成果的系统分析。在全面进行文献调研的基础上,整合从文献中提取的面源污染监测数据成果,综合识别全国范围典型城市下垫面的面源污染规律,并初步定量了城市面源污染对雨污合流制排水分区雨水径流污染的贡献率。数据资料覆盖中国中东部地区的37个市,监测对象包括屋面、道路和绿地等城市下垫面类型,考虑SS、COD、TN、NH3-N和TP共5种污染物指标。从总体特征分析的角度,除屋面TP和绿地NH3-N指标外,其他面源污染质量浓度均值均远超出国家V类水标准。对于不同下垫面的径流污染规律,SS、COD和TP指标在道路雨水径流污染中最为突出(均值分别为505.04、67.92、0.89 mg·L^−1),TN和NH3-N指标在屋面雨水径流污染中最为突出(均值分别为8.85mg·L^−1和6.43mg·L^−1),绿地雨水径流污染物质量浓度相对最低,但SS指标有较大的波动范围。在不同指标之间的相关关系方面,SS在道路下垫面中与其他指标存在较高的相关性(决定性系数约为0.50),而在屋面和绿地中与其他指标相关性较差。较分流制排水系统而言,雨污合流制排水系统的径流污染更加严重,其中生活污水对SS的贡献率较低,仅为17.19%,但对其他污染物的贡献较为明显,按照贡献率由高到低,依次为TP(84.45%)、NH3-N(79.06%)、COD(51.06%)和TN(40.81%)。研究成果系统反映了中国城市面源污染的主要特征,能够为城市面源污染控制研究提供基础数据与总体规律参考。

基于ERA5再分析数据的伊犁河流域干旱灾害风险评估与区划

依据ERA5再分析数据的分布特点,以0.25°×0.25°的网格为旱灾风险评估的基本单元,从危险性、脆弱性、易损性和防灾减灾能力4个方面选取12个指标,采用AHP-熵值法确定指标权重,对基础数据资料匮乏的伊犁河流域构建干旱灾害风险指数模型,进行干旱灾害风险评估与区划。结果表明,分时段校正后的ERA5再分析降水数据精度显著提高,可用于干旱灾害风险评估;次高、高危险性区域主要分布在研究区西北部和东北部,次高、高脆弱性区域主要分布在海拔较高的山区,次高、高易损性区域主要分布在伊宁市及周边地区,次高、高防灾减灾能力主要分布在研究区西北部,分别占研究区总面积的33.45%、31.04%、16.13%、15.09%;旱灾风险区划图显示,低、次低风险区主要分布在研究区西南部,次高、高风险区主要分布在研究区西北部,分别占研究区总面积的44.69%、22.53%。

基于ECMWF长时间序列再分析数据的县域冬小麦适宜播种期研究

[目的/意义]在全球气候变暖的大背景下,准确确定冬小麦的适宜播种期对于提高小麦产量、保障国家粮食安全具有重要意义。本研究旨在对县级镇在气候变暖长时间序列影响下冬小麦适宜播种期进行分析。[方法]本研究以山东省齐河县为研究区域,基于1997—2022年的欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)再分析数据,首先,采用温度阈值法确定稳定通过18、16、14和0℃终日的日期,并从不同小麦品种的适宜播种温度、不同日期播种至越冬前≥0℃的积温、适播期历年日平均气温等关键播期指标对冬小麦适宜播种期进行统计分析;其次,利用叶龄积温法对冬前壮苗所需合适积温的日期进行测算;最后,结合实际生产实践情况,确定气候变暖趋势下齐河县各乡镇冬小麦的适宜播种期。[结果和讨论]从小麦适宜播种温度、播种至小麦越冬停止生长0℃的积温等农业气象指标,以及考虑齐河县种植的冬小麦品种,得出齐河县冬小麦适宜播种期为10月3日—10月16日,最佳播种期为10月5日—10月13日。但具体年份的适播期还需要依据当年的具体情况灵活播种。[结论]研究结果证明了温度阈值法和叶龄积温法在确定冬小麦适宜播种期研究中的可行性,通过温度变化趋势可判断冷冬或暖冬,及时调整播种时间以提高小麦产量,减少温度过高或过低对冬小麦的影响。本研究不仅可以为齐河县冬小麦产量评估提供决策参考,还可以为科学安排农业生产提供重要的理论依据。

再分析数据在玛纳斯河径流模拟中适用性研究

气象数据是水文过程研究的关键因素,但是因为流域地形复杂,上游没有足够实测数据的气象站点,流域水文过程研究在较大程度上受到了限制。以玛纳斯河流域为研究区,研究对象选取CMFD、ERA5-Land和CFSR 3种再分析数据,构建基于物理过程的SWAT模型和基于数据驱动的AdaBoost模型,验证不同数据集在2种类型水文模型中径流模拟的适用性,选用纳什效率系数(NSE)和决定系数(R^(2))进行定量分析。结果表明:(1)数据集在AdaBoost模型中的表现要好于SWAT模型,各数据集和气象站NSE与R^(2)均有所提升,AdaBoost模型由于对输入数据的限制更少其更适用于资料缺乏地区。(2)验证期ERA5-Land在2种模型中拟合效果均为最好(ERA5-Land+SWAT:NSE=0.83,R^(2)=0.85;ERA5-Land+AdaBoost:NSE=0.87,R^(2)=0.87),再分析数据集ERA5-Land可为西北实测气象资料不足的干旱区径流模拟提供参考。

基于机器学习与再分析数据集的黄河水源涵养区蒸散发研究

蒸散发是水循环的关键要素,分析其变化特征有助于理解区域水资源的时空分布格局。黄河水源涵养区是黄河流域重要的生态功能区,对该区域的蒸散发变化特征进行研究并归因分析,有助于缓解黄河流域的水资源供需矛盾。基于机器学习与ERA5-land再分析数据集,探究黄河水源涵养区2000—2022年蒸散发时空变化特征及影响因素,利用驱动要素去趋势方法分析不同影响因素的作用区域。结果表明:(1)黄河水源涵养区蒸散发多年平均值分布区间为256.49—841.45 mm,空间分布特征为自东向西递减,整体呈增加趋势;(2)黄河水源涵养区蒸散发的主要影响因素是地表净太阳辐射、总降水量、相对湿度,不同子流域内的主导影响因素不同,主导影响因素与区域内的水热条件及下垫面状况有关;(3)ERA5-land再分析数据集有着较好的模拟精度,可以作为大空间尺度和长时间区间研究的数据来源,但是由于下垫面的复杂性,仍需要在研究区内开展适应性评估。

基于ERA5海浪再分析数据的风浪涌浪分离方法

为了探究和分析海浪中的主要成分,本文基于ERA5海浪再分析数据,依据能量因子分离风、涌浪的原理,研究了风、涌浪的平均波周期与风速的分布规律。利用最小二乘拟合方法,提出了一种分离风、涌浪的方法,并将其命名为TU方法。通过将TU方法与波龄方法进行比较分析,验证TU方法的可行性和可靠性。结果显示:在本文的研究区域中,TU方法与波龄方法识别风浪的正确率为98.57%和98.55%,TU方法与波龄方法识别涌浪的正确率为78.9%和65.1%,表明根据风速与平均波周期2个参数识别涌浪,TU方法效果比波龄方法更好。对高度计等缺少风向信息情况下分离风浪与涌浪有着重要的意义。

祁连山区再分析降水数据的适用性分析

利用2019-2020年祁连山区241个观测站的小时降水量数据,对MERRA2降水量数据在祁连山区的适用性进行评估.结果表明,研究区MERRA2降水量数据与观测降水量数据的平均偏差为-1.50~0.62 mm,依据MERRA2数据分析的降水量变化基本反映了祁连山区降水量的分布和变化特征.研究区内北坡地区MERRA2降水量的日均值为9.2 mm,平均偏差-0.65 mm,均方根误差0.50 mm;山脊地区MERRA2降水量的日均值为13.8 mm,平均偏差-0.80 mm,均方根误差0.63 mm;南坡地区MERRA2降水量的日均值为10.6 mm,平均偏差-0.61 mm,均方根误差0.37 mm.MERRA2降水量数据在整个祁连山区的平均偏差为-0.69 mm,相对观测值表现出低估,随着观测站点海拔的升高,MERRA2降水量数据的模拟和同化精度也随之下降.

基于CORS网数据的河南“7·20”特大暴雨期间大气水汽分布特征分析

河南“7·20”特大暴雨导致了严重的城市内涝和多起地质灾害。大气水汽是发生极端降雨的主要驱动力之一,分析“7·20”特大暴雨期间大气水汽的时空变化,有助于提高对降雨-水汽区域性作用机制的认识。利用河南CORS网中8个GNSS测站的观测数据,反演了暴雨前后(7月17—24日)时间分辨率为5 min的PWV数据,在此基础上与基于ERA-5再分析数据通过积分求得的PWV值进行了对比,并结合实际降雨量分析了暴雨期间水汽的时空分布特征。结果表明:GNSS-PWV的偏差和均方根误差分别为0.4、2.3 mm;暴雨前3 d内PWV值呈现快速上升趋势,并在暴雨前3 h达到最大值,在7月22日后逐渐减少到正常范围;GNSS-PWV的变化趋势与实际降雨过程基本符合。研究结果可为基于GNSS观测数据的实时全天候气象预警工作提供一定的理论基础。

基于再分析数据的全球海洋水体和热盐输运及其季节变化

全球海洋环流复杂,其产生的水体和热盐输运决定了各大洋物质和能量的再分配,并且对海气相互作用以及全球气候变化产生重要影响。本研究基于GLORYS12、GLORYS2V4、C-GLORS05、FOAM和ORAS5五种再分析资料对全球12个关键截面处的海洋水体和热盐输运进行了估算。平均计算结果显示,纬向积分的海洋经向盐量输运与经向体积输运的变化基本一致,这主要是由于海水盐度垂向变化较小,水体盐量输运与体积输运大小成比例。全球海洋在35°S附近呈现经向体积输运极值,其南向输运量接近10 Sv。由于海洋温度随深度增加迅速减小,且中下层较为稳定,因此海洋经向热量输运与上层海洋环流相关性更高。全球海洋在南北半球均呈现向极的经向热量输运,北半球中低纬度输运量在1.5~2.0PW,南半球中低纬度输运量在1.0 PW左右。N向热量输运横跨整个大西洋,南大西洋中低纬度输运量在0.3~1.0 PW,北大西洋中低纬度输运量在1.0~1.3 PW。与大洋经向输运相比,南大洋由于强劲的南极绕极流的E向流动,其纬向水体和热盐输运显著。计算结果显示,通过南大洋20°E、146°E截面以及德雷克海峡分别约有144.50、162.46和146.05 Sv的体积输运(对应5.10×10^(9)、5.74×10^(9)和5.15×10^(9)kg/s的盐量输运,以及1.27、2.28和1.58 PW的热量输运)。另外,海洋水体和热盐输运气候态月变化显示,各大洋水体和热盐经向输运均呈现较明显的季节变化,相较于体积和盐量输运,南大洋纬向热量输运季节变化最为显著。

4种再分析月降水数据在内蒙古地区的适用性分析

利用1981—2020年气象台站的实测降水数据,对CRA40、ERA5、JRA55和MERRA2这4种再分析月降水数据在内蒙古地区的降水分布特征,与实测降水的相关性和误差进行分析。结果表明:(1)内蒙古地区4种再分析降水数据的空间分布与台站降水基本一致,误差分析表明CRA40与MERRA2的数据质量较高,ERA5次之,而JRA55数据质量相对较差。(2)CRA40和MERRA2在1983—1986年存在明显的降水低估,ERA5在2005年之后的内蒙古中东部出现明显的降水低估,JRA55在115°E以东存在明显降水高估,在115°E以西则以降水低估为主。(3)4种再分析月降水数据的年内最大均方根误差和绝对误差均集中在6—8月,与台站降水相关系数的年内最小值均出现在7月,内蒙古夏季汛期是再分析降水误差产生的主要时段。

ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析数据气温和气压值在天山山区适用性分析

利用在天山山区海拔超过1 500 m的气象站的逐日气温和气压数据与同期经过水平方向和垂直方向插值后ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析数据进行回归分析,研究再分析数据在天山山区不同季节的适用性,并验证再分析数据偏差与气候区的一致性。结果表明:从整体上,ERA-Interim数据气压和气温的可信度优于NCEP/NCAR数据,但在局部存在差异。两套再分析数据的偏差与气候分区、高程和季节相关。中天山山区再分析数据气温偏差呈现暖偏差,而天山南坡呈现冷偏差。两套再分析数据的气温偏差在高山带呈现暖偏差,在中山带呈现冷偏差。春秋两季气温的偏差小于夏冬两季。气压的偏差在夏季低于其他三季。而偏差可能会导致以再分析数据为驱动的气候模式结果的偏差。

基于ERA-Interim再分析数据的南海波浪能资源评估

利用欧洲中期天气预报中心近37 a(1979年1月—2015年12月)ERA-interim高分辨率(0.125°×0.125°)波浪再分析数据,计算南海海域的波浪能流密度、有效波高、平均周期、有效波时等波浪能参数,分析南海海域的波浪能资源时空分布特征。研究表明:1)南海波浪能资源呈现明显的季节分布特征,冬季资源最丰富,秋季次之,夏季最贫乏;2)波浪能资源丰富区位于吕宋海峡—中南半岛东南海域一线,呈东北—西南走向,大值区为吕宋海峡附近海域,波浪能流密度高达16 kW/m;3)综合考虑能流密度、有效波时间、与大陆最近港口距离和岛礁面积,建议A(112.33°E,16.81°N)岛屿作为开发利用的首选。

三种再分析气温数据在浙江周边岛屿的适用性评估

由于海岛资料相对匮乏,对其气象条件的分析工作较为零散,对海岛气候分布特征尚缺乏清晰的认识。本文利用浙江及周边岛屿26个站点的观测资料,通过均值、标准差和相关系数等统计方法定量评估了NCEP/NCAR-Reanalysis 1(NCEP-1),ERA-Interim和JRA-55三种再分析气温数据在浙江周边海岛的可信度。结果表明:3种再分析数据均能够重现近地面气温的年循环特征,但再分析数据得到的冬季气温偏高,而在夏季,NCEP-1相对于其他2种再分析数据重构的气温显著偏低。从相关系数、标准偏差等多个统计指标来看,ERA-Interim再分析数据对浙江周边岛屿气温的再现能力较好。积温的分析结果表明,基于ERA-Interim计算的26个测站的平均积温和标准差分别为5 818和498℃,与实测5 728和324℃最为接近,JRA-55的平均积温偏差最大,NCEP-1标准差偏差最大。从26个测站积温的空间分布来看,基于ERA-Interim得到的积温空间分布基本上重现了浙江周边岛屿积温带受纬度和海陆分布影响的特征;JRA-55再分析数据次之,因三门健跳至岱山的部分海岛上积温比实测资料偏高,从而导致积温南北分布与实测不一致;而NCEP-1存在明显的偏差,在27°～28°N区积温偏低,在29°～30°N区积温却偏高,甚至超过了6 000℃,这使得根据NCEP-1得到的积温带南北分布与实测差别较大。整体而言,针对气温的分析研究,ERA-Interim再分析数据对浙江周边岛屿地区具有较好的适用性,可以作为地表温度的替代数据。

ERA5再分析数据适用性初步评估

利用山东省及周边地区10个站点的地面和高空观测资料对ERA5再分析资料的适用性进行了初步评估。结果表明:再分析的海平面气压和2 m温度与实况资料的相关性明显优于2 m相对湿度和10 m风场;高空温度和相对湿度在对流层中低层的适用性要好于高层,而位势高度和风场在中高层适用性较好;海平面气压再分析与实况的相关有着最明显的季节变化,2 m温度、2 m相对湿度和10 m风速则在部分站点有较明显的季节变化,而10 m风向的相关系数更多地表现出站点之间的差异,高空要素的适用性,季节和区域差异不明显。另外,对比发现,ERA5的适用性总体上要优于ERA-Interim再分析资料,地面和对流层低层的相对湿度、风场提高更为明显。

ECMWF再分析日降雨量与CMAP候降雨量在中国境内的数据整合

将中国境内 1 980～ 1 993年 ECMWF再分析日降雨量和美国环境预报中心 CMAP候降雨量按 1 6种方案整合后 ,再与实测资料做相关分析得出粗略的质量评估 ;并应用旋转主成分分析结合复变量莫莱特小波变换分析方法就其在东亚季风区的空间模态和不同频率下变化的时间序列得出具体的质量评估。结果表明 :由最好的整合资料算出的 6个旋转空间模态与实测资料比较除顺序有所改变外二者惊人地相似 ,不仅其 1 4a日均降雨量和标准偏差借助遥感候降雨量较再分析数据大有改进 (尤其在四川盆地 ) ,而且还保留了再分析日降雨量再现不同时间尺度下实测降雨量波动的能力。除周内波动有所不同外 ,与夏季风爆发和洪涝灾害关系密切的周际以上波动与实测资料大致相符或基本吻合。

5套再分析资料在阿勒泰地区风资源评估中的适用性研究

该文评估了5套再分析数据对阿勒泰地区风资源的模拟能力,并分析再分析资料在该区域长年代订正中的适用性问题。结果表明,不同再分析资料在阿勒泰地区的空间模拟存在差异,高分辨率的CFSv2、ERA5资料在空间模拟上更具优势,而JRA55、NCEP-DOE模式存在明显高估。季节上,除NCEP-DOE外,其余4套再分析数据均能模拟出阿勒泰地区风速的季节特性,且对冬季的模拟优于其他季节。在此基础上,以阿勒泰某风电场为例,分别以附近气象站和4套再分析数据作为长期测站,对测风塔数据进行代表年订正。订正结果表明,与参证气象站相比,ERA5和CFSv2数据与测风塔数据的相关性更好。在缺乏合适的气象站数据时,使用ERA5和CFSv2数据作为代表年订正的长期测站数据在阿勒泰地区具有可行性。

基于HYCOM再分析数据的浙江近海对台风“灿鸿”(2015)的响应研究

基于混合坐标海洋模型(HYbrid coordinate ocean model,HYCOM)再分析数据研究浙江近海对2015年第9号台风“灿鸿”的动力学和热力学响应,并利用卫星遥感的海表面温度(sea surface temperature,SST)数据验证了HYCOM再分析数据的合理性。结果显示,“灿鸿”在浙江近海引起了较强的近惯性运动,最大流速约为0.4 m/s。台风“灿鸿”引起的近惯性能量在300 m以深海域较强,其衰减的e折时间尺度约为4-12 d。“灿鸿”所引起的SST变化约-3--1℃,降温过程持续约7 d;同时在近岸海底引起了增温,最大温度变化幅度为10℃左右,持续时间也约为7 d(浙江近岸)。经过分析,本文认为近岸海底的增温是由台风引起的次级环流和台风引起的强混合共同导致的。

多种降水再分析数据在长江流域的适用性对比

为评估CMFD、MSWEP和ERA5这3种降水再分析数据在长江流域的适用性,基于长江流域1979~2016年226个地面气象站点逐日降水资料,运用定量评价指标和分类统计指标对3种降水再分析数据精度进行多尺度评估。结果表明:3种降水再分析数据中,ERA5在长江流域整体上呈现出高估现象;CMFD无论是对于日尺度、月尺度还是年尺度精度评估,都能较好地反映实际降水变化;对于不同量级降水探测能力方面,3种降水再分析数据总体上表现为CMFD>ERA5>MSWEP;CMFD以及MSWEP在汛期的表现要优于非汛期;ERA5虽高估各月降水,但其年内降水分布趋势与地面站点降水一致。总体而言,CMFD在长江流域的适用性要高于MSWEP以及ERA5。研究成果可为长江流域降水及水文模拟等相关研究选择可靠的降水再分析产品提供依据。

ERA-Interim和ERA5再分析数据在江苏区域的适用性对比研究

基于江苏省73个国家级自动气象观测站和3个高空探测站的观测数据,对比研究了ERA-Interim和ERA5两套再分析数据在江苏区域的适用性。结果表明:无论是地面气象要素还是高空气象要素,ERA5再分析数据的适用性均优于ERA-Interim再分析数据,特别是ERA5再分析数据中的2 m气温及2 m相对湿度相对于ERA-Interim再分析数据体现出系统性的改进,相关系数的提升超过0.4。两套数据的小时降水量与观测之间均存在相对较大的误差,在实际使用中需谨慎。ERA5再分析数据与观测数据在一致性及误差方面存在较为显著的时空变化特征,该数据在夏季的适用性低于其他季节,在空间上夏半年体现了明显的南北分布特征,与之对应,ERA-Interim再分析数据没有显著的时空分布特征。采用新一代的ERA5再分析数据对江苏区域的天气/气候进行研究/预报具有潜在的优势。