西南复杂山地农业气候要素空间插值方法比较

用反距离加权法、普通克里格法、薄盘光滑样条函数法三种空间插值方法,对西南地区复杂山地92个气象站点30 a(1971-2000年)的温度、降水和相对湿度月平均资料进行分辨率为1.0km×1.0km的空间插值,并进行了交叉验证和随机站点验证。结果表明:薄盘光滑样条函数法的插值精度最优,特别是温度和降水的效果尤其明显;对于三种插值方法,相对湿度的插值精度在夏季差异不明显。在样本数选取上,样本数的增加使温度和湿度的插值精度有较大提高,但对降水插值精度的影响不明显。

山西省逐日日平均气温插值方法适用性评估

利用ANUSPLIN软件,对2019年山西省国家级地面气象站(基准站、基本站、原一般站)和周边相邻省份的国家级地面气象站的逐日日平均气温数据,使用薄盘光滑样条法进行空间插值,并选取反距离权重法、普通克里金法2种常用的传统插值方法进行结果对比。研究表明,利用ANUSPLIN软件进行日平均气温空间插值,由于考虑了温度同海拔高度变化的关系,引入高程作为协变量,插值结果更符合气温随地势高低的变化规律,细节更突出;反距离权重法在插值过程中更容易产生“牛眼”现象;普通克里金法对于地势小范围高低变化的插值表面趋向于平滑,气温高低变化不明显。但3种插值方法对于台站密度较大的地带、山西中南部临运盆地一带的插值精度差异不大。同时,将利用3种插值方法得到的预测日平均气温数据,与由省级气象观测站实测小时数据计算得来的日平均气温数据进行对比分析,选用绝对误差、相对误差2个评价指标,结果同样表明,基于ANUSPLIN软件的空间插值方法得到的插值结果更为精准。

JFreeChart图形和高分辨气候曲面技术在Web网站上的应用

贵州地区地形地貌复杂、海拔高差较大、立体气候明显。旅游行业和地方政府部门迫切需要较高精度的立体气候分布数据,作为贵州旅游发展的科学依据。然而现有气象台站网空间分布不均、密度过小,而且呈现离散型分布等特点不能满足如旅游景区和景观尺度发展的需求。如何将插值计算出的高分辨气候数据以何种方式直观的展示给广大用户,并使相关部门和游客能够方便的查询具体旅游景点的气候情况(温度、湿度、风速和降水等),是我们需解决的问题。基于上述原因,本研究利用基于薄盘光滑样条函数插值法和GIS技术对贵州复杂喀斯特山地温度、相对湿度、风速和降水空间进行插值得到的1×1km栅格数据库,结合JFree Chart图形和GIS技术,将贵州的国家级和省、地州名胜风景区、保护区,以及各地的旅游景点和休闲度假山庄(初步统计全省有约400多处)的旅游气候条件(温度、湿度、风速和降水)生成直观的气候图形数据,通过Web网站(贵州农经网等网站)向全国发布。

横断山地区气候-植被区划

横断山地区是中国今后生态保护、清洁能源生产、川藏和滇藏铁路等重大基础设施工程建设的重要布局区.这里高山峡谷纵横,气候和植被分布区域性与垂直地带性显著,孕灾环境复杂,亟待开展横断山地区气候-植被区划,以便有效服务于农业生产与生态建设、山地灾害风险防范和重大工程建设等国家需求.为此,本文基于横断山地区最新划界成果,采用横断山地区及其周边122个气象站点1990~2019年气温、降水量、气压、日照时数、风速、相对湿度等地面观测数据和高精度土地覆被类型遥感反演数据,制定了适用于横断山地区高山峡谷复杂大地貌格局、气象站点稀少、气候和植被分异显著等综合自然地理特征的气候-植被区划方案,并将横断山地区划分为5个温度带、20个干湿区、55个植被小区.该气候-植被区划方案分别以日平均气温稳定通过10℃日数、年干燥度指数、主要植被类型作为划分温度带、干湿区、植被小区的主要指标,且以≥10℃积温、最冷月气温、最暖月气温等为辅助指标.与之前区划方案相比,本方案遴选并优化了适用于横断山地区复杂地形的薄盘光滑样条气候空间插值模型;结合地理探测器,科学厘定了存在争议的气候带(区)间区划指标阈值;提出逐步降尺度窗格划分法,以确定分区界线并降低了传统区划方法对主观性和经验性的过度依赖.此外,该方案充分考虑了横断山地区下垫面复杂、气候-植被分布类型急变的典型区域特征,并基于气候-植被区划指标空间分布特征,将高原温带和中亚热带间的气候急变带单独划分为山地亚热带.该区划方案将为横断山地区农业生产、生态保护、重大工程建设、防灾减灾救灾等社会经济活动提供有效的理论指导和科技支撑,并为下垫面复杂、区域差异显著、地面观测匮乏的全球高山峡谷区的气候-植被区划及其应用提供典型范例.