用于区域气候模式的地形指数空间尺度转换效果分析.pdf
对GIS中尺度和尺度转换的理解与分析
基于尺度的这些分类 ,尺度 问题 主要 的研 究领域有 :格局的识别 ;对 观察 到
1 . 引言
近年来在地理学研究中 ,尺度问题是一个热点问题 ,已经被 U C G I S 列在地理 信 息科学未来研究 的十大优 先领域。大量 的研究事实证 明 ,研究对象格局与过程 的发生 、时空分布 、 相互耦 合等特性都是尺度依存 的。因此 ,只有在连续 的尺度 序列上对其考察 和研 究 ,才能把握它们 的内在规律 。若只是在某一特定 范围内 , 由于科学认知水平 ,财力 ,时间、经历等方面 的限制 ,很多研究只能是离散化 的, 单一尺度 的。这 就使 得尺度大小 的选择 ,向下 或向上转换过程的研究成 为了必要 环节 。虽然尺度 问题一度得到科研者 的关 注 ,但在其定义 、类型 、域界 定、模 式 转换与技术等方 面却存在着一些歧义和 片面的认识 。实际研究 中主要 表现在 以下 几个方 面:尺度 选择不当 ,不能准备 的反 映研究对象的科学本质 。盲 目的进 行尺 度转换 。有意无 意的忽视研究结果 的尺度性 ,没有明确说 明研究结果 在哪个 尺度 上产生或有效 。在各个分支学科采用 的时间和空间尺度范 围不 同,在成果的表述 和理解 时经 常引起歧义 ,特别是在跨学科 研究 日益强化 的情形下 ,更 加剧了综合
效 应 进 行 了分 析 。
关键 词 :尺 度 ;尺 度 转 换 ;尺 度 效 应
该密度 函数在变量一致 的前提下 ,考虑 了相邻 区域的影响。平滑条件是通过要求 每个 网格单元 的数值接近它周 围4 个邻 近网格单元 的平均 值达到最小化估 计表面 曲率 的 目的。其他 的平 滑条件根据应用 的类型而定 。
区域气候模式对我国中、东部夏季气候的数值模拟
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2期
廉丽姝等 :区域气候模式对我 国中、东部夏季气候 的数值 模拟
1 6 5
围的西风带范 围偏大 、偏南 ,而与暖空气活动密切 相
关 的副热带高压则强度偏 弱 ,整个位势高度场 的值低
区域气候模式对我 国中、东部夏季气候 的数值模拟
廉 丽姝 一 , 束炯
( 1 . 华东 师范 大学 地理 信息科 学 教育部 重 点实验 室, 城市气 候 与大气 环境 研究 所 ,上海 2 0 0 0 6 2
2 .曲阜师范大学资源与规划学院,山东 曲阜 2 7 3 1 6 5 )
地刻画 出具有特殊地形和 陆面特征 的区域气候特征 。
收稿 日期 :2 0 0 5 — 1 1 - 0 2  ̄修 订 日期 :2 0 0 6 - 0 2 — 2 0
基金项 目:国家 自然科学基金 ( 4 0 1 7 1 0 8 8) ;上海市环境保护科学技术发展基金 ( 沪环科 O 5 . 1 3) 共同资助 作者简介:廉丽妹 ( 1 9 6 3 . ) ,女 。北京人 ,副教授 ,在读博士生 。主要从事区域气候变化及其影响研究。E - ma i l :U s h 8 2 1 0 @1 6 3 . t o m
的区域气候和其它 自然环境的具体特点 ,因而着重研
究区域气候模拟 的方案就显得非 常重要 了。 2 0 世纪9 0 年代 以来区域气候模式得 到迅速发展 。 其中, 由D i c k i n s o n和 G i o r g i 等在 P S U / N C A R的 MM4
模式 和 N C AR 的全球谱模式 ( C C M1 )的基础上 ,发 展的 R e g C M( 1 9 8 9年 ) 得到 了广泛的应 用。区域气候 模式具有较 高的时、空分 辨率 ,能够对 多种不 同尺度
空间尺度转换与跨尺度信息链接区域生态水文模拟研究空间尺度转换方法综述
Eco-hydrological M odelin g
W U Jianghua
1, 2
,ZHAO Pengxiang
5
1, 4*
,Nigel Roulet
6
1, 2, 3* *
,
Jonathan Seaquist ,PENG Changhui
(1.Departm ent of Geography,McGill University,Montreal,Quebec H 3A2K6 ,Canada ; 2.Global Environm ental and Clim ate Change Centre(GEC 3), Quebec H 3A 2K6 ,Canada ; 3.McGill School of Environm ent,McGill University,Montreal Quebec,Canada ;
4. College of Forestry,Northwest A & F University,Yangling 712100 , China; 5.Departm ent of Physical Geography & Ecosystem s Analysis, Lund University, S lvegatan 12 , 223 62 , Lund , Sweden; 6.Institut des Sciences de L ' environnem ent,Université du Qué bec Montré al,Montré al H 3C 3P8 , Canada )
23 ]
1 Introdution
The issue of scale in environm ental processes has received considerable attention over the past tw o decades by ecologists, hydrologists, clim atologists, geophysicsts and other environm ental scientist s[
气候模拟模型的使用方法与精度评估
气候模拟模型的使用方法与精度评估气候模拟模型是为了更好地理解和预测地球气候系统的运行而开发的工具。
它们是基于物理、化学和生物过程的数学方程集,模拟大气、陆地和海洋的相互作用以及它们在不同时间和空间尺度上的变化。
正确使用气候模拟模型,对于理解气候变化的原因、预测未来气候变化以及制定相应的适应策略至关重要。
在本文中,我们将介绍气候模拟模型的使用方法以及精度评估的重要性。
首先,我们将讨论气候模拟模型的使用方法。
使用气候模拟模型需要从以下几个方面入手:1. 数据准备:准备模型所需的输入数据。
这些数据包括大气参数、地球表面数据和海洋参数等。
对于模拟未来气候变化,还需要设置不同的情景和排放情况,以模拟不同的发展路径。
2. 模型配置:将模型配置到适当的时间和空间尺度上。
选择适当的模拟区域和时间段,以符合特定的研究需求。
根据研究的目标和问题,可以选择全球、区域或局部的模拟。
3. 运行模型:在准备好输入数据和模型配置后,可以开始运行模型。
模型通常需要在高性能计算机上运行,并且计算时间可能会非常长。
运行模型后,可以获得预测的气候变量如温度、降雨量、风速等的时空分布。
4. 结果分析:分析模拟结果以获得相关信息。
可以通过比较模拟结果与观测数据来评估模型的性能。
此外,还可以对模拟结果进行统计分析、趋势分析和模拟结果的差异性分析等,以获得更全面的理解。
其次,我们将探讨气候模拟模型的精度评估。
精度评估是确保模型质量和可靠性的重要步骤,可以帮助我们了解模拟结果的可信度和适用性。
以下是一些常用的精度评估方法:1. 观测数据对比:将模拟结果与观测数据进行比较。
可以通过比较气温、降雨量等变量的时空分布以及气候特征的统计指标来评估模型的准确性。
如果模拟结果能够较好地匹配观测数据,那么模型的性能将得到认可。
2. 验证技术:使用独立的数据集对模型进行验证。
将观测数据和模拟结果对比,解决过度拟合和样本偏差等问题。
可以使用拆分时间段或者不同区域的观测数据进行验证,以验证模型的适用性。
统计学中的空间统计方法
统计学中的空间统计方法统计学是一门研究收集、整理、分析和解释数据的学科。
空间统计方法是统计学中的一个重要分支,它研究的是以地理区域为基础的数据模式和变异性。
本文将介绍几种常用的空间统计方法,并探讨它们在实际应用中的价值和局限性。
一、克里金插值法克里金插值法是一种用于空间数据插值和预测的统计方法。
它基于克里金理论,通过建立空间半变函数模型,将已知的观测点上的值插值到未知点上,从而推断未知地点的属性值。
克里金插值法在地质勘探、环境监测等领域得到广泛应用。
克里金插值法的优点是能够根据空间位置的接近程度进行权重分配,更加准确地估计未知点的属性值。
然而,克里金插值法也存在着一些局限性,如对数据的空间平稳性要求较高,对异常值敏感等。
二、空间自相关分析空间自相关分析是用于研究空间数据的相关性和空间依赖性的统计方法。
它通过计算空间邻近点之间的相关系数,来评估数据的空间分布模式。
常用的空间自相关指标包括莫兰指数和地理加权回归。
空间自相关分析可以帮助我们了解数据的空间趋势和空间集聚情况。
例如,在城市规划中,通过空间自相关分析可以确定某个特定区域的人口密度是否呈现出明显的空间集聚效应。
然而,空间自相关分析也需要注意空间尺度的选择和数据的平稳性等问题。
三、地形指数分析地形指数分析是一种基于地形数据的统计方法,用于表征地表形态特征和地理过程。
常用的地形指数包括高程指数、坡度指数和流量指数等。
地形指数分析能够提供关于地貌特征和水文过程的定量信息。
例如,通过高程指数可以判断区域的地势起伏程度,有助于土地利用规划和资源管理。
然而,地形指数分析也存在着对数据分辨率和精度要求较高的限制。
四、空间回归分析空间回归分析是一种用于建立空间数据之间关系的统计方法。
它将经典的回归模型拓展到空间领域,考虑了空间位置之间的相互影响。
常用的空间回归模型包括空间滞后模型和空间误差模型。
空间回归分析可以帮助我们理解空间数据之间的因果关系和空间影响。
例如,在经济学中,通过空间回归分析可以评估不同地区经济发展与邻近地区的相关性,为区域发展制定相关政策提供参考。
关于区域土地利用变化指数模型方法的讨论
4变化的空间形式分析及其指数
4.1热点地区分析与动态度 这里的动态度特指目前常用的综台土地利用动态度m*。动态度指数综合考虑了研究 时段内土地利用类型问的转移,着眼于变化的过程而非变化的结果,其意义在于反映区 域土地利用变化的剧烈程度,便于在不同空问尺度上找出上地利用变化的热点区域。动 态度指数的最初计算公式为式(4a1:
3变化方向分析及其指数
3.1地类间的转移分析与转移矩阵 转移矩阵可全面而又具体地刻画区域七地利用变化的结构特征与各用地类型变化的 方向。该方法来源丁系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述,为国际、国内所常 用【5】。转移矩阵的数学形式为:
Sl
L
S12 S22
S13…Sh S23…Sh
S21 sM
sⅪs"…sh Sd…S。
The
classification
of the indices concerning land
u*change
analysis
塑堕堕圭塞回壑
.塑羞塑塾
鎏塑堡等望角孽罂 测资源数量、质量
的蛮仙.目的一县 地类变化的方向;
表现资源的变化
盖磊茔蠢器臂袭耋化
区域差异
奎盏翥用程度综合指数
相对变化率
揭示变化的方向
区域土地利崩程度变化上地利用程度变化综合指数 地类M的面积转移 转移矩阵
苁鑫篷酶篇釜磊祟 透视变化的空间形式蠢罴蠢差的去向或来源翥耄耋化的流向6分比
角度透视变化的空 麦花晶圣葡籍局 ;霞_重萋矗?案涮藉征话裂 问形式。 依据指数模型方法的上述特点,本文将在资源的变化、变化的方向、变化的空间形 式等目的框架下,首先将这些主要来源于地图数据分析的指数模型方法归为三类(表1), 然后按类型分别对各种指数及其模型算法进行阐述与讨论,并提出相应的应用建议。
区域气候模式CWRF对我国极端温度时空变化的模拟评估
刘旗洋, 乔枫雪, 朱奕婷, 等. 2021. 区域气候模式CWRF 对我国极端温度时空变化的模拟评估[J]. 气候与环境研究, 26(3): 333−350. LIU Qiyang, QIAO Fengxue, ZHU Yiting, et al. 2021. Evaluation of the Spatio–Temporal Variations of Extreme Temperature Simulations in China Based on the Regional Climate –Weather Research and Forecasting Model [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 26 (3): 333−350.doi:10.3878/j.issn.1006-9585.2021.20116区域气候模式CWRF 对我国极端温度时空变化的模拟评估刘旗洋 1, 2 乔枫雪1, 2, 3 朱奕婷 1, 2 梁信忠4, 5, 6 柳雨佳 1, 2 张焓 4 王瑞71 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室,上海 2002412 华东师范大学地理科学学院,上海 2002413 崇明生态研究所,上海 2000624 南京信息工程大学大气科学学院,南京 2100445 马里兰大学帕克分校大气与海洋科学系 美国6 马里兰大学地球系统科学跨学科中心 美国7 上海中心气象台,上海 200030摘 要 基于中国均一化气温数据集CN05.1的观测数据,结合暖昼指数(TX90)、冷昼指数(TX10)、暖夜指数(TN90)、冷夜指数(TN10)、暖日持续指数(WSDI )和冷日持续指数(CSDI )6个极端温度指数,从气候平均、概率分布、年际变率和年际趋势方面,系统评估区域气候模式(Climate–Weather Research and Forecasting model, CWRF )对1980~2015年间我国极端温度指数区域分布和年际变化的模拟能力,为改进并利用模式研究我国未来区域极端温度的预测提供科学依据。
RegCM3对21世纪中国区域气候变化的高分辨率模拟
RegCM3对21世纪中国区域气候变化的高分辨率模拟的报告,
600字
本文采用RegCM3(区域气候模式3)以20 km的高分辨率模
拟21世纪中国的区域气候变化。
RegCM3是基于NCAR-
CAM4模式改编而成,具有优异的预测准确性。
在此模拟测试中,预测时间跨度从2000 - 2100年,步长为10年,模拟范围
覆盖中国大部分地区。
可得到的结果显示,21世纪中国的气候变化正在呈现出
持续变暖的趋势。
从2000年到2100年,平均温度将上升2.64摄氏度,最大升幅将达到4.45摄氏度,历年降水量也会有轻
微的波动。
在2000 - 2100研究期间,模型预测大陆总体上一
直保持干燥,其中不少地区还将面临严重的干旱现象。
同时,21世纪中国也将面临着持续增加的极端气候事件,特别是暴雨、洪水和龙卷风。
具体来看,21世纪中国的极端气候事件将表现出以下特点:一方面,温度的升高会降低空气的湿度,从而使降水更容易蒸发;另一方面,当温度变化较大时,极端事件会更加明显,例如暴雨、洪水和龙卷风等,这些都会给人们的生活带来不小的困难。
综上所述,21世纪中国的气候变化趋势可以从RegCM3
模拟中得到清晰的证据,随着温度的持续升高,21世纪中国
将会发生更多极端气候事件,而这些极端气候事件将给中国社会造成不小的影响。
中国区域土地利用变化和农业活动对区域气候影响的数值模拟研究
中国区域土地利用变化和农业活动对区域气候影响的数值模拟研究陆地与大气在各种时空尺度发生着复杂的相互作用,调节着界面上的能量、物质和动量交换,从而对气候产生重要影响。
在人类活动和气候变化的双重胁迫下,中国近30年来的土地利用在不同时空尺度上都发生了很大变化。
中国是世界上灌溉面积最大的国家,而华北平原是中国灌溉面积最大的区域。
中国西北降水稀少,水资源短缺,严重制约了当地农业的发展,而地膜覆盖可以有效抑制土壤的蒸发,保持土壤湿度,在西北的应用前景较好。
中国区域这些典型的下垫面变化,通过陆气相互作用,必将对区域气候产生不可忽略的影响。
目前土地利用变化对区域气候影响的数值模拟多关注的是单一土地利用类型的变化,且没有考虑次网格尺度的信息;模式中的灌溉方案还不够完善;有关地膜覆盖农田对区域气候影响的研究还没有。
本论文首先分别利用历史三期(1990年、2000年、2010年)土地利用数据和植被覆盖度数据来驱动区域气候模式WRF(陆面模块选用Noah),系统模拟研究了中国土地利用和植被覆盖度变化对区域气候的影响。
进而在WRF耦合的Noah-MP 陆面模块中引入新的动态灌溉方案,并以此模拟研究了华北平原灌溉对区域气候的影响,所引入的新方案考虑了灌溉与地下水的耦合过程以及灌溉对植被的影响作用。
最后在耦合模式WRF/Noah中引入动态灌溉方案的基础上,将地膜参数化方案引入该模式,分别设计考虑和不考虑地膜覆盖的试验,研究了西北干旱半干旱区地膜覆盖农田对区域气候的影响。
主要研究结果和结论如下:(1)在土地利用试验中,地表反照率、叶面积指数、城市地表的不透水性、低空云量等影响地表能量及分配,导致土地利用变化对中国部分区域的夏季潜热、感热和地面气温等陆面物理量的影响显著,其中,反照率和低空云量主要影响地表净辐射,叶面积指数和城市地表的不透水性主要影响潜热,进而触发气温的变化。
土地利用变化对冬季地表能量的影响主要通过反照率的变化实现,反照率受冰雪影响较大,如西藏南部。
气象模型在区域气候变化研究中的应用
气象模型在区域气候变化研究中的应用在当今全球气候变化的大背景下,深入理解和预测区域气候变化对于制定有效的应对策略、保障社会可持续发展具有至关重要的意义。
气象模型作为研究气候变化的重要工具,在区域气候变化研究中发挥着不可或缺的作用。
气象模型是基于物理、化学和动力学原理,通过计算机模拟来再现大气环流、降水、温度等气象要素变化的数学模型。
这些模型能够整合大量的观测数据和理论知识,帮助我们更好地理解气候系统的复杂行为。
在区域气候变化研究中,气象模型的应用非常广泛。
首先,它们可以用于重现过去的气候变化。
通过输入历史时期的各种气候条件和环境因素,模型能够模拟出当时的气候状况,并与实际的观测数据进行对比验证。
这有助于我们了解气候系统的演变规律,以及不同因素对气候变化的影响。
其次,气象模型能够预测未来的区域气候变化趋势。
考虑到不同的温室气体排放情景、土地利用变化等因素,模型可以预估未来几十年甚至上百年内区域气候的可能变化。
这对于制定长期的发展规划、基础设施建设以及应对气候变化的政策具有重要的指导意义。
例如,对于农业生产来说,准确的区域气候预测可以帮助农民合理安排种植时间和作物种类,以适应气候变化带来的影响。
在水资源管理方面,模型能够预测降水和蒸发的变化,为水资源的合理分配和水利设施的规划提供依据。
然而,气象模型在区域气候变化研究中也面临着一些挑战和局限性。
一方面,由于气候系统的复杂性和不确定性,模型在参数化和物理过程的描述上仍然存在一定的误差。
比如,对于一些小尺度的天气现象,如局部的暴雨、强对流等,模型的模拟能力还有待提高。
另一方面,模型的分辨率也会影响其对区域气候变化的模拟精度。
较高的分辨率能够更精细地刻画区域的地形、海陆分布等特征,但同时也会大大增加计算量和数据需求。
为了提高气象模型在区域气候变化研究中的应用效果,科学家们采取了一系列措施。
不断改进模型的物理过程和参数化方案,使其更接近真实的气候系统。
同时,结合多种观测数据,如卫星遥感、地面观测站等,对模型进行校验和优化,提高模拟的准确性。
区域气候模拟能力评价指标及预测模型
区域气候模拟能力评价指标及预测模型随着全球气候变化的加剧,对区域气候模拟能力进行评价和预测变得越来越重要。
区域气候模拟能力评价指标及预测模型的研究可以帮助我们更好地理解和应对气候变化的影响,为制定可持续发展战略和应对气候风险提供科学依据。
一、区域气候模拟能力评价指标区域气候模拟能力评价指标是衡量一个地区对气候变化适应的能力和应对气候风险的能力的指标体系。
下面介绍一些常用的指标:1. 平均温度和降水量变化趋势:通过分析过去几十年的气象数据,可以统计出区域平均温度和降水量的变化趋势。
这可以反映出区域对气候变化的适应能力。
2. 自然灾害频率和强度:自然灾害经常受气候变化的影响,所以对自然灾害频率和强度进行评估也是评价一个区域气候模拟能力的重要指标之一。
3. 生态系统的健康状况:生态系统的健康状况可以影响一个地区的气候调节能力和抵御气候风险的能力。
评估生态系统的健康状况可以采用净生产力、物种多样性和植被覆盖率等指标。
4. 社会经济指标:区域的经济发展水平、社会基础设施的完善程度、教育水平和医疗保障等社会经济指标也可以用来评估一个地区的气候模拟能力。
以上只是一些常用的评价指标,实际评价中可以根据具体的需要进行选择和修改。
二、区域气候模拟能力预测模型针对区域气候模拟能力的预测,可以利用一些数学模型和统计方法。
下面介绍一些常用的预测模型:1. 气候模型:气候模型是基于物理原理和气候系统的运行规律来预测未来气候变化的模型。
这些模型可以通过建立气候系统的方程组来模拟地球的气候变化,并预测未来的气候状态。
2. 统计模型:统计模型是基于历史气象数据和其他相关数据来建立数学模型,通过统计分析和预测方法来预测未来的气候变化。
常用的统计模型包括回归分析、时间序列分析和人工神经网络等。
3. 气候指标模型:气候指标模型是利用已有的气候指标数据来建立数学模型,通过分析不同气候指标之间的关系来预测未来的气候变化。
这些模型可以用于评估一个地区对气候变化的适应能力。
《2024年统计降尺度法对未来区域气候变化情景预估的研究进展》范文
《统计降尺度法对未来区域气候变化情景预估的研究进展》篇一一、引言气候变化作为当今全球关注的重要问题,对地区经济、生态以及社会稳定造成了深远的影响。
面对日益频繁的气候变化现象,学者们积极探索了多种气候模型进行预测与评估。
统计降尺度法作为一种有效的区域气候变化情景预估手段,正逐渐受到研究者的广泛关注。
本文旨在梳理统计降尺度法在预测未来区域气候变化方面的研究进展,并对其潜在应用与未来发展方向进行探讨。
二、统计降尺度法概述统计降尺度法是一种将全球或粗分辨率的气候模型数据转化为高分辨率的、针对特定区域的统计预测方法。
该方法通过分析气候变量间的统计关系,将大尺度的气候信息转化为小尺度的区域气候变化信息,为区域气候研究提供重要的数据支持。
三、统计降尺度法的研究进展(一)方法与技术发展随着计算机技术的进步和大数据时代的到来,统计降尺度法在方法和技术上得到了显著发展。
现代统计降尺度法不仅考虑了气候变量的空间分布,还引入了地形、植被、土地利用等地理因素,提高了预测的准确性。
此外,机器学习、人工智能等新技术的应用,使得统计降尺度法在处理复杂气候数据时更加高效和准确。
(二)应用领域拓展统计降尺度法在应用领域得到了广泛拓展。
学者们利用该方法对不同地区的降水、温度、风速等气候要素进行了深入研究,为农业、水资源管理、城市规划等领域提供了重要的决策支持。
同时,统计降尺度法还被应用于极端气候事件的预测和研究,如暴雨、洪涝、干旱等,为防范和应对气候变化提供了科学依据。
四、未来区域气候变化情景预估基于统计降尺度法,学者们对未来区域气候变化情景进行了预估。
研究显示,随着全球气候变暖,未来区域气候变化将呈现出更加复杂和多变的趋势。
降水、温度等气候要素将发生显著变化,对地区生态、农业、水资源等产生深远影响。
此外,极端气候事件的发生频率和强度也可能增加,给地区社会经济发展带来挑战。
五、潜在应用与挑战统计降尺度法在区域气候变化研究中的应用具有广阔的前景。
气候模式的精度评价与改进
气候模式的精度评价与改进气候变化是当今全球面临的最大挑战之一。
了解和预测气候变化对于制定适应和减轻其影响的政策至关重要。
气候模式是评估和预测气候变化的重要工具之一。
然而,模拟气候系统是一项非常复杂的任务,涉及到地球大气、海洋、陆地和冰盖等各种相互作用的复杂过程。
评价气候模式的精度是确保其可靠性和有效性的关键。
传统上,气候模式的评价主要基于观测数据与模拟结果的对比。
然而,由于观测数据的不完全性和不确定性,以及气候系统的复杂性,这种简单的对比方法并不能完全反映气候模式的真实精度。
为了更准确地评估气候模式的精度,科学家们还开展了多种基于统计和物理原理的评估方法。
其中之一是通过比较模式对气候系统主要驱动因素的响应与观测数据的驱动因素响应来验证模拟结果。
例如,气候模式中的温室气体浓度、太阳辐射或地球表面的变化与观测数据进行对比。
这种方法可以提供更全面和定量的评估模式的准确性。
此外,科学家们还发展了一种名为“模型交互比较项目”(Model Intercomparison Project,简称MIP)的方法来评估和改进气候模式的精度。
MIP通过将全球领先的气候模式应用于相同的气候驱动场景来进行模型间比较和评估。
这种方法可以揭示不同模式之间的差异和潜在的不确定性,并提供改进模式的有益线索。
MIP还促进了模式之间的交流和合作,提高了模式评估的透明度和可靠性。
尽管这些评估方法和项目在改进气候模式的精度方面已经取得了一定的成果,但仍然存在一些挑战和限制。
首先,由于气候系统的复杂性,模式评估是一个非常困难和耗时的过程,需要对多个变量和过程进行综合分析。
其次,由于地球上的气象观测网的不完善性和时间跨度的限制,观测数据的可靠性和代表性也存在一定的局限性。
此外,气候模式的评价也面临着不确定性和统计技术的挑战。
为了进一步改进气候模式的精度评价,科学家们正在积极探索新的方法和技术。
例如,利用遥感数据和卫星观测来补充地面观测数据的不足。
模拟气候数据分析报告(3篇)
第1篇一、引言随着全球气候变化问题的日益严峻,准确预测未来气候趋势对于制定合理的气候政策、适应措施以及减缓措施具有重要意义。
本报告基于模拟气候数据,对区域气候变化的趋势、特征及其可能的影响进行分析,旨在为相关决策提供科学依据。
二、数据来源与方法1. 数据来源本报告所使用的模拟气候数据来源于全球气候模型(GCMs)的输出结果。
这些模型由多个研究机构开发,如美国国家航空航天局(NASA)、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)等。
数据涵盖了20世纪中叶至21世纪中叶的多个时间段,包括地表温度、降水、风速等气候要素。
2. 研究方法本研究采用以下方法对模拟气候数据进行处理和分析:(1)趋势分析:通过计算气候要素的时间序列变化趋势,分析其长期变化趋势。
(2)相关性分析:分析气候要素之间的相互关系,探讨其相互作用机制。
(3)情景分析:基于不同温室气体排放情景,预测未来气候变化的可能趋势。
(4)影响评估:评估气候变化对农业、水资源、生态系统等的影响。
三、结果与分析1. 温度变化趋势根据模拟数据,区域地表温度呈现出明显的上升趋势。
20世纪中叶以来,地表温度平均上升了约1.5℃。
在未来,随着温室气体排放的增加,地表温度将继续上升,预计21世纪末地表温度将上升2℃至4℃。
2. 降水变化趋势区域降水量变化呈现出明显的区域差异性。
部分地区的降水量将增加,而另一些地区则可能减少。
总体来看,未来降水量将呈现出增加的趋势,但地区间的差异将加剧。
3. 风速变化趋势模拟数据显示,风速在21世纪将呈现波动性变化。
部分地区风速将增加,而部分地区则可能减少。
风速的变化将对农业、能源、交通运输等领域产生重要影响。
4. 气候要素相关性分析地表温度与降水量、风速等气候要素之间存在一定的相关性。
地表温度的升高将导致降水量增加,风速变化则与地表温度和降水量的变化密切相关。
5. 情景分析基于不同温室气体排放情景,模拟结果显示,高排放情景下,区域气候变化的幅度将更大,速度也将更快。
数值模拟在区域气候变化预测中的应用
数值模拟在区域气候变化预测中的应用一、引言随着城市化进程的加速和人口的持续增长,气候变化已经成为全球关注的焦点,而数值模拟是目前预测气候变化的重要手段之一。
数值模拟是利用数学、物理或化学等原理和方法对复杂系统进行分析和模拟,以获得相应的预测结果。
本文将从数值模拟在区域气候变化预测中的应用角度进行深入探讨。
二、区域气候变化预测基本原理区域气候变化预测是指对一定区域内的气象和气候状况进行预测,它是通过搜集、整理并分析一定时期内的气象数据和气候资料,再运用气候学、数值预报模型、数值模拟方法和数据统计等手段,对该地区未来气候变化趋势和特征进行科学预测。
数值模拟是区域气候变化预测中的重要手段之一,其基本原理是利用计算机和现代物理学、数学、化学等相关科学技术,将大气的各个因素转化为数学公式或方程,根据这些方程进行运算,并输出气象要素及其变化规律所构成的图表。
数值模拟的本质在于模拟未来的气象和气候状况,其预测结果可用于指导社会决策、防范自然灾害、推动气象科学的发展,也可为人们生活、生产和科学研究带来便利。
三、数值模拟在区域气候变化预测中的应用1. 数值模拟的应用范围随着数值模拟技术的发展和完善,它已经成为气象和气候预测中的重要手段之一。
其应用范围十分广泛,可以用于全球气候变化预测、区域气候和天气预报、气候模拟研究、农业、灾害预防等领域。
2. 数值模拟的优点数值模拟具有以下几个优点:(1)提高气象预报的准确度和精度。
数值模拟可以对大气各要素进行全面分析,从而能够对未来的气象和气候变化进行有针对性的预测和分析。
(2)提高模型的可靠性和稳定性。
数值模拟可以对不同频率的气象数据进行分析,综合以往的气象和气候记录,再进行模拟和计算,从而提高模型的可靠性和稳定性,减小预测误差。
(3)提高社会决策的科学性和合理性。
数值模拟可为社会决策提供科学依据,以预防自然灾害、规划城市建设和决定农业生产等方面提供支持。
3. 数值模拟面临的挑战虽然数值模拟在区域气候变化预测中的应用前景广阔,但是仍面临一些挑战,例如:(1)具体模型的选择。
用于区域气候模式的地形指数空间尺度转换效果分析.pdf
度框架 ! 研究了地形 离 散 化 和 地 形 信 息 平 滑 损 失 分 别对地形指数变化 的 影 响 程 度 ! 分 析 了 地 形 指 数 在 ! # #和! # # #+ 栅格尺度上的统 计相关 性 ! 探讨 了 区 域尺度和全球尺度下地形指数尺度转换的差异 6
尺度水文 模 型 ’ 区 域 气 候 模 式 和 全 球 气 候 模 式 中 6 另外 ! 搭载于美国奋进号 航 天 飞 机 的 8 波 段 ’g 波 " 段 系统干涉雷达获得了% 约! 的a k # #+$ I F< & W *< % ! $& $ 数据 " 即a 这 两种精 度 的数 据 恰 恰处 在 6 I F< & % 大 尺度 的区域气 候模式或 全球 气候 模 式 与中 小 尺度 的流域模式的衔 接 位 置 ! 因 此 定 量 分 析 由 这 两 种 分 辨率的 W *< 计算 获 取 的 地 形 特 征 之 间 的 差 异 及 相 关 性 成 为地形参数在区 域气 候模式 或 全 球气 候 模 式 中进行尺度匹配的关键
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地理空间数据的尺度转换_胡云锋
现代卫星遥感和模型模拟技术的发展、天地一 体化理念的提出以及多学科领域研究的交叉融合, 进一步促进了地理空间数据尺度转换的发展。由于 数据来源、数据依附单元不同,许多数据( 如地面监 测台站数据、经济社会统计数据、环境流行病学调查
数据、自然灾害监测数据等) 在与传统的空间型自 然地理和资源环境背景数据相结合时,为形成统一 协调的数据模型和知识,需要开展数据整合、数据融 合、数据同化等工作。这些工作均涉及了尺度转换 过程。因此,开展地理空间数据的尺度转换是数据 同化和学科交叉融合的客观要求。 2. 2 尺度转换的基本理论
重正化理论: 通过粗视化过程将一个具有较多 自由度的系统粗视化为具有较少自由度的系统。基 于重正化理论发展的重正化法是生态地理学领域的 重要尺度推绎方法[36]。
混沌理论: 混沌性是指确定性规律决定下系统 表现出的一种类似随机性的行为。基于混沌理论建 立混沌模型,可以模拟降尺度过程中分配权重的变 化规律,从而得出降尺度转换后的变量值[32]。混沌 理论与混沌模型为水文学的降尺度分析提供了理论 与方法依据。 2. 3 尺度转换的主要方法和技术
尺度研究涉及多个方面: 尺度概念,尺度覆盖, 尺度标准化,尺度效应,尺度域与尺度阈值甄别,尺 度转换,尺 度 分 析 与 多 尺 度 建 模 等[6,9]。 地 理 空 间 数据的尺度转换是将空间数据从一个空间尺度转换 到另一个空间尺度。按照转换的方向,可分为尺度 上推与尺度下推。尺度上推是指将小尺度的信息推 绎到大尺度上的过程,意味着将客观的认识趋向宏 观; 尺度下推是指将大尺度上的信息推绎到小尺度
不同空间尺度DEM坡度转换图谱分析
第25卷 第1期华侨大学学报(自然科学版)V ol.25 N o.1 2004年1月Journal of Huaqiao University(Natural Science)Jan.2004 文章编号 100025013(2004)0120079204不同空间尺度DEM坡度转换图谱分析陈 燕① 汤国安② 齐清文①(①中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;②西北大学城市资源学系,陕西西安710069)摘要 从地理学的宏观与实际需求的角度出发,选择代表黄土高原典型地貌类型(黄土丘陵沟壑区、破碎塬区、梁峁区)的3个样区作为试验区.试验以1∶10000高精度地形图的5m空间分辨率DE M(数字高程模型)所提取的地面坡度为准值,运用GIS、数理统计和比较分析等方法,研究基于1∶50000地形图的25m空间分辨率DE M所提取地面坡度的误差特征与纠正方法.文中应用地学信息图谱的理论和方法,经过反复实验、分析,找到一个精度较理想的,可适用于黄土高原不同地貌类型的坡度转换图谱.同时,利用它实现对基于1∶50000地形图的25m空间分辨率DE M提取地面坡度统计值的误差纠正,为其应用精度提供参考标准和依据.此外,它也可以为各类DE M的适用性、应用精度的科学估算,以及有关标准的制定,提供科学依据.关键词 DE M,地面坡度,信息图谱,地理学中图分类号 P283.7文献标识码 A数字高程模型(Digital E levation M odel,DE M)是区域地面高程的数字表示,也是赖以进行地形分析的核心数据〔1〕.目前,我国已基本完成基于1∶50000地形图的DE M建设.但是,对于从不同地形复杂度、不同空间分辨率及不同比例尺的DE M提取地面坡度〔2〕.的精度研究,却几乎与坡度及DE M在各领域的广泛应用严重脱节.1∶50000地形图因自身的制图综合和DE M生产过程中产生的误差〔3〕,使得基于1∶50 000地形图的25m空间分辨率DE M,对实际地面的描述和模拟产生了极大的误差.利用DE M提取的地面坡度,势必会使栅格单元内的实际地形复杂度及坡度组成均一化.特别是黄土丘陵沟壑沟壑纵横、地形破碎、谷深坡陡,坡度变化急的特点被极大的平缓化.由此提取出来的坡度,是无法真实的反映实地地形地貌.这也为这一地区的水土保持、土地利用规划等各方面工作,带来极大的干扰和困难〔4〕.不同的地貌类型选择何等DE M比例尺、何等级别的DE M空间分辨率,才能达到某项预定的分析应用结果,是当前迫切需要解决的问题.因此,在国家地形数据库广泛投入使用的同时,加紧从DE M提取地面坡度的精度研究,探求误差纠正方法〔5〕.由此得到不同地形条件下的不同空间分辨率、不同比例尺DE M提取坡度图谱〔6〕,实现误差纠正.这是十分必要的.1 研究基础与技术路线1.1 试验样区与数据源本次试验选择了3个代表黄土高原典型地貌类型的样区.(1)韭园沟样区.位于陕西省绥德县无定河中游左岸,属于典型的黄土丘陵沟壑区代表流域,总面积100km2.样区平均比降为1.15%,沟壑密度为5.34km・km-2,海拔为820~1180m.(2)长武样区.位于咸阳地区西北角,地形属破碎塬区,塬高、沟深、坡陡,沟壑密度为1.26km・km-2,海拔900~1200m.(3)延安样区.位于陕北黄土高原中 收稿日期 2003207211 作者简介 陈 燕(19762),女,博士研究生.主要从事遥感应用、数字高程模型及地学信息图谱的研究.E2mail: chenyan@ 基金项目 国家自然科学基金资助项目(49971065);中国科学院知识创新工程领域前沿基金资助项目(CXI OG2D001201)部,地形属于黄土高原梁峁区,丘陵起伏,梁峁相间,相对切割深度120~220m ,海拔860~1525m 〔7〕.本次研究所需的基于1∶50000地形图的DE M 数据,来源于目前已完成的覆盖全国的DE M 数据库,图1 工作流程图其空间分辨率为25m ×25m.基于1∶10000地形图的DE M 数据是按照国家标准和操作规范,通过扫描矢量化1∶10000地形图等高线,利用线性内插法建立起来的高精度DE M ,其空间分辨率为5m ×5m.这两种DE M 建立过程中的原始地形图图廓点,都经过精密的几何坐标纠正,保证图廓点的准确套合,但受到大地坐标的控制.这些处理保证了最后两种DE M 的配准套合〔1〕.1.2 试验流程与技术要点1.2.1 试验流程 试验工作流程,如图1所示.1.2.2 试验步骤与技术要点 (1)坡度提取.地面坡度一般定义为地表水平面,与实际地形表面之间的正切值.目前,利用DE M 提取地面坡度的算法有四块法、空间矢量分析法、拟合曲面法和直接解法.经分析证明,拟合曲面法是解决坡度的最佳方法.拟合曲面法一般采用二次曲面,即3×3窗口,每个窗口中心为一个高程点.本次研究应用的ARC/I NFO 地理信息系统软件平台,是Bor 2rough 提出的窗口微分分析法(曲面拟合法).即坡度的计算是在3×3个DE M 格网窗口中进行.窗口在DE M 数据矩阵中连续移动后,完成整幅图的计算工作〔8〕.即坡度tg P =[(a z /a x )2+(a z /a y )2]1/2,式中,a z /a x ,a z /a y 一般采用二阶差分方法计算.图2所示的格网,对于(i ,j )点有a z /a x =(Z j ,(j -1)-Z i ,(j-1))/2δx ,a z /a y =(Z (i -1),j -Z (i -1),j )/2δy .其中,δx ,δy 为格网结点在X ,Y 方向上的间隔.(2)坡度数据复合统计.如图3所示,对于每个空间分辨率为25m ,以1∶50000地形图为基础的DE M 来说,每个格网必然对应着5×5个空间分辨率为5m ,并以1∶10000地形图为基础的DE M 格网.为保证两种不同空间分辨率的DE M 提取的地面坡度之间的对应相关分析,首先对25m 空间分辨率的DE M 重采样,栅格大小为5m.然后,分别求算不同分辨率DE M 的地面坡度并求整坡度.将求整后的两种不同分辨率DE M 的坡度栅格数据层面叠加,查看其I NFO 表.分别统计在不同坡度级的条件下,1∶50000数字坡度模型,用其对应1∶10000数字坡度模型的栅格统计值〔4〕.图2 DE M 分析窗口 图3 两种DE M 栅格对应关系本研究采用水土保持工作普遍采用的临界坡度分级标准,并将其作为基本的分级方案.结合研究特点进行分级延伸,共分为9个等级.分别是0°~3°,3°~5°,5°~8°,8°~15°,15°~25°,25°~35°,35°~45°,45°~60°,60°~90°.按此分级标准,分别对由5m 和25m 的空间分辨率DE M 提取的地面坡度进行分级处理,获得分级化的栅格数字坡度模型.利用软件对数据进行相关回归及统计分析,最终得到不同空间分辨率DE M 的坡度转换图谱〔9〕.2 本实验结果与分析211 实验结果本次研究3个样区的坡度转换图谱,如图4所示.图中,k 为栅格占总数的百分比,p 为坡度分级.(1)在0°~3°级内,韭园沟与延安样区主要集中在0°~3°,5°~25°级内,以0°~3°级为最高;长武样区全部在0°~8°级内,以5°~8°级为最高.(2)在3°~5°级内,韭园沟样区主要集中在5°~35°级内,其中以15°~25°级为最高;长武样区主要集中在0°~8°级内,以5°~8°级为最高.延安样区在0°~3°,5°~25°级内,以15°~25°级为最高.(3)在5°~8°级内,韭园沟样区主要集中在8°~35°级内,以15°~25°级为最高;长武样区集中在0°~15°级内,以5°~8°级为最高;延安样区在0°~3°,8°~35°级内,以15°~25°级为最高.08 华侨大学学报(自然科学版) 2004年(4)在8°~15°级内,韭园沟样区与延安样区主要集中在8°~35°级内,以15°~25°级为最高;长武样区均配在0°~25°级内,以5°~8°级为最高.(5)在15°~25°级内,韭园沟样区与延安样区主要集中在8°~35°级内;长武样区均分配在5°~45°级内,以15°~25°级为最高.(6)在25°~35°级内,韭园沟样区与延安样区主要集中在15°~45°级内.长武样区主要分配在15°~60°级内,以15°~25°级为最高.(7)在35°~45°,45°~60°级内,韭园沟样区、延安样区与长武样区均集中在15°~60°级内,以35°~45°级为最高.(a )韭园沟样区(b )长武样区(c )延安样区图4 坡度转换图谱212 坡度转换图谱的应用2.2.1 坡度转换图谱的适用范围 观察韭园沟、长武、延安样区得到的坡度转换图谱,可以发现不同地貌类型的样区所.其得到的坡度转换图谱的特征,差别较大.因此,该图谱具有地域性的特点.同一地貌类型的DE M 坡度转换应选用相同的坡度转换图谱,不可以互相取代.同时,坡度转换图谱的建立是基于大量采样点的统计数据得到的,只能适用于较大区域的坡度纠正,而不应当应用于单一的DE M 栅格内的坡度纠正.2.2.2 坡度转换图谱的使用方法 首先从国家基础空间数据库中得到目标区域这是基于1∶50000地形图的25m 空间分辨率DE M.利用GIS 软件提取DE M 的地面坡度,循水土保持工作普遍采用的临界坡度分级标准对提取的坡度进行的分级.它可以得到1∶50000DE M 的各个级别坡度的面积,或者占该区域总面积的百分比.然后,利用坡度转换图谱对每一级别进行转换,即按照坡度转换图谱中各列对应的1∶10000DE M 的各坡度级别的百分比,进行转换与计算.基于1∶50000DE M 提取的地面坡度按每一级别转换完后,将转换后得到的坡度按1∶10000的坡度分级级别分别相加,最终得到地面坡度在各个级别分布的面积或在整个区域分布的百分比.它比较真实地反映实际地面坡度的分布情况.蔡家沟与赵家沟,均为黄河水利委员会重点实验区韭园沟流域的支沟.通过对基于1∶50000地形图25m 空间分辨率的DE M ,以及基于1∶10000地形图5m 空间分辨率DE M 提取地面坡度分析.同时,按水保工作普遍采用的方法分级,利用坡度转换图谱对1∶50000DE M 提取的地面坡度进行精度纠正.这样,可以将得到的结果18第1期 陈 燕等:不同空间尺度DE M 坡度转换图谱分析 28 华侨大学学报(自然科学版) 2004年与分级后的1∶10000DE M提取的地面坡度相比较,所得到的误差纠正率(η),如表1所示1从表可以发现,坡度转换图谱具有非常理想的纠正效果.表中,平均纠正率 η是按1∶50000DE M提取的.即其各级别的坡度占流域总面积的百分比赋权重,各级别的纠正率η与权重相乘加和得到的.表1 坡度转换图谱纠正效果表(%)区域η0°~3°η3°~5°η5°~8°η8°~15°η15°~25°η25°~35°η35°~45°η45°~60° η蔡家沟82.4186.6394.6796.9995.7997.8999.4084.6496.38赵家沟84.5173.7698.0295.2599.1796.6099.7073.0096.913 结束语本次研究仅限于黄土高原区的地貌类型.因此,还需在此基础上对其它的地貌类型进行研究.要找出不同地貌类型下的坡度转换图谱的共性与差异所在,为以后更深入的研究和应用打好良好的基础.参 考 文 献1 Bolstad P V,S towe T.An evaluation of DE M accuracy:E levation,slope,and Aspect[J].Photogrammetric Engineering and Re2 m ote Sensing,1994,60(11):1327~13322 Carter J.The effect of data precision on the calculation of slope and aspect using gridded DE Ms[J].Cartographica,1992,29(1): 22~343 G ao J.Res olution and accuracy of terrain representation by grid DE Ms at a micro2scale[J].G eographical In formation Science, 1997,11(2):199~2124 T ang G.A research on the accuracy of digital elevation m odels[M].Beijing:Science Press,2000.1~2215 Skidm ore A K.A com paris on of techniques for calculating gradient and aspect from a gridded digital elevation m odel[J].Int.J.G eographical In formation Systems,1989,3(4):323~3346 李志林,朱 庆.数字高程模型[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000.1~347 汤国安,杨勤科,张 勇.不同比例尺DE M提取地面坡度的精度研究[J].水土保持通报,2001,21(1):53~568 陈述彭,岳天祥,励惠国.地学信息图谱研究极其应用[J].地理研究,2000,19(4):337~3439 蒋定生.黄土高原水土流失与治理模式[M].北京:中国水利水电出版社,1997.10~15Analysis of Slope Change Atlas Dra wing from DigitalE levation Models of Different Spatial ScalesChen Y an① T ang Duo′an② Qi Qingwen①(①Inst.of G eograph.Sci.&Natural Res ource Res.,CAS,100101,Beijing,China;②Dept.of Urban&Res ources,N orthwest Univ.,710069,X i′an,China)Abstract From the view point of geography and the demand of practical application,area of ravine and area of kalaclastic plateau and area of rigid of loess hills are chosen to represent typical land forms of loess plateau.By adopting the ground slope drawing from high ac2 curacy digital elevation m odel(DE M)based on1∶10000relief map with5m spatial res olution as criterion,and by using ground instru2 mentation and mathematical statistics and com parative analysis as methods,a study is made on the error character and correction method of the ground slope drawing from DE M based on1∶50000relief map with25m spatial res olution.By applying theory and method of G eu2in fo2T UPU,the authors have found a slope change atlas with fairly ideal accuracy for the use of different land forms of loess plateau after repeated experiment and analysis and verification.This slope change T UPU realizes error correction of statistical values of ground slope drawing from DE M based on1∶50000relief map with25m s oatial res olution.I t provides its application accuracy with reference standard and basis.I t als o provides the rough calculation of serviceability and application accuracy of all kinds of DE MS as well as the formulation of relevent standards with scientific basis.K eyw ords digital elevation m odel(DE M),slope,in formation T UPU,geography。
区域气候模式RegCM_NCC对华北冬季气温和降水的预报评估
区域气候模式RegCM_NCC对华北冬季气温和降水的预报评估施洪波;张英娟【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2014(042)006【摘要】利用国家气候中心全球海气耦合模式CGCM_NCC的输出结果驱动区域气候模式RegCM_NCC对华北地区1991-2010年冬季气温和降水进行了数值回报试验,并采用国家气候中心的业务预报评分(P)等5个评估参数对模式的回报结果进行了评估分析.结果表明:RegCM_NCC回报的华北地区20年冬季气温的P评分多年平均值为70.4分,其中大部分年份平均气温的P评分在60分以上,80分以上的有11年,11年的预报相对于随机预报和气候预报有正技巧;20年冬季降水的P 评分多年平均值为66.3分,13年冬季降水的P评分在60分以上,在80分以上的有5年,8年的预报相对于随机预报有正技巧,有11年的预报相对于气候预报有正技巧.冬季Nino3.4区海温距平为负和东大两洋-俄罗斯西部型遥相关指数为负,均有利于回报的华北冬季气温P评分提高.【总页数】5页(P1023-1027)【作者】施洪波;张英娟【作者单位】北京市气候中心,北京100089;北京市气候中心,北京100089【正文语种】中文【相关文献】1.区域气候模式对我国冬春季气温和降水预报评估 [J], 孙林海;艾税秀;宋文玲;刘一鸣2.华北地区夏季降水模拟研究:区域气候模式性能评估 [J], 闫冠华;李泽椿3.区域气候模式REMO对中国气温和降水模拟能力的评估 [J], 徐经纬;徐敏;蒋熹;ArmelleReca C.Remedio;Dmitry V.Sein;Nikolav Koldunov;Daniela Jacob4.区域气候模式对中国夏季平均气温和降水的评估分析 [J], 孙林海;刘一鸣5.区域气候模式RegCM_NCC在华东地区的业务应用(Ⅰ):2007/2008年冬季业务预报及回报试验 [J], 陈伯民;杨雅薇;董广涛;刘一鸣;王在志;吴统文因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
中国区域气候的GCM与RCM模拟结果的对比分析的开题报告
中国区域气候的GCM与RCM模拟结果的对比分析的开题报告一、选题背景气候变化是近年来全球性的热门话题,也是影响社会经济发展和人类生存环境的重要问题之一。
中国是一个幅员辽阔的国家,区域气候差异非常明显。
由于中国国土跨越中、高纬度,地形地貌复杂,气候类型丰富,模拟中国区域气候变化趋势具有重要的现实意义。
目前,全球气候模型(GCM)是预测气候变化趋势的主要工具,可提供全球范围内的长期气候预测。
但是,GCM的空间分辨率有限,难以对中国这样地形地貌复杂的大陆进行精细模拟。
因此,需要使用区域气候模型(RCM)来对中国区域气候变化进行模拟。
和GCM比较,RCM的空间分辨率更高、模拟效果更精细,可模拟出更准确的区域气候变化趋势。
本文旨在比较GCM和RCM模拟的中国区域气候变化趋势,为中国区域气候变化研究提供参考。
二、选题目的通过比较GCM和RCM模拟的中国区域气候变化趋势,全面分析二者的差异和优缺点,为中国区域气候变化的研究提供更加准确的结果和更好的数据支持,旨在促进气候变化的应对和发展中国区域气候变化研究。
三、选题意义1. 中国区域气候变化对中国经济和社会的影响相对较大。
了解中国区域气候变化的趋势变化具有重要意义。
2. 近年来,全球气候变化已经成为全球热门话题,气候变化影响的研究也日益受到人们的重视。
本研究将得出有关中国区域气候变化的最新研究成果,具有一定的学术价值。
3. 气候变化对人们生活的影响及其预测是现实问题。
本研究结果具有一定的应用价值,可为气候变化研究提供新的思路和方法。
四、选题内容1. 梳理前人在区域气候模型和全球气候模型领域的研究成果。
2. 选取合适的气候指标,比较GCM和RCM模拟的中国区域气候变化趋势。
3. 分析GCM和RCM模拟结果的差异和原因。
4. 对比分析GCM和RCM模拟结果的优缺点,并提出优化建议。
五、研究方法1. 收集和梳理国内外有关区域气候模型和全球气候模型的研究成果。
确定比较GCM和RCM模拟的气候指标。
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" 其中 ! # # #+ 由原始 ! # #+ 重采样得到 ! 新 ! # #+ 由 ! # # #+ 双线性内插得到 $ " $陡峭地形特征的祁连山脉的不同 W $中 等 地 形 特 征 的 黄 土 , N *< 计算出的地形指数空间分布图及地形指数差 值 分 布 图 (" $平坦地形特征的渭河平原的不同 W 高原的不同 W 4 *< 计算出的地形指数空间分布图及地形指数差值分布图 (" *< 计算出 的地形指数空间分布图及地形指数差值分布图
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对流动累 积分配 中的有 效 等高 线 长度 进
%! 分析与讨论
%& $!( 种典型特征地形的离散化及平滑影响 b , . . , 7 [等将 W *< 空间分 辨 率 的 变 化 对 地 形 特 征 产生的影响归结为# 同一地表被离散为不同数量
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# # " & # ) & ! ? 收稿 !$ # # " & # ? & # ) 收修改稿 !$
! $ 批准号 # $ ! 中国科学院 + 百人计划 , 择优支持项目 " 批准号 #( 和 $ # # " 8 A ) # # ’ # $ $ # # ! 8 A % # D ) # ) & # ’ ? ) D % ! " 国家重点基础研究发展计划项目 " 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候 环境重点实验室开放基金资助项目 & # M & + , . 3 > H . , 7 3 $ "6 4 H + !! ] !" "*
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" 卷 ! 第 # 期 !$ % % "年#月 !第!
图 %! 由原始 $ ; ;?($ ; ; ;?( 新 $ ; ;? 三种不同 8 :+ 计算出的陡峭 * 中等 * 平坦 三种典型地形特征的地形指数空间分布图及地形指数差值分布图
摘要 !! 基于 # 的区域气候模式尺度框架 ! 探讨了地形离散和地形平滑分别对地形指数尺 6 ’ p R # 6 ’ p 度变化的影响程度 ( 分析了地形指数在 ! # #和! # # #+ 栅格尺度上的统计相关性 ! 并给出了两者在尺 度上的转换关系 ( 在此基础上 ! 阐述了区域尺度和全球尺度下地形指数尺度转换的差异 6该研究提高 了地形信息在大尺度水文模型中的适用能力 ! 实现了区域气候模式中陆面过程的地形参数精细定量化 及其时空模拟尺度的转换匹配 6 关键词 !! 地形指数 ! 区域气候模式 !8 :+! 尺度转换 !! 地形是一个非 常 重 要 的 陆 面 特 征 因 子 ! 它 控 制 !& ! 是 气 温’ 降 水’ 土 着流 域 中 水 的 流 向 和 流 速 % 壤 ’ 植被等空间 异 质 性 分 布 的 主 导 因 素 6地 形 指 数 是 流 域 径流源面积和地 下水 水位空 间 分 布特 征 的 近 似表征
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的 栅 格 造 成 地 形 离 散 化 的 影 响( 以 及 使 用 粗 糙 W *< 引 起 地 形 细 节 信 息 丢 失 的 地 形 平 滑 影 响 6 根据地形离 散 平 滑 理 论 ! 本 研 究 中 ! # # #+ 与 原 始
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的W 通常为! 计 算 得 到!如 何 将 该 指 数 *< " # # #+$ 对提高区 准确合理地调整 到 流 域 尺 度 " ! # #+ 左 右 $ 域模式和全球模式的水文模拟精度至关重要 6 然而 !b 8< 模 式 主 要 是 在 全 球 尺 度 上 进 行 气 候模拟 ! 其 网 格 大 小 为 ! ! 空 间 分 辨 率 较 低! pR! p 从而决定了它们不 能 很 好 地 描 述 中 尺 度 地 形 和 地 表 的中 ’ 高尺度特征 等 区 域 尺 度 强 迫 对 气 候 ’ 水 文 过 程模拟的影响 6与 b 8< 相 比 !F 8< 的 运 算 网 格 一 般在 #6 左 右! 能 够 更 精 确 地 模 拟 地 面 气 候 ’ p R#6 ’ p 过程时 空 演 变 规 律 ! 更 好 地 估 算 陆 面 水 文 ’ 生 态 ’
’& (8 地表水文 模 拟 的 有 效 方 法 % M 2 7 等利用地形指
度框架 ! 研究了地形 离 散 化 和 地 形 信 息 平 滑 损 失 分 别对地形指数变化 的 影 响 程 度 ! 分 析 了 地 形 指 数 在 ! # #和! # # #+ 栅格尺度上的统 计相关 性 ! 探讨 了 区 域尺度和全球尺度下地形指数尺度转换的差异 6
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图 $! 研究区地理位置及 1 研究栅格单元在研究区 8 ; 个 ;& 1 Q R;& 1 Q :+ 上的空间分布
I F< & % 数 据进 行 了 !! 本文首先对研究区域 内的 a 无 缝 镶 嵌! 然 后 在 该 区 域 选 取 并 截 取 了 ’ #个能够 代表区域内各种复 杂 地 形 的 #6 研究栅格单 ’ p R#6 ’ p 元" 每个栅格覆盖面积 约 ’ ’‘ +R’ ’‘ +$ 6将 每 个 裁 剪下来的 W *< 栅 格 单 元 重 采 样 为 原 始 ! # #+ 精 度 W *<( 对原 始 ! # #+ W *< 每 隔 ! #个点重采样一 次 ! 生成了! # # #+ W *<( 最后通过对 ! # # #+ W *< 进行双线性内插得到了新 ! # #+ W *<6 本文的地 形 指 数 计 算 方 法 对 U 0 7 7等提出的多 流向算法 切圆算法