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[硕士论文] 王兆萍
工程管理 山东大学 2017(学位年度)
摘要:关键链法是一种基于约束理论的较新的进度管理方法。关键链法对项目整体性更为关注,尤其注重考虑分析人的行为学、项目资源约束状况等,并通过缓冲区来监控项目进度。利用关键链法可以吸收项目实施过程中存在着的不确定性因素的影响,并消除帕金森定律、学生综合症等人为因素的影响。运用关键链技术可使得传统项目进度管理方法的一些欠缺得以弥补,所以针对此开展理论探究、实际运用等,其意义极为重大。
  本论文在查阅了大量相关文献资料的基础上,对传统的项目进度管理方法与目前项目进度管理中较前沿的关键链管理方法进行了详细的比较分析,指出了他们的优点和存在的一些不足,并最终选定结合计划评审技术的关键链法来开展项目进度控制。
  本论文针对Q公司承担的项目“X市山洪灾害预警系统”项目的建设过程进行研究,通过梳理目前主流的多种项目进度管理技术方法,在项目内将包括计划评审、网络计划技术、工作分解结构法等在内的诸多方法与关键链法互为结合,依据项目状况,将理论结合实际,总结出与项目使用相适应的一套项目进度管理方法,希望为Q公司、相关行业的相关项目提供参考。
[硕士论文] 王雨婷
气象学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:一直以来,大气边界层作为地球与大气之间物质能量交换的桥梁,人类生产生活的主要产所,与人类发展有着密不可分的关系。中国幅员辽阔,气候特征复杂多变,各个区域受气象因子以及下垫面条件等多种要素影响,不同区域站点存在着自身特点。
  本研究利用欧洲中心大气边界层高度的再分析资料对中国边界层高度进行了长期的气候特征分析,主要包括边界层高度的以月为尺度的季度变化、极值变化,每天两个常规观测时次的边界层高度的季节变化,并对中国大陆地区进行分区来研究边界层高度的变化情况。在此基础上,利用2010-2015年L波段探空资料对全国120个站点的边界层高度进行了统计分析。发现(1)季节变化上,春夏的振幅大于秋冬。除个别地区外,再分析资料与L波段探空资料的趋势总体类似。(2)大气边界层作为响应下垫面作用的时间尺度为一小时或者更短的大气的最低部分,其内部结构的变化或者发展受到了包括天气因子、下垫面条件、气候类型等等要素的影响,通过相关分析研究,认为边界层高度在20BJT与10m风和地表温度都呈现了较好的正相关性。(3)不同的下垫面条件以及气候类型都会对边界层高度以及状态造成影响。就日变化而言,边界层高度的高峰多出现在午后,西北地区及高原边界层高度的日振幅相较其他地区更大。
  此外,分辨率的提高一直是改进数值天气模式大气模拟能力的重要途径,研究分辨率提高有助于解决目前模式的不足,对进一步提高模式的模拟能力也具有着十分重要的意义。而通过大涡模拟更真实地分析边界层内部结构,包括滚动涡的产生机制也是很多学者关心的问题。本文除了通过再分析资料以及长期观测资料对中国边界层观测特征进行研究之外,进行了一次飓风大涡模拟试验。模拟旨在探讨由热带气旋风暴所引起的下方海温冷却对热带气旋边界层(TCBL)内涡产生机制造成的可能影响,并在此基础上分析边界层内滚轴涡旋在水平和垂直输送等方面所起到的作用。模拟试验分别采用Unified Wave INterface-Coupled Model中的海表面温度(SST)场以及NCEP-FNL全球再分析资料中的SST场进行强迫。结果表明,(1)滚轴涡旋在飓风ISAAC中是普遍存在的;且在模拟中考虑由风暴所引起的海温冷却会影响边界层稳定度参数,即当考虑SST随热带气旋发展而冷却时,边界层滚轴涡旋的产生主要由动力不稳定所引起,而反之边界层滚轴涡旋的生成主要是因为对流不稳定。(2)TCBL中的滚轴涡旋呈偏态,随着对流不稳定的增强这种偏态将随之增大。(3)强的对流不稳定会促进热量和水汽的垂直传输,而强的动力不稳定则会增加湍流动能,减弱热量和水汽的垂直输送。
[硕士论文] 刘维
气象学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:自工业革命以来,人类活动(化石燃料燃烧、土地利用等)不断排放CO2等温室气体,造成全球气候变化。大气CO2增加产生的辐射强迫是造成全球变暖的主要原因。除了CO2,太阳辐射、气溶胶等也是造成全球气候变化的重要外部强迫。本文以CO2强迫和太阳辐射强迫为例,利用HadCM3L气候系统模式,开展了一系列的模拟试验:(1)大气CO2浓度突然增加4倍(4×CO2试验),这个试验中既考虑CO2通过吸收长波辐射对气候的影响(CO2的辐射效应),又考虑CO2通过影响植被气孔性质产生的气候效应(CO2的气孔效应);(2)大气CO2浓度突然增加4倍,但仅考虑CO2对长波辐射的吸收作用,而不考虑CO2对植被的作用(4×CO2atm试验);(3)模式太阳常数突然增加4%,由1365.0Wm-2增加到1419.6W m-2(4%Solar试验)。
  CO2和太阳辐射等外源强迫发生后,气候系统的不同组成部分响应时间不同。大气和陆地地表具有较低的热容量,响应较快,而海洋热容量较大,温度变化较慢。近年来一些气候变化研究将气候系统对外源强迫的响应区分为“快响应”和“渐进反馈”。快响应是指全球平均温度,主要是海表温度发生明显变化之前气候系统的响应;渐进反馈是指随着时间推移,海表温度显著上升后引发的气候系统变化。本文从快响应和渐进反馈的角度出发,根据HadCM3L模拟结果,系统研究了气候系统在从外源强迫发生后的第1天到1000年后的连续演变过程,揭示CO2强迫和太阳辐射强迫对气候系统快响应和渐进反馈的影响异同。
  根据模拟结果,在强迫发生后的第1天,4×CO2试验和4%Solar试验中大气层顶向下的净辐射通量(即外源强迫对气候系统的辐射强迫)分别为9.69 W m-2和6.30Wm-2,而在1000年后,气候系统达到准平衡状态时,全球表面平均温度升高了5.71 K和5.70 K,这说明对于同样的平均地表温度变化,所需的太阳辐射强迫要大于所需的CO2辐射强迫,即CO2辐射强迫的效率高于太阳辐射强迫的效率。通过对模拟结果的分析,发现辐射强迫效率的差异主要与地气系统快速调整过程中晴空长波辐射的变化有关。这主要是由于CO2的辐射效应使得气候系统中更多的长波辐射被吸收,因此,第1年4%Solar试验中大气层顶更多的晴空长波逃逸到外太空。
  通过比较不同时间尺度上4×CO2试验和4×CO2 atm试验中全球表面温度的变化,发现在强迫发生后的第1天,4×CO2试验中陆地表面增温0.67 K,而4×CO2 atm试验增温0.25 K,在强迫发生后1个月后,4×CO2试验中陆地表面增温比4×CO2 atm试验高将近1倍,说明强迫发生后的短时间尺度(大约1个月)上,CO2的气孔效应对地面增温有着重要作用。大气CO2浓度增加,使得植物叶片导度降低,植被蒸腾减少,潜热释放减少。同时,陆地上空低云云量减少,到达地面的太阳辐射增加,引起地表增温。在数年以上的时间尺度上,4×CO2试验和4×CO2 atm试验温度变化差距随时间减小,模式达到准平衡状态时,4×CO2试验和4×CO2 atm试验的地表平均温度为5.71 K和5.22 K,表明随着时间的推移,4×CO2试验中CO2的辐射效应对气候系统中全球表面温度的变化起主导作用。
  4×CO2试验和4%Solar试验达到准平衡状态时全球平均地表平均温度变化基本相同,但二者造成降水的变化差异很大,相对于参照试验,4×CO2试验和4%Solar试验,降水分别增加了5.41%和10.81%。利用线性回归的方法,将平衡态降水的变化表示为降水对外源强迫的快响应和降水对温度变化渐进反馈的线性叠加。模拟结果表明,对于CO2强迫和太阳辐射强迫,由于温度变化造成的降水变化基本相同。CO2强迫和太阳辐射强迫造成的降水差异主要体现在海表温度发生显著变化前的快响应阶段,在快响应阶段,就陆地而言,大气CO2浓度增加,植被气孔导度降低,减少植被气孔向大气蒸腾的水汽,从而减少降水;就海洋而言,大气CO2增加,CO2的辐射效应导致大气增温,而海洋的比热较大,海表温度变化落后于低层大气,低层大气垂直稳定度增加,抑制蒸发和降水。
  本研究有助于理解CO2和太阳辐射强迫对气候系统的影响机制,为预测未来气候变化提供理论基础。另一方面,研究气候系统对CO2强迫和太阳辐射强迫的响应也有助于理解以减少太阳辐射为基础的地球工程产生的气候效应,为认知地球工程对气候系统的可能影响提供理论基础。
[硕士论文] 张超
气象学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:在地气相互作用时,能量、物质和动量交换对全球大气环流及气候波动产生深远影响。其中,在近地层,感热通量通过湍流形式与大气发生地气相互作用。由于青藏高原平均海拔大于4000米以上被称为地球的“第三极”,其矗立在高空中强大的感热加热称为感热驱动泵。高原的热力作用是亚洲季风更替的重要因子,它对东亚地区降水的重要性毋庸置疑。同时,在季风转变期间,高原感热通量作为加热高原及周边地区大气最重要的因子之一,对我国夏季降水的预测有重要意义。
  根据高原下垫面植被覆盖率差异,我们将海拨大于3000m青藏高原划分为7个子区域(A区—G区)。同时,利用青藏高原地区78个站点的观测资料、全国830个站点的观测资料,及NCEP提供的全球17层的资料,计算了高原和各分区感热通量。通过小波分析、相关分析、合成分析、EOF等分析方法,研究了高原感热通量的时空分布特征及变化规律,高原4月感热通量与我国夏季降水的关系,以及高原4月感热通量与我国长江以南夏季降水的关系。
  高原感热通量的时空变化特征。高原年平均、春季和夏季感热通量的变化周期均为3到4年,秋季、冬季为2到3年;高原最强感热加热位于在喜马拉雅地区,最弱加热区域位于高原西北部A区;高原春秋季节感热通量的空间分布均匀,冬夏季节有明显的梯度分布,夏季呈现自东向西的梯度,而冬季方向相反。高原10m风速的极值中心随季节北上南撤变化与地气温差的强弱变化共同决定了感热通量的季节变化。
  高原4月感热通量与我国长江以南夏季降水的关系。4月喜马拉雅地区(高原E区)是影响长江以南夏季降水的关键区,4月关键区感热通量和长江以南地区夏季降水具有相反的变化趋势,即负相关关系,且均有4年主周期和8年副周期,在1998、2011年前后分别出现转折。分析其降水异常的机理发现,高原关键区4月感热通量偏弱时,长江以南地区处于深槽槽前,配合有切变线系统,斜压性很强,空气相对湿度很大,有利于长江以南地区降水。反之,不利于降水。
[硕士论文] 万当时
中国古代史 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:灾荒问题与我们每个人都有着很大的关联,是人类社会不断面临的一个非常严重的问题,它影响了人们的生产生活,对社会经济的发展也造成了极大的破坏作用。清代洞庭湖区荒政问题严重,特别是水灾,它轻则造成人们财产的损失,重则会危及百姓的生命安全,引起社会的动荡。
  本文主要是以清代湘北洞庭湖区的水灾为研究主题,探讨洞庭湖区的水灾情况以及对周边百姓生活的影响等。本文主要由绪论、正文和结语三大部分组成。绪论部分主要介绍了选题缘由及意义、研究的现状、本文研究的主要内容、主要研究方法与创新之处。正文部分共分为四章。第一章介绍清代湘北洞庭湖区的历史地理情况,第一节分析历史早期至清代以前洞庭湖的历史演变过程,第二节介绍了清代洞庭湖的大体情况。第二章主要对清代湘北洞庭湖区的水灾做一简单的综述,略写清代以前时期洞庭湖的水灾,详细介绍了清朝统治时期即从顺治到宣统时期的水灾。第三章分析了湘北洞庭湖区水灾发生的原因和影响,原因既包括自然因素也有社会人为因素,影响则是从对社会经济、人民生产生活等各方面论述的。最后一章介绍了清代湘北洞庭湖区水灾的治理措施以及由此给我们的启示。第一节讲述了减灾防灾的措施,包括兴修水利、储谷备荒等。第二节分析了赈灾的主要类型,既有官府行为也有民间行为;以及赈灾的主要措施,包括急赈、工赈、平粜、减免田赋、赈贷等等。第三节主要论述对洞庭湖区治理的一些启示以及对清政府的救助措施的评价等。结语部分概述了这篇文章的主要内容并对清代洞庭湖区水灾的论述做个总结。
[硕士论文] 况祥
大气物理学与大气环境 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用CloudSat卫星资料和WRF中尺度模式,结合NCEP再分析资料及FY2G静止气象卫星资料,研究了发生在黄淮地区的一次深对流天气过程,分析了此次过程的天气特征、动力结构,重点分析了该次强对流过程中各水成物的垂直分布和时空演变特征。结果表明:
  中低层西南暖湿气流、高层西北干冷气流的天气形势配置以及低层辐合高层辐散,有利于天气系统的发展和增强,也是触发不稳定能量释放的重要抬升机制,为此次黄淮下游地区的强对流天气的出现提供了有利背景条件。
  分析CloudSat卫星资料发现深对流云(DCC)核中冰相粒子粒径、数浓度、冰水含量大值区域都位于12km高度附近,这一区域可能是对流云内冰晶凝华增长、凇附增长、聚并增长形成大冰相粒子的关键发生区。结合NCEP再分析资料垂直速度产品发现,主要是中部5-10km高度偏南风辐合上升导致的,深对流云中部暖干空气的侵入导致云内冰晶增多并在上升气流中增长,所以该区域中的粒子较大、数浓度大且含水量较大。
  分别使用耦合了LIN、MORRISON、MILBRANDT、NSSL微物理参数化方案的WRF中尺度模式模拟分析此次过程时,发现NSSL参数化方案对本过程体现出较好的模拟能力,主要体现在如下方面:可以模拟出本次降水的落区和降水量,只是中心雨量略偏大;可以较好的模拟出本次过程深对流系统移动、发展的特征;与CloudSat卫星资料相比,模拟的冰晶分布在高度和含水量等特征上基本一致,但粒子数浓度略有差异。
  WRF模式对于本次过程体现了较好的模拟效果,并通过模拟进一步再现了此次天气过程中气流结构和水成物的分布特征,发现云中存在过冷水累积带和冰雹循环增长特征。冰核核化形成的冰晶通过碰并过程形成雪晶,霰又由雪晶碰撞冻结过冷水滴以及过冷雨滴冻结产生,之后不断循环增长转化形成冰雹,雹增长到足够大后降落,其中冰晶、雪晶和过冷水累积带对霰(雹胚)及雹的产生及增长至关重要。
[硕士论文] 刘祖培
雷电科学与技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:飑线系统的触发背景存在很大的地域性和环境性差异,不同飑线系统中的地闪活动演变和空间分布特征也有很大区别,本文利用天气系统配置分析图、温度对数压力图讨论了两次飑线过程的天气背景和大气层结特征;利用全国闪电定位资料,分析两次飑线系统中雷达扫描区域内的不同极性地闪活动时空分布演变特征;结合雷达回波资料,讨论两次飑线过程的地闪活动与对流单体的演变之间的关系,探究地闪活动分布与雷达回波间的关系,得到以下结论:
  (1)飑线的发生依赖于“下湿上干”的不稳定大气层结,低层逆温层阻碍地面和高空热量和水汽的垂直交换,有利于不稳定能量的积累,高空槽前急流带来充足的水汽和热量,中低层切变线、干线以及地面中尺度低压辐合系统为强对流的产生提供了有利的动力抬升条件,这些天气条件有利于江苏地区产生冰雹、雷暴大风、短时强降水等强对流天气。
  (2)飑线演变过程中负地闪占主导,其频数的变化基本反映了强对流的演变情况,负地闪和正地闪的变化情况在飑线成熟阶段相对一致,在消散阶段时有差别,强对流天气中的冰雹活动会导致地闪活动骤增和陡降。地闪活动演变过程中存在着周期约为40~60min的规律性变化,这与飑线系统中多单体结构的合并和分裂有关。
  (3)正负地闪空间分布一般有两种,一种是“偶极子”型,即负地闪一般集中于45~55dBZ的强回波区,而正地闪更容易发生于强对流中心外围30~45dBZ的回波区内;另一种表现出极性相反的地闪空间分布特征,即正地闪主要分布于强对流中心以及附近(40dBZ以上),负地闪的发生对回波强度的要求要低(35-45dBZ),而到了对流减弱时,负地闪和正地闪的分布趋向一致。强对流系统中地闪活动主要集中于回波顶高达到-20℃层高度的区域中,此高度处富含对起电贡献较大的冰晶粒子、过冷水滴和霰粒子,并且地闪频数与回波顶高较高(9km、10km)的总回波面积的变化呈正相关。
  (4)飑线中的地闪活动主要分布于40dBZ回波顶高突破了0℃层结高度尤其是突破了-10℃层结高度的区域,回波强度超过55dBZ的单体内部地闪较少发生,在相同时间段内发生正地闪的位置没有负地闪产生。在“偶极子”型地闪空间分布的强对流系统中,负地闪随着对流系统的减弱趋向于强回波中心,而正地闪主要分布于回波单体之间的过渡区,对单体的对流强度要求较负地闪要低,另一种则反之。在极性相反的地闪空间分布型的强对流系统(飑线演变成的超级单体)中,反射率因子回波墙一侧形成回波悬垂,这一侧不容易发生地闪,而另一侧更容易发生地闪,而且降雹区域前侧附近的地闪会相对集中。
[硕士论文] 向春燕
雷电科学与技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:为了探讨冰晶核化对雷暴云闪电行为的影响,结合一次真实的雷暴云个例,通过已有的三维对流云起、放电模式探讨对比了三种冰晶核化方案,分别为原模式中的经验公式YS方案及与气溶胶相关的DE方案和LP方案,探讨不同冰晶核化方案下雷暴云微物理过程,尤其是冰晶的微物理过程、起电特征、放电结果的差异性以及给出相应的物理解释和定量分析。选取出更为合理的冰晶核化参数化方案DE方案进行后续气溶胶浓度改变对雷暴云闪电行为影响的敏感性实验,进一步研究讨论不同气溶胶背景下冰晶微物理过程、起电特征及放电结果之间的差异,从而给雷暴云宏观表现和微观物理特征之间关系的研究提供一个更好的背景,为后续研究不同气溶胶种类、粒径等如何影响雷暴云电过程提供参考。主要成果如下:
  (1)冰晶核化参数化方案直接影响冰晶的微物理过程,与气溶胶相关的DE方案和LP方案下冰晶的垂直空间分布特征与实际观测更为符合,数值较大,高温区也会有一定数量级的冰晶产生,同时高温区的冰晶在非感应起电过程中出现极性反转的现象,使得最终雷暴云电荷结构在旺盛期表现为三极性,与实际观测一致。
  (2)冰晶核化通过影响雷暴云电荷结构改变闪电放电特征,雷暴云电荷结构决定闪电类型,电荷强度决定闪电频次。由于新加入的两种冰晶核化参数化方案中电荷结构呈现三极性,底部出现次正电荷区,这促进了负地闪的产生;同时新的方案中产生的冰晶更多,最终导致雷暴云电荷结构也更强,因此云内闪电活动更强,正、负先导的传播次数普遍大于YS方案,且负先导在较低的高度范围内传播,传播的空间范围更大;由于电荷结构分布区域更大,新方案中少量闪电的触发出现在相对位置更高的区域。
  (3)气溶胶浓度的改变主要影响冰晶粒子的比含水量和数浓度,对于冰晶的垂直分布影响不大。当气溶胶浓度增加时,冰晶的比含水量也随之增加,当气溶胶浓度增加到2000时,冰晶比含水量反而呈现下降趋势;而冰核数浓度与气溶胶浓度则是一直呈现正相关的关系,这表明冰晶尺寸是减小的。当气溶胶浓度进一步提升时,冰晶的平均混合比保持稳定,非感应起电率之间的差别也不大。当气溶胶浓度增加到10000时,雷暴云闪电活动反而有减弱的趋势,相对较高浓度的气溶胶对云内的冰相粒子浓度影响相对较小,由于云水竞争的关系,冰晶生成受到限制。
[硕士论文] 杨秋彦
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用WRF(Version3.7)模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟,首先通过地形敏感性试验,探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明:控制试验(CNTL)海风于15时左右达到强盛。无地形试验(FLAT)中,水平方向上,海风持续时间缩短,南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5km,海风强度减弱1ms-1左右,海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区;垂直方向上,海风碰撞位置向西、北方向移动,高空回流高度降低,海风厚度减小,垂直环流强度减弱2~6m2s-2,海风锋附近的垂直速度减小10cm s-1以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为:在动力方面,由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失;在热力方面,地表吸收净辐射减少,导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%,这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小,最终造成了海风的减弱。此外,通过两组削山试验,发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小,同时海风垂直环流结构也相应发生改变,其中移去黎母山脉(RMLM)对海风环流结构的影响大于移去五指山脉(RMWZ)。另外,在此基础上详细分析了应用八种边界层参数化方案(YSU、MYNN2.5、MYNN3、ACM2、BouLac、UW、SH、GBM)所模拟的该天海南岛海风环流结构的差异,其中YSU、ACM2、SH为非局地闭合方案,MYNN2.5、MYNN3、BouLac、UW、GBM为局地湍流动能闭合方案。结果表明:对于海风环流水平结构的模拟,15时,YSU、ACM2、BouLac、UW、SH模拟的北部海风较强,SH、GBM的内陆风速偏大。温度与海风发展强度相对应,MYNN2.5与MYNN3模拟的岛屿温度偏低,海陆温差小,海风相对较弱。对于海风环流垂直结构的模拟,09时海风开始,但强度较小,且存在残余陆风,向内陆传播距离较短,YSU、MYNN2.5与SH方案的海风相对较强。12时,海风已呈现出较为清晰的环流结构,YSU、ACM2的海风厚度及向内陆传播距离相对强于其它方案,MYNN3的环流结构则不太明显,且向内陆推进距离短,海风相对较弱。15时,海风发展强盛,MYNN2.5、MYNN3方案模拟的海风垂直强度较小,ACM2方案的海风垂直环流特征最为明显。18时,海风的强度和扰动均有所减弱,ACM2、BouLac与UW的整体海风相对强于其它方案。21时海风已基本转为陆风,BouLac与UW的陆风环流结构最为清晰。位温、水汽及海风垂直环流强度的发展变化与海风的演变过程基本一致。造成ACM2模拟海风偏强的原因是其边界层垂直混合偏强,保证了足够的湍流混合强度所致。对于边界层高度的模拟,ACM2的边界层顶最高,这与此方案所模拟的海风强度偏大相吻合,其它方案的PBLH与海风强度并不完全一致。
[硕士论文] 施鸿
气候系统与气候变化 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:利用美国热带气旋联合警报中心整编的1981-2012年的best-track热带气旋资料、中国大陆743站逐日降水数据、亚太经合组织气候中心的北半球夏季季节内振荡(BSISO)指数和美国国家环境预报中心及大气研究中心的再分析资料研究中国东南部地区热带气旋(TC)暴雨特征及其与BSISO8个位相的联系以及去除掉TC暴雨的影响之后,诊断了剩余的季风暴雨与BSISO8个位相的联系,主要结果如下:
  1)TC暴雨对总暴雨的贡献存在着显著的地域差异和时间上的变化。越靠近沿海地区,TC暴雨发生的频次多,对总暴雨的贡献增大,其次,地形的影响也很明显,在广东省北部、福建省西北部和浙江省西部山脉的迎风坡,有极值中心出现。TC暴雨对总暴雨的贡献的季节变化表现为10月份最大,12月份最小。但7-8月份,中国东南沿海地区的TC暴雨发生的频次最多,多个站点TC暴雨占总暴雨频次的比例达40%以上。
  2)BSISO对影响中国大陆的TC暴雨发生的影响明显,7-8月TC暴雨主要发生于BSISO1的第1、2、7、8位相,发生的暴雨频次占总频次的78.4%,主要分布于福建省沿海地区和西南部;BSISO2的第5、6、7位相TC暴雨发生的频次也较多,占总频次的73.6%,主要分布于福建省沿海地区及西南部和广东省西南沿海地区。对发生较多TC暴雨的BSISO1和BSISO2位相背景下的环流合成异常的诊断显示,西北太平洋伸向中国东南沿海地区,大尺度引导气流为显著的异常东风带,有利于TC登陆中国大陆;显著异常的纬向东风切变、气旋性相对涡度和整层水汽的异常辐合,有利于TC登陆过程强度的维持,促使TC暴雨发生在中国大陆。
  3)将发生在中国大陆的TC暴雨从总暴雨中分离,去除TC暴雨后的暴雨,称为季风暴雨。诊断8月份暴雨与BSISO位相的联系发现,总暴雨发生频次较多出现在BSISO1的第1、2、4、8位相,占总暴雨的70.7%;季风暴雨发生频次较多出现在BSISO1的第1、2、3、4、5位相,占总季风暴雨的85.7%,8月的第8位相季风暴雨频数发生了显著的减少。总暴雨发生频次较多出现在BSISO2的第4、5、6、7位相,占总暴雨的67.8%;季风暴雨发生频次较多出现在BSISO2的第2、3、4、6、8位相,占总季风暴雨的75.8%,第5位相季风暴雨频数发生了显著的减少。环流形势显示,当没有TC暴雨时,中国东南沿海地区的异常南风和东风明显减弱。
[硕士论文] 秦亚兰
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:基于1979-2014年ERA-Interim逐日再分析温度资料,依据温度递减率插值法,计算出北半球对流层顶数据;结合青藏高原(简称高原)9个探空站和同纬度东部平原地区16个探空站的同期对流层顶逐日观测数据,在验证本文计算的对流层顶可信的基础上,比较了高原和同纬度地区两类对流层顶(极地对流层顶和热带对流层顶)频率以及热带对流层顶气压的时空演变特征;并讨论了与高空温度的关系。得到以下主要结论:
  (1)高原和同纬度地区热带(极地)对流层顶频率在暖季增加(减少),冷季减少(增加),无(有)明显的季节变化;热带(极地)对流层顶频率在4-11月较同纬度地区偏多(少),其余月份较同纬度地区偏少(多);相比于同纬度地区,高原两类对流层顶频率冷、暖季差异更大。
  (2)热带(极地)对流层顶频率与对流层中上层平均温度具有显著的正(负)相关关系,与平流层下部平均温度具有显著的负(正)相关关系;近36a(1979-2014年)高原和同纬度地区热带(极地)对流层顶频率呈现出增加(减少)趋势,且高原增加(减少)幅度超过同纬度地区。
  (3)高原热带对流层顶气压在春夏季低、秋冬季高,其年变化表现为单峰型;除12月和1月外,高原热带对流层顶气压均低于同纬度地区,且高原热带对流层顶气压单峰型季节变化特征较同纬度地区更加明显。
  (4)热带对流层顶气压与平流层下部(对流层中上层)平均温度各季节存在显著的正(负)关系;近36a(1979-2014年)各季节高原和同纬度地区热带对流层顶气压均呈现出不同程度的下降趋势,且高原各季节的下降趋势超过了同纬度地区。
[硕士论文] 吴楠
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用NOAA海温、GPCP降水和ERA20C再分析大气环流资料,结合ECHAM5大气环流模式敏感性试验,前半部分研究了与秋季印度洋海温偶极子模态(IOD)相联系的冬季热带西太平洋海温异常型及其对中国冬季降水的影响。发现在秋季发生IOD背景下,冬季西太平洋存在两类海温异常的变化型:一类是西太区域一致偏暖/冷的模态,另一类是区域西冷东暖/西暖东冷的模态。尽管西太海温一致偏暖和西冷东暖这两类海温变化型均有利于华南冬季少降水,但影响的范围有所不同。一致偏暖型引起的少降水范围较大,从华南扩展到长江中下游地区。西冷东暖型引起少降水范围主要限于华南,而在长江中下游到华北则降水偏多。相应地,在大气环流上,尽管两类海温异常型均有利于在西北太平洋菲律宾海附近出现气旋式环流异常,但气旋的强度和中心位置有差异。一致偏暖型引起的气旋偏强,中心位置偏西,其后部异常东北风控制的范围更大,导致少降水范围更大,而西冷东暖型引起的气旋偏弱,中心位置偏东,其后部异常东北风控制的范围小,导致少降水区域主要在华南沿海。本文提出了“海洋桥”这一海气相互作用机制,对认识IOD调制随后冬季中国降水异常的机理有重要意义。
  后半部分研究了大西洋赤道模对中国夏季降水的影响。我们从回归分析的结果中得到大西洋赤道模会引起中国地区的一个降水异常型:中国南海和西北地区降水增多,中国东南部和中印半岛附近降水减少。经过分析得出结论:热带加热场通过波传播影响热带外加热场,随后激发EC遥相关型,最后导致中国夏季的降水变化。
[硕士论文] 武文博
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文基于1961~2014年中国东部438个台站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日、逐月再分析资料,计算极端降水指数和极端降水事件,利用气候统计方法对中国东部夏季极端降水事件的变化特征与中国东部地区夏季异常极端降水频次的环流差异、夏季高原热源对中国东部地区夏季极端降水量的可能影响进行了讨论。得到以下主要结论:
  (1)中国东部地区夏季8个极端降水指数的长期变化趋势显示,华北大部分地区极端降水指数均为减小趋势,对于长江中下游地区,除连续干日数CDD外,其它极端降水指数均为增加趋势,东南沿海以及华南的大部分地区极端降水指数主要均为增加趋势。华北地区极端降水强度和频次在时空上均呈现减少趋势,而长江中下游地区则呈现一致的增加趋势。
  (2)对长江中下游地区而言,在极端降水频次偏多年,东亚夏季风偏弱,鄂霍次克海阻塞高压持续日数增多,有利于冷空气南下,东亚副热带急流偏南,且30°N以南偏西风异常有利于辐散,斜压波包的能量传播也为极端降水事件的发生集聚了能量。华北地区在极端降水事件频次偏多年时,东亚夏季风偏强,500hPa中高纬大陆为负距平,日本海为正距平,华北地区东高西低,200hPa偏北的东亚副热带西风急流有利于副高的北抬,从而有利于华北地区极端降水的频发,而能量的传播也为极端降水事件的发生集聚能量。
  (3)夏季高原热源与夏季极端降水量之间关系密切,其中变化最为明显长江中下游部分地区。当夏季高原热源偏强(弱)时,长江中下游部分地区极端降水量偏多(少)。当夏季高原热源偏强(弱)时,南亚高压面积偏大(小),东伸脊点偏东(西),西太平洋副高位置偏南(北),环流场上有利于中国东部地区(长江中下游)极端降水量偏多(少),此时高原上空上升运动偏强(弱),中国东部地区长江中下游地区水汽输送偏强(弱),上升运动增强(减弱),有利于该地区极端降水量的偏多(少)。
[硕士论文] 刘军建
3S集成与气象应用 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:太阳辐射是地球能量的主要来源,对于整个地气系统的能量收支平衡、地气能量交换、陆面生态水文过程以及天气气候的形成等都具有重要影响。地面短波辐射作为太阳辐射的一个重要分支,研究其时空变化规律,不仅有助于了解区域的气候变化规律,还可以间接推断该区域的大气组成、大气气溶胶的光学厚度及分析其变化,从而可分析污染物等大气环境状况。地面短波辐射作为陆面模式重要的驱动数据,有效的改进地面短波辐射数据的产品质量,可降低大气驱动数据的不确定性,进一步提高陆面模式模拟的精度。
  本文对国内外地面短波辐射获取方法进行了调研与分析,利用大气辐射传输计算模型DISORT,输入FY-2系列静止气象卫星可见光数据以及大气输入场等资料,反演地面短波辐射,并与几套应用交广泛的短波辐射数据产品进行了对比评估;制作长时间序列地面短波辐射数据集,并进行评估与分析;使用多重网格变分分析方法融合站点观测来提高卫星反演地面短波辐射产品精度,并将其应用到CMA高分辨率陆面数据同化业务系统(CMA High Resolution Land Data Assimilation System(HRCLDAS)中。
  本文研究要结论如下:
  (1)不同版本地面短波辐射数据产品对比评估,FY-2E两套卫星反演地面短波辐射产品即SWDN-1.0和SWDN-2.0,相比之下,SWDN-2.0的效果要优于SWDN-1.0,两套数据产品都存在均方根误差和平均偏差偏大的现象。相比于ERA-Interim再分析资料,FY-2E卫星反演地面短波辐射产品精度高,低于CERES卫星反演产品SYN1deg,但FY-2E卫星反演地面短波辐射产品时空分辨较高,能够展现更多的辐射变化的细节。
  (2)长时间序列地面短波辐射数据集制作,使用FY-2系列静止气象卫星可见光数据以及ERA-Interim再分析资料的臭氧、大气可降水、地面气压等数据反演制作2006-2015年地面短波辐射数据集,该数据集能够较好表现我国地面短波辐射的时间和空间分布。
  (3)实验改进,使用多重网格变分分析方法,以FY-2G卫星反演的地面短波辐射产品作为背景场,融合以Hybrid模型计算得到的站点地面短波辐射数据,融合后效果较好,能有效提高卫星反演地面短波辐射产品精度;使用新的FY-2G定标系数进行卫星反演地面短波辐射,反演结果存在较大负偏差。高度角订正后进行卫星反演地面短波辐射能有效降低系统性偏差。
[硕士论文] 乔淼
3S集成与气象应用 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:地形对气象要素的时空分布有着极其显著的影响,而不同尺度的地形条件对于降水等气象要素的影响并不一致。故明确何种尺度下地形对气象要素具有显著影响,探索定量化的气象要素局地分布规律对于气象要素的网格化估算、提高预报预警的准确性等具有重要的意义。本文提出地形分解概念,将DEM数据作为地理信号进行分解处理,得到具有不同物理意义的分量及对应余量,结合地形起伏度与地貌分类方法分析不同分量及余量代表的地形条件。利用地面气象站观测降水资料,确认我国不同区域地形气象站点迎风坡与背风坡随空间尺度的变化情况,区分在不同尺度下迎风坡、背风坡信息稳定的气象站点定量描述迎、背风坡的降水差异,得到降水的局地分布规律。本文主要结论如下:
  (1)本文提出了基于EMD方法的地形分解,整体实现了由细到粗、由微观到宏观、由小地形到大地形的分解过程,最终得到我国三大地形阶梯的宏观趋势。结果符合EMD分解的形态特征及我国基本地形情况,说明了地形分解算法具有可用性。
  (2)地形分解各分量与对应余量所具有地形尺度信息在不同区域地形条件下有所不同,大起伏山地地貌由前四个分量IMF提取出来,中起伏山地地貌由前七个分量IMF能够完全提取出。而丘陵、平原、盆地信息则体现在余量r中,余量r10在东部、西部地区地形起伏度连续性突出的部分与我国地势三大阶梯的分界线相吻合,能够很好的模拟我国地形起伏度的宏观趋势。
  (3)通过主次降水方位算法得到的全国各地形分解分量的降水差显著性检验结果随地形的分解整体呈增大趋势,说明了宏观坡向对降水的影响相对较大。
  (4)本文通过定量与定性相结合的方法对比不同典型山体分析迎风坡、背风坡的降水差异,可知,坡向对降水的影响受到地形与水汽条件的共同作用。其中,大起伏地形对降水的影响显著的太于中小起伏地形,且湿润区地形抬升对于水汽的增多要大于半湿润区、半干旱区与干旱区。
[硕士论文] 陈翛旸
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:南亚夏季风的爆发预示着南亚地区雨季的到来。其不仅对当地的农业和畜牧业有重要的影响,同时关乎生命和水资源安全。在雨季开始的时候(5月),降水增加非常迅速且伴随着很强的年际变率,尤其是在青藏高原地区。季风爆发的原因之一是印度洋和南亚地区之间的海陆热力差异。因此可以把印度洋看作影响南亚夏季风强度和高原降水的重要影响因子。在本研究中,我们从年际尺度上探究了印度洋海温和青藏高原降水的关系。相关系数空间分布图表明,印度洋海温变化有相当一部分是独立于热带太平洋海温的,并且与高原降水呈现负相关关系。接着通过定义一个海陆热力差指数,来衡量印度洋和南亚地区之间的热状况。发现南亚夏季风与海洋上的热状况为负相关,与陆地上的热状况为正相关,表明当海陆热力差增大时,南亚夏季风偏弱。进一步用日降水资料来详细探讨南亚夏季风与高原降水的关系,结果表明高原5月的降水鼻常主要是由于孟加拉湾季风引起,而6月的降水异常主要由印度季风引起。具体来讲,在海温高值年,暖海温通过加热其上方大气使海陆热力差增大,这不利于南亚夏季风的爆发,最终导致高原前雨季降水偏少。在海温低值年结论相反。
  青藏高原降水在夏季达到最大,为了更好地找出影响青藏高原夏季降水的影响因子,本文采用典型相关分析(CCA)方法,建立了基于统计降尺度方法的青藏高原夏季降水预测模型。选取的三个预报因子来自于CMIP5的MPI-ESM-LR模式输出结果,分别为东亚500hPa位势高度场(ZG500)、热带印度洋海温(SST)和东亚850hPa经向水汽通量(MWVF850)。选取1961-2005年作为训练期,2006-2012年为验证期,最终对2013-2100年三种排放情境下的降水进行预估,结果表明基于单因子的统计降尺度模型的预报技巧高于模式直接输出结果,集合典型相关分析(ECC)的预报技巧更高;CCA的典型荷载特征向量很好的揭示了不同因子影响高原降水的机制;在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种不同排放情景下,青藏高原降水的趋势分别为-3.4mm/10a、2.4mm/10a和18.4mm/10a。
[硕士论文] 黄娇文
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用再分析数据集、观测资料以及CCSM4模式资料,进一步对东亚季风环流季节转变与亚太热力场之间的联系及可能机理进行了研究,所得结论如下:
  (1)选用250hPa两个固定关键区的气温,计算了全年逐候的亚太纬向热力差指数(APTD指数),结果表明其与赵平等人采用各季不同关键区的APO指数高度一致,但该指数可用于确定热力场季节转变的时间点。发现用APTD指数确定的季节转变时间点能表征东亚大气环流的转变特征和过程。
  (2)冬季型环流向夏季型转变的特征为:低层大陆冷高压东移入海,阿留申低压迅速减弱,低空偏北风转为偏南风;中层东亚大槽东移减弱,副高单体在菲律宾附近出现,中心显著加强;高层南亚高压从菲律宾以东移到中南半岛西部,西风急流和东风急流发生北跳,高空偏南风转为偏北风。夏季型环流向冬季型转变的特征与由冬季型向夏季型转变基本相反。
  (3)冬季型环流向夏季型季节转变和热力场联系紧密的可能机理是:在亚太热力场转变的背景下,低空南风的出现,首先改变了经向风的垂直切变,触发垂直运动释放潜热,加快冬季加热型向夏季型转变,而夏季加热型又进一步推进环流的调整,促进低空南风高空北风的形成与加强,进而通过“环流和加热的正反馈”过程,最终建立起一个低空南风高空北风的季风经圈环流。夏季型环流向冬季型季节转变和热力场相互联系的可能机理与由冬季型向夏季型转变的情况基本相反,但由于冬季加热型并未在对流层中层出现冷却中心,因此低空北风高空南风的哈德莱经圈环流建立得较为缓慢。
  (4)东亚季风环流季节转变时间与中国后期降水、地面气温存在一定联系,并且该季节转变时间与前期热带中东太平洋的海温存在显著的相关关系,这在CCSM4模式中也得到了验证,因此为短期气候预测提供了依据。
[博士论文] 马自强
农业遥感与信息技术 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:降水在全球尺度物质和能量循环中扮演着重要的角色。青藏高原由于其特殊的地理位置、高大的山体、以及复杂的陆表特点对全球气候变化有着重要的影响,是地球的“第三极”,也是观测和探究全球气候变化的关键区域,因此,受到相关研究领域持续高度的关注。青藏高原的降水时空交化是研究全球气候变化的重要内容;同时,作为亚洲“水塔”的青藏高原,其降水对补给亚洲五大河流(印度河、恒河、雅鲁藏布江、黄河和长江)流量至关重要,是五大流域约14亿人口赖以生存的淡水的主要来源。
  然而,受制于青藏高原地区高寒环境、人口稀疏、交通不便等因素,该地区地面气象观测站点数量匮乏,且其空间布设不均。同时由于青藏高原地形复杂,降水空间分布异质性强,地面观测站所代表的空间降水信息范围有限(半径约5km)。因此,如何获取高时空分辨率的降水信息一直是青藏高原相关地学研究的基础和重点之一。
  遥感技术的发展,极大地丰富了青藏高原地区栅格化的降水信息。但也同样存在诸多挑战,如卫星遥感降水数据实现了地表全覆盖,但是时空分辨率低,因此,如何充分融合地面与卫星观测降水数据的各自优点是当前研究的重点。目前,卫星降水数据的主导产品为TRMM TMPA数据,但其空间分辨率(0.25°)依然难以满足各行业对高空间分辨率降水数据(~1km)的需求。本研究基于TMPA3B43和3B42V7数据,结合多源高分辨率的陆表环境变量(~1km),在不同时间尺度上,引入不同的降尺度方法,反演和获取了青藏高原地区高时间分辨率(逐三小时)、高空间分辨率(~1km)的降尺度降水数据产品。主要开展的工作及结论如下:
  (1)降水与陆表环境变量时空关系的研究
  本研究在不同时空尺度上对降水(TMPA)和陆表环境变量展开了研究。在年尺度上,降水与植被年际变化的相关性没有明显的空间分布特征;在月尺度上,植被对降水的响应存在0-1个月的延迟。在年尺度上,降水与地表温度在青藏高原的中东部地区具有负相关性、在西部少数地区具有正相关性;在月尺度上,白天和晚上地表温对降水时间序列变化方差的解释在空间上具有明显的分布特征,与当月植被指数解释降水变异的空间分布特征极其相似,且晚上地表温对降水时序变化的解释能力整体强于白天地表温。在年尺度上,基于空间数据挖掘算法和多元陆表环境变量对降水的空间分布特征具有最强的解释力(~90%);且在季和月尺度上,其解释力会有所下降;同时,影响降水空间分布的主控因子在时空上表现出一定的规律性,且结果具有很好的可解释性。
  (2)青藏高原年尺度TMPA数据的降尺度研究
  传统基于TMPA降尺度研究面临的两个主要瓶颈问题是:基于TMPA降尺度的陆表环境变量选择过于单一,主要依赖于NDVI或/且DEM;传统方法不能有效的同时考虑多元陆表环境变量协同下的降尺度要求。本研究引入的基于空间数据挖掘的思路能够突破上述瓶颈问题,尤其是在青藏高原,不但同时考虑诸多陆表环境因子对降水时空分布的影响,并且能够充分挖掘出降水与环境变量之间关系随着空间位置改变而改变的二维尺度效应,而且,在不同的空间范围内,能够筛选出影响降水空间分布的特定区域的最优变量组合,从而极大的满足了复杂地区基于低分辨率遥感降水数据进行空间降尺度的要求。通过验证发现:基于Cubist算法降尺度结果的精度显著优于传统降尺度算法(GWR)的结果精度,且不需要残差矫正;Cubist算法能够根据地理数据的空间特征将整个研究区划分为不同大小的子区域,充分考虑了降水与陆表环境变量之间的二维尺度效应,然后在各个子区域内,筛选出能够标准降水空间分布的最优因子组合,且可以根据各因子对解释降水空间分布的贡献率大小进行排序,具有极强的可解释性,同时,Cubist作为一种数据挖掘的算法,不受影响因子的多寡而影响到降尺度结果的精度;Cubist能够有效移除原始降水数据中异常点对降尺度结果的影响。因此,本研究创新性的引入了一种空间数据挖掘的算法,在年尺度上,能够满足青藏高原地区对TMPA进行降尺度的需求。
  (3)TMPA卫星降水产品的异常点去除矫正研究
  受高寒山区湖泊水体以及冰雪表面反射率和发射率的影响,青藏高原原始TMPA有诸多异常值存在。本研究在年尺度上对青藏高原TMPA降尺度过程中发现:基于空间数据挖掘算法和多元陆表环境变量对TMPA数据模拟的结果,不仅精度和空间分布特征与原始TMPA相当,而且有效的移除了异常值的存在,并在此基础上,采用地理比率分析(Geographically Ratio Analysis,GRA)方法,在年尺度上将地面观测信息矫正到遥感降水数据上,再通过分裂算法,获取青藏高原2000年1月至2013年12月逐月的经过异常点去除和地面矫正的遥感降水数据,该数据集被命名为NIMTMPA3B43_QTP,且已发布共享(http://agri.ziu.edu.cn/NITMPA3B43_QTP/)。通过地面观测资料在年和月尺度上对比分析TMPA数据和经过异常点去除及矫正的遥感降水数据发现:本研究获取的新的逐月降水遥感数据集(NITMPA3B43_QTP),不仅有效的去除了异常点,而且精度得到显著提高,可以进一步的丰富和完善青藏高原地区高时空精度的栅格化遥感降水数据集。
  (4)青藏高原月和曰尺度的TPMA降尺度研究
  在年降水降尺度数据的基础上,结合降水数据在空间上平滑过渡的假设,本研究提出了一种基于TMPA3B43数据的空间滑动窗口加权平均的分裂系数获取算法,得到了逐月的降水降尺度数据。为了获取曰尺度降水降尺度数据,本研究引入了逐三小时0.25°的TMPA3B42数据。基于降水在高时间分辨率(逐三小时)上具有时-空连续过渡的假设,本研究首先采用空间滑动窗口加权平均的分裂系数获取算法,获取了逐三小时~1km分辨率的分裂系数,结合月降尺度数据,得到逐三小时~1km的数据,同时,本研究提出了一种基于时间滑动窗口加权平均的算法,最终获得了逐三小时~1km的降水降尺度数据,在此基础上累计得到逐日的降尺度降水数据。通过对获取逐月和基于逐日降水事件的降尺度数据验证发现:降尺度降水数据在空间分布上整体与其相应的原始的TMPA数据极为相似,但更进一步的,降尺度数据不仅在空间上过渡平滑,去除了明显的异常点,更能够表达出更多的细节信息,同时精度得到了显著的提升,有一定的保证,因此,本研究提出的基于时-空滑动窗口加权平均算法获取青藏高原高时空分辨率降水降尺度数据的思路具有一定的适用性和实用性。
  (5)基于降尺度降水数据的青藏高原降水时空变化规律研究
  长期以来,该区域降水信息极其匮乏,无法详细反应青藏高原降水变化的时空分布规律,本研究基于TMPA的降尺度数据(~1km)分别在年、季、月探讨了青藏高原年际降水的变化规律。基于星地观测的青藏高原及其周边地区平均降水平年际变化曲线相对一致,且在年和季的时间尺度上,没有明显变化变化趋势;但是,青藏高原年际降水变化率在年/季/月上都呈现出一定的空间分布特征,且与降水量的空间分布呈现出刚好相反的趋势,即在降水量较高的藏东南地区,沿喜马拉雅山脉南麓向帕米尔高原过渡的地区,年降水量变化呈现下降的趋势,且在藏东南地区下降最显著;而在降水量相对较少的青藏高原西北部的帕米尔高原及沿喀喇昆仑山向三江源过渡的地带,降水量有一定的上升趋势,上升趋势显著。通过对比分别基于地面观测资料和降尺度数据获取的青藏高原降水变化趋势,发现;在年尺度上,基于两种资料获取的变化趋势一致性良好(R2约0.83);在季尺度上,降水量相对较少的春、秋和冬季,一致性略有下降(R2约0.70),而在降水量较高的夏季,一致性与年的相当,决定系数为0.85。星基遥感观测为青藏高原降水观测及降水气候变化研究,提供了丰富的数据基础,也获取了传统地面观测手段所无法获取的信息,同时,如何反演更高时空精度、更长时间跨度的降水数据对研究这一关键区域乃至全球范围的水文气候具有重要的意义。
  本研究的核心工作是针对青藏高原复杂的地形条件,基于低分辨率遥感降水数据,提出了一套获取该地区高时空分辨率、高精度的降水降尺度数据的方法体系。且在如下方面取得了新进展或者进行了创新性研究:
  (1)本次研究分析了降水与陆表环境变量的相互关系,引入和改进了一种空间数据挖掘算法,建立了基于TRMM卫星的年降水数据降尺度计算模型,为具有复杂地表的青藏高原地区获取高空间分辨率降水数据提供了新思路,该模型通过参数本地化,具备可应用于全球不同地区卫星降水降水数据降尺度计算的潜力。
  (2)本研究针对星地数据时-空融合降尺度的难题,借鉴地理加权回归思想,提出了一种基于时-空滑动窗口加权平均的计算方法,获取了青藏高原地区高时间分辨率(逐三小时、逐日、逐月)和高空间分辨率(~1km)的降水数据产品。利用地面气象观测站降水数据对青藏高原日尺度和月尺度数据进行验证,发现本研究的降尺度数据相比原始TMPA数据,空间分辨率和数据精度都有显著提高,如Bias从原始逐月TMPA数据的~20%降低至降尺度降水数据的~5%左右。
  (3)针对原始TMPA3B43数据存在异常点且整体高估的情况,本研究提出了一种对原始遥感数据异常点去除、数据质量矫正的新思路。计算生成了青藏高原一套2000-2013年去异常点的、精度更高的逐月栅格化降水产品,并实现了数据产品的网上共享:http://agri.zju.edu.cn/NITMPA3B43_QTP/。
[博士论文] 杨志远
自然地理学 哈尔滨师范大学 2017(学位年度)
摘要:东北黑土区是受全球气候变暖影响最显著的地区之一,也是受人类活动干扰最剧烈的地区之一。近年来东北黑土区干旱发生频率明显增加,造成的损失越来越大,对环境的影响也日益严重,急需开展深入研究以认识气候变化和LUCC对干旱的影响。本文选择黑土区典型流域中的乌裕尔河中上游流域为研究区,基于地形、植被、土壤、气象、水文等观测与调查资料,采用分布式水文模型SWIM和干旱指标相结合方法,构建研究区月尺度干旱模拟模型,定量分离并评价气候变化和LUCC对干旱的相对作用与贡献。主要研究结论如下:
  1.SWIM模型在乌裕尔河中上游流域具有较好的适用性
  以乌裕尔河中上游为研究区,利用流域出水口依安水文站1961-1997年实测日径流数据和部分气象站小型蒸发皿数据,对SWIM模型进行了多站点、多变量的率定和验证,评价结果表明SWIM模型具有较好的适用性:(1)率定期和验证期,月径流和日径流的纳希效率系数分别大于0.71和0.55,径流相对误差在6.0%以内,月径流模拟效果好于对日径流模拟效果;月潜在蒸散发纳希效率系数达0.81以上。(2)在月尺度上经过校准的SWIM模型可以应用于东北黑土区与径流相关的各种模拟分析。(3)模型在模拟融雪和冻土产流方面存在一定的限制;对同时具有春汛和夏汛的年份模拟效果也较差;对年降水量出现骤增的年份年径流量的模拟结果会几倍于实测值,但基本能够重现汛期的流量变化过程。
  2.基于SWIM模型构建了研究区月尺度干旱评价模式
  从水循环关键要素角度出发,基于SWIM模型,选取SPEI、PDSI和PHDI三种干旱指标,分别构建了研究区气象干旱、农业干旱和水文干旱月尺度评价模式。并从时空两方面对三类干旱月尺度评价模式进行了验证,结果表明:构建的月尺度干旱评价模式的干旱识别评价结果均与历史旱情记载信息和气象干旱图集结果基本一致。不仅表明研究提出的关键阈值以及构建的干旱评价模式具有合理性,而且能够揭示研究区三类干旱的时空演变特征。
  3.修正了研究区帕尔默旱度模式中气候特征系数K值
  气候特征系数K值是评价帕尔默旱度模式PDSI指数的关键参数。针对松嫩平原西部已建立的修正帕尔默旱度模式应用的局限性,即在相对面积较小的区域应用精度偏低。考虑乌裕尔河中上游流域的面积偏小的现状,为更准确地反映研究区的实际情况,依据研究区长时间序列的数据对气候特征值K的计算公式做了进一步修正,应用结果表明修正K值后的PDSI指数在研究区的空间可比性更好。
  4.揭示了气象干旱、农业干旱、水文干旱的时空演变特征
  从时空角度对研究区气象干旱、农业干旱、水文干旱演变特征进行了分析,结果表明:三类干旱年均干旱月数均较长,发生干旱的年份多于正常年份;三类干旱发生中旱等级以上的月数均呈增加趋势,90年代以后尤为明显;气象干旱率年际变率不大,农业干旱和水文干旱年际变率明显,年代际上,各类干旱率均为80年代最低,90年代后呈增加趋势,四季中春季平均干旱率最高。空间上,各等级干旱高发区大体上分布在研究区东北部或中部区域。
  气象干旱,研究时段内年均干旱月数为5.7个月;随时间的变化干旱等级总体呈现加重的态势。平均干旱率为32.44%,随时间呈上升的趋势;四季中,春季干旱最为明显。空间上,中等以上干旱分布频率以克山县东部及克东县西南最高,北安市和五大连池市最低;干旱强度高值区出现在在克山县和克东县之间区域。
  农业干旱,研究时段内年均干旱月数为7.18个月,相比气象干旱,不同年代干旱等级总体偏重。平均干旱率为47.84%,90年代以后呈明显增大的趋势。四季中,春季干旱最为明显。空间上,干旱高发区出现在研究区的东北部,各等级干旱强度的高值区出现在研究区的边缘,低值区沿主河道附近分布。
  水文干旱,研究时段内年均干旱月数为7.6个月,前期以20世纪60-70年代干旱等级偏重,到21世纪以后,特别干旱的月份明显增多。平均干旱率为29.3%,以70年代最大,90年代以后呈现出明显增大的趋势;四季中,秋季和冬季干旱最为明显。空间上,研究区各等级干旱呈现西南部低、东北部高的格局;轻旱干旱强度高值区出现在西北部,呈C形分布,其他等级干旱强度高值区呈条形分布,仍分布在西北部。
  5.构建了干旱历时和干旱强度的二维Copula函数联合分布模型
  基于Copula函数联合概率分布法,分别构建研究区气象干旱、农业干旱、水文干旱的干旱历时和干旱强度的二维Copula函数模型,并进行了拟合优度评价,得出:研究区气象、农业和水文干旱特征变量中干旱历时和干旱强度的最优联合分布均为Clayton-Copula。干旱历时和干旱强度联合重现期、同现重现期均有如下特征:重现期均介于二者联合重现期Ta与同现重现期T0之间,表明干旱历时和干旱强度联合分布的两种组合重现期可视为边缘分布重现期的两个极端,且干旱历时和干旱强度在增加幅度相同的条件下,二者相应的同现重现期T0增幅比其联合重现期Ta增幅要大。
  6.厘定了气候变化和LUCC对研究区干旱的影响
  气候变化和LUCC对气象干旱作用方向均为正向,加剧了干旱。对干旱历时影响的贡献份额为85.93%和14.07%;对干旱强度影响的贡献份额为73.36%和26.64%;对干旱率影响的贡献份额为64.44%和35.56%。
  气候变化和LUCC对农业干旱作用方向均为正向,加剧了干旱。对干旱历时影响贡献份额为15.31%和84.69%。对干旱强度影响贡献份额为30.33%和69.67%。对干旱率影响贡献份额为61.69%和38.31%。
  气候变化和LUCC对水文干旱作用方向均为正向,加剧了干旱。对干旱历时的影响贡献份额为7.6%和92.4%。对干旱强度的影响贡献份额为24.36%和75.64%,对干旱率的影响份额为60%和40%。
  气候变化和LUCC对各类干旱影响的模拟结果表明,与气候变化相比,以LUCC为主的人类活动对农业干旱和水文干旱的历时和强度贡献相对较大,是农业干旱和水文干旱的重要影响因素;在人类活动干扰强烈的研究区,气象、农业、水文干旱三者间的关系较自然条件下的情况变得更为复杂,需要根据干旱的不同发展阶段,选择适宜的干旱评价指标进行模拟和应用。
[硕士论文] 郭志鹏
自然地理学 哈尔滨师范大学 2017(学位年度)
摘要:本文以对中国近千个气象站点的温度变化作为研究对象,1980s、2010s两期的土地利用的遥感影像和实测、再分析平均温度数据作为基础,利用ArcGIS、MATLAB等分析工具,运用OMR方法和SPSS中的回归分析,主要探究了1980~2010年中国不同土地利用类型对温度的影响,并初步分析了主要的几种地类对温度变化的影响,结果表明:
  (1)1980s中国区域内的土地利用类型以未利用地、耕地、草地,林地为主,共占中国总面积的96.823%,其中未利用地面积最大,占中国总面积的36.922%,湿地面积最小,占中国总面积的0.535%。2010s中国区域土地利用类型依旧以未利用地、耕地、林地,草地为主,共占中国总面积的97.088%,其中未利用地面积最大,占中国总面积的34.757%,湿地面积最小,占中国总面积的0.553%。相比于1980s,2010s耕地、林地、建筑用地及湿地呈现增加趋势。其中林地增加的面积最多,草地、未利用地、水域呈现减少趋势,其中草地减少的面积最多。中国区域内的主要土地利用类型转换集中在耕地、林地和草地之间,主要是是草地转耕地、耕地转林地,草地转林地。
  (2)中国实测、再分析平均温度年际变化均呈现升高趋势,并且呈现极显著升温趋势,实测平均温度四季变化中,四季均呈现极显著升温趋势,且冬季的平均温度倾向率最大,其次是春季、秋季,夏季的最小,四季对全年的贡献中:秋季对全年的贡献最大,其次是冬季和夏季,春季的贡献最小;再分析平均温度四季变化中,除冬季呈现显著升温趋势,其余均呈现极显著升温趋势。秋季的平均温度倾向率最大,其次是冬季、春季,夏季的最小,四季对全年的贡献中:夏季对全年的贡献最大,其次是秋季和春季,冬季的贡献最小。
  (3)OMR对平均温度年际变化呈现极显著升温趋势,四季中春季、夏季、冬季呈现升温趋势,并且呈现极显著升温趋势,秋季呈现降温趋势。就倾向率而言,春季最大,其次是冬季、夏季,秋季最小。春季和冬季的空间变化大体一致,夏季和秋季的空间变化正好相反。四季对全年的贡献中,秋季的贡献最大,其次是春季和夏季,冬季的贡献最小。综合分析不同土地利用类型对温度变化的影响,得出耕地在全年、春季、冬季的温度变化中起到了促进作用,在夏季的东北区域和秋季的华北区域中起到了抑制作用;林地在全年、春季的温度变化中起到了促进作用,林地在夏季的东南地区对温度的变化起抑制作用,但是在夏季西南地区起到促进作用;草地在全年和四季的温度变化中均起到促进作用;混合用地除在秋季的东南地区温度变化中起到抑制作用,在其他季节均起到促进作用。
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