中国东南地区气象要素场线性内插标准误差初步分析

气象要素的结构函数是描述该要素场统计结构的特征值之一，是表征空间不同点之间要素序列差值的离散程度的量。由要素结构函数的空间分布，可确定要素的线性内插标准误差空间分布，进而可以确定各台站间合理战术内插间距。采用中国东南地区50个台站的10年地面常规气象观测资料对该地区的气象要素的结构函数场特征、线性内插标准误差及台站合理战术内插间距进行了计算分析。     

近30年中国东部气温对土地覆被变化的敏感性

利用1979?2010年中国东部295个气象站点近30年逐年各月的月平均气温数据, 分析气象站站点周围3 km土地覆被变化和相应气温变化, 研究中国东部地表土地覆被变化对站点气温变化的影响。结果表明: 近30年研究区域内草地锐减, 城市剧烈扩张, 林地显著增加; 站点气温年平均变化率在-0.2~0.9℃/10a之间, 区域气温年平均变化率为0.38℃/10a; 不同土地覆被上的气象站点气温变化率明显不同, 按城市、农田、草地、林地的顺序依次减小; 区域气温变化是多种覆被共同作用的结果; 土地覆被变化并非局地气温上升的唯一原因, 却深刻地影响着局地年气温变化率。     

基于遥感和GIS的日最高最低气温估算

气温是气象要素的重要组成部分,广泛用于全球气候变化、资源环境分析及灾害预警等多个领域.随着卫星遥感技术的发展,气温的估算趋向于遥感或遥感和GIS结合的方法.本文以浙江省为研究区域,利用了36个站点2013年逐日每10min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度及其他参数产品,选用多元线性回归(自变量为地表温度、归一化植被指数、地表反照率、经度、纬度和高程)、温度植被指数以及多元线性回归插值方法进行气温估算,建立了研究区日最高气温最低气温估算模型,并比较了几种气温估算方法在研究区的适用性.结果表明:3种方法最高气温估算的决定系数(R~2)分别为0.96、0.91、0.97,均方根误差(R_(MSE))分别为1.84、2.75、1.49℃;多元线性回归和多元线性回归插值法最低气温估算的R~2分别为0.87、0.91,R_(MSE)分别为3.33、2.93℃,两者均为多元线性回归插值法得到的结果最好.空间分布结果显示,多元线性回归插值法能很好地反映由地形不同所带来的细节差异.     

野战环境下药温精确测量必要性研究

该文在澄清野战条件下的药温概念基础上,介绍了野战条件下装药环境温度不均匀性、装药内部温度不均匀性和传统药温测量误差严重性.分析表明,对野战环境下的整装式弹药和分装式弹药,现役炮兵传统药温测量误差(标准误差)分别为5.6～6.1℃和2.4～3.0℃.而从现代火炮系统射击精度需求角度,经查阅射表和论证可知,药温测量的单向偏差应不大于1℃,标准误差应不大于0.7℃.因此,传统药温测量误差超过了3～8倍.该文研发的药温实时测量装置,其精度(标准误差)达到了0.6℃,在国际同类产品中是先进的.     

拉萨市近36年气候变化特征分析

目的利用1978-2013年拉萨市所属4个气象站点(当雄、尼木、拉萨、墨竹工卡)的气温和降水资料,研究拉萨市4个气象站点近36年的气候变化特征,为当地4个县区人们的日常生活和社会经济发展提供科学指导。方法采用趋势系数法研究其气候变化趋势,用曼-肯德尔(Mann-Kendall)法,对气象数据进行时间序列的趋势分析及突变检验,并对各站点的气候特征进行比较分析。结果与结论(1)4个站点年平均气温呈波动上升趋势,增温最快的是拉萨站,速率为0.66℃/10a,速率最慢的尼木站为0.34℃/10a;(2)各站点的降水表现为缓慢地波动上升趋势,均表现为夏季降水量远远多于其它季节,冬季降水量呈减少趋势;(3)除拉萨和墨竹工卡站气温未发生突变,其它2个站点气温突变显著,4个站点的降水突变显著。     

近50a皖北地区气温变化特征分析

选取皖北地区5个代表气象站1957～2007年的逐月气温数据,采用线性倾向估计和累积距平等方法,研究了皖北地区气温变化的趋势和空间差异.结果表明:①近50a皖北地区的年平均气温升高约1.3℃,增温率0.25℃/10a;20世纪90年代开始气温快速升高,增暖明显.②四季气温的变化有明显差异,除夏季外,春、秋、冬3季气温均呈上升趋势,气温分别升高了1.7,1.4,1.8℃;增温率分别为0.34,0.27,0.36℃/10a;增温幅度从大到小依次为冬季、春季和秋季.③皖北地区东部的宿州和东南部的蚌埠增暖明显,增温幅度较大;皖北地区西北部的砀山、西部的亳州和西南部的阜阳增温幅度较小.气温异常偏高年份多出现在90年代以后,1991～2007年的17a中,气温异常偏高及以上等级出现10a,占59%.     

四种气温空间插值方法适用性分析

探讨不同地貌类型区各种气温空间插值方法的精度及其适用性,为环境科学、生态学和地理学等区域性研究提供气象要素空间插值方法选择依据。基于地面气象站点实测气温数据,采用Kriging、IDW、Spline和TPS四种空间插值方法对三江源区、横断山区、内蒙古草原和松嫩平原等热点研究区域进行气温空间插值精度对比分析。结果表明:①TPS插值法引入高程作为协变量提高了插值精度,适用于如青藏高原东南缘地形起伏较大、地域范围较广的区域,但在干热河谷等特殊地理环境中,插值精度有所下降且存在低估现象;②Kriging插值精度高于IDW和Spline,适用于地势平坦的松嫩平原等区域;③IDW和Spline插值法对气象站点分布和密度要求较高,适用于气象站点密度大且地形起伏较小的区域。4种气温插值方法中,TPS插值法精度最高,其次为Kriging插值法,IDW和Spline插值法精度相当。     

站点密度对复杂地形PRISM月降雨空间插值精度的影响

【目的】利用降雨和高程与坡向等地形因子之间关系,分析站点密度对于坡面回归方程模型(PRISM)插值精度的影响,探究该模型的适用范围。【方法】以北京西北山区为例,基于研究区数字高程模型(DEM)、山地自动气象站点数据和降雨数据计算插值结果,采用反距离加权法(IDW)、克里金法(Kriging)和样条函数法(Spline)等插值方法,以及交叉验证和实测数据验证等方法进行数据对比,分析站点密度对插值结果的影响。【结果】当站点密度从0.55×10^-2个/km²降低到0.18×10^-2个/km²时,各种插值方法的插值精度均随站点密度的减少而降低,PRISM模型的变化程度最大,Spline的变化程度最小; 同时当站点密度逐渐降低至0.18×10^-2个/km²时,PRISM模型的插值误差超越Kriging和IDW,但仍在Spline之上。【结论】当站点密度较低时,PRISM模型优势不明显,建议使用IDW和Kriging。     

西安市1951—2009年气候适宜度变迁

运用Arcgis技术对陕西省1951—2009年23个气象台站的月平均气象资料进行克里金内插和掩模运算,得到了西安市的年平均气温和平均相对湿度数据层,并以每10 a为一个时间段,以年平均气温为依据,进行了气候适宜区的划分和变迁分析.结果表明:1951—1990年,西安市只存在一等一般适宜区和二等比较适宜区;从90年代开始,年平均气温逐渐升高,偏热地区,即一等比较适宜区开始出现,其面积逐渐扩大,而较凉地区以每年约28 km2的面积在逐渐缩小;以此减小速度计算,西安市较凉地区将在不到9 a的时间内逐渐消失,而一等比较适宜区将会占主导地位.     

基于新疆地区降水量与气温的空间异质性的空间展开模型分析

基于新疆地区52个气象观测站点的逐日气温和降水量数据,利用空间展开模型研究了1970,1980,1990和2000年新疆地区平均气温与年降水量回归关系的空间异质性,并将结果予以可视化.采用空间展开模型用各观测站点的地理位置函数来代替各观测点的位置特性加入到模型当中,很好地解决了由于各站点地理特性而导致的空间异质性.研究表明,新疆地区气温对降水量的影响强度随着地理空间位置的变化而变化,二者的回归关系呈现出显著的空间非平稳性.北疆地区的影响系数显著为正,天山山区的大多数气象观测站点为正,而南疆地区的回归系数所反映的影响强度特征较为散乱,这种不一致性取决于南疆地区的特殊地理格局.研究结论充分说明新疆地区气温对降水量的影响强度存在明显的地域差异.     

公路气候区划的DEM综合插值法

温度插值方法的精度对于公路气候区划有重要的影响,以新疆天山地区为例,利用天山及其周边地区共52个气象站点在1971~2000年间的气温数据,采用数理统计方法中的多元线性回归法分析了天山地区累年年平均气温与经度、纬度和海拔的相关关系,在基于DEM(数字高程模型)一般插值方法的基础上,引入残差提出了基于DEM的综合插值法,与反距离权重法、普通Kriging法以及基于DEM的一般插值方法进行了插值效果对比和精度比较,在此基础上对4种插值方法得到的温度分布进行了分区,并对分区结果进行了分析。研究结果表明:插值精度越高,插值得到的气温分布与实际气温分布越接近,温度区划结果就越精确;基于DEM的2种插值方法较反距离权重法、普通Kriging法精度提高了1倍,更适用于地形复杂地区的公路气候区划需求;基于DEM的综合插值法相较于基于DEM的一般插值法在计算精度上提高了10%以上,在公路气侯区划数据有限时具有一定的优越性。     

基于遗传算法和克里金的气温站网拓展设计

利用江苏省2016年58个地面气象站日均温数据,针对其站点布局的不合理以及对未来站网的拓展,提出一种基于地统计克里金法和遗传算法的方法,以研究区域现有地面气温站点,利用克里金方法计算整个区域的克里金方差并对研究区域进行估值作为模拟站点,通过遗传算法从模拟站点中寻找最优的站网组合,解决局部最优站点组合起来不一定是整体最优的问题。最终确定了6个添加站点位置,研究结果为未来气温站网的建设提供了理论参考。     

一种基于变分分析的气温数据估算方法

基于三维变分分析的思想,通过引入气候背景场信息和背景场误差协方差矩阵,提出了一种基于变分分析的气温数据估算方法,建立了1995~2007年131个站点的逐小时气温估算数据。结果表明:1逐小时气温估算值与实际观测非常接近,相关系数超过0.9,偏差在±0.1℃以内,能够很好地反映气温的日变化特征;2日平均气温是否准确取决于能否准确地获取一日四次的气温观测,而超过70%的站点历史上不存在02时气温观测,因此需要对02时气温进行准确的估算。与现有的02时气温业务估算方法相比,使用变分估算方法得到的02时气温更为准确,而且从偏差的时间序列来看,由于引入了背景场信息,变分估算方法避免了原有业务估算方法在夏季误差较大的问题。     

厦门地区铁塔气象站和自动气象站的数据对比分析

随着气象部门与铁塔公司的深入合作,越来越多的铁塔气象站投入业务运行,铁塔气象站在部署密度和成本上有显著优势.然而,人们对气象监测的需求更加严谨,要评估气象自动站的实时数据质量及数据准确性,是一个无法避免的问题.通过对厦门地区相邻的铁塔气象站和自动气象站监测数据的分析研究,采用2个站点近三年的同期数据对比的方法来检测两种...     

基于地理加权回归模型和不同植被特征参数的TRMM 3B43降尺度研究——以云南省为例

为了将空间分辨率约为27 km×27 km的热带降水测量计划卫星(TRMM) 3B43数据降尺度为1 km×1 km,并对比不同植被参数下TRMM 3B43降尺度效果,以云南省为研究区, TRMM 3B43卫星降水数据、MOD13 A3归一化植被指数(NDVI)和增强型植被指数（EVI)数据、MOD17A2H GPP数据、气象站点月降水数据等为数据源,基于地理加权回归模型,开展不同植被特征参数的TRMM3B43降水数据降尺度研究,采用线性相关系数、偏离率和均方根误差验证云南省整体、不同气候区及单气象站点TRMM数据的降尺度精度.结果表明,不同植被特征参数中,以植被总初级生产力、NDVI数据为基础的降尺度结果为佳,利用EVI进行降尺度的结果较差;各时间尺度下,以月尺度的降水数据降尺度结果最佳,其中降雨量较多的月份相关性更高,其次为季节尺度,其中以秋季降尺度最佳,年尺度下的降尺度综合精度评价结果较差;不同气候带下,边缘热带区域内TRMM降尺度效果最佳,其次为南亚热带和中亚热带,高原气候区TRMM降尺度结果稍差;单气象站点中,江城、丽江等站点处的TRMM降尺度效果最佳,贡山站点降尺度效果最差...     

基于江西省站点资料对智能网格实况分析产品的检验评估

利用江西省2019年3月～2020年2月气象站观测资料,在小时尺度上,对中国气象局下发的智能网格实况的2 m气温、湿度、风速、降水等多个气象要素产品进行检验评估.研究分析各类产品的数据误差及其时空变化规律,验证该产品在研究区的适用性.研究结果表明:2 m气温、相对湿度产品与站点观测较为一致,其相关系数均可达0.9以上,2 m气温均方根误差在1.0℃左右,准确率可达80%以上,相对湿度均方根误差小于10%,准确率可达90%以上.风速产品的数据精度较低,相比站点观测风速明显偏弱,70%站点的风向准确率小于50%,风向准确率仅为40%左右.降水产品能准确反映年内逐小时变化趋势,但存在一定程度低估,相关系数基本在0.8以上,平均误差为-0.1～0.1 mm·h^-1,平均绝对误差小于0.2 mm·h^-1.与站点观测相比,降水产品对强降水明显偏弱.地形对实况网格产品准确性有较大影响,产品误差在地形复杂山区中比在平原地区中明显偏大.总体上,2 m气温、相对湿度产品质量较高,基本可满足业务服务需求.风速产品及降水产品在大降水量级下的误差较大,与业务服务需求有...     

基于数据外推与内插的联合局部近场声全息

基于波叠加的数据外推与内插技术是两种基于波叠加法的对全息面数据进行扩展处理的局部近场声全息算法。依据数据外推与内插技术的优势与不足之处,提出了一种基于波叠加的数据外推-内插联合局部近场声全息技术,该技术在全息面测量数据的基础上同时进行数据内插与外推,从而在提高全息面分辨率的同时等效的扩大了测量孔径,以求实现用有限的传声器获得更为全面的声场信息,提高了声场重建的精度,同时降低了声场测量要求。数值仿真结果表明了该技术的实用性与有效性。     

基于正交多项式拟合的气象数据处理方法

针对高空气象探测数据变化规律复杂、突变情况不可预测、数据量大等特点,提出了基于离散数据正交多项式最小二乘的分段拟合方法.首先,从计算稳定性角度,说明了采用离散数据的正交多项式最小二乘法的原因;其次,从曲线拟合的保形性角度,详细阐述了二次分段拟合原则;最后,以具有典型特征的气温探测数据为例,证明了采用基于离散数据正交多项式最小二乘的分段拟合方法能够获得明显优于传统内插方法的拟合精度,提高高空气象探测数据处理的精度和自动化处理程度.     

基于.NET的自动气象站监控系统设计

该文对自动气象站监控及数据库访问技术进行了研究。首先从XML配置文件中获取站点信息,然后用站点信息中的区站号到数据库中查询当前整点小时数据及缺测信息,接着对数据进行分析、处理,并将得到的异常信息存放到记事本中,最后将记事本中的内容显示到监控平台,为技术保障员快速发现故障提供依据。     

独立同分布中心极限定理在雨量站网规划中的应用

将独立同分布中心极限定理引入雨量站网的规划中, 得出面雨量测量精度(测量相对误差或允许误差)与雨量站网密度(平均站间距)呈线性关系, 误差增长的斜率与该区域雨量站观测的随机误差均方差呈正比, 与区域面雨量和区域面积的平方根呈反比。利用模拟降水场以及安徽省梅雨期间高密度的雨量站点资料, 以抽站法为基础进行统计计算, 验证上述结论, 并对这一线性关系的斜率进行讨论, 以期为雨量站网的规划和优化提供一定依据。应用导出的关系式对安徽省2005-2008年梅雨季节降水统计得出, 面雨量测量精度与雨量站密度的相关系数在淮北平原为0.49~0.80, 在皖南山区为0.70~1.41, 如果假定20%的允许误差, 安徽淮北平原和皖南山区的最小平均站间距(最高布站精度)分别为25和14 km。