统计降尺度对西北地区未来气候变化预估

利用IPCC数据分发中心提供的模式集成结果和多年的观测资料,建立大尺度气候状况(主要是降水与气温)与区域地理位置和海拔的统计降尺度关系,并用独立的观测资料检验这种关系,实现西北地区高分辨率气候空间分布;然后把这种关系应用于AOGCMs输出的大尺度气候信息,预估西北地区未来的气候变化情景.结果表明:与20世纪后半期相比,未来30年中国西北地区将普遍增温,增温幅度显著的地区在甘肃中东部、内蒙古、宁夏、陕西中北部、青海东北部和新疆的天山及阿尔泰山,增温幅度为0.5-1.0℃;降幅较大的地区在塔里木盆地,降幅为0.5-1.32℃;降水普遍增加,增加比较显著的地区有新疆的塔里木盆地南部、阿尔泰山和天山,陕西省南部,增加幅度为25-78 mm/年,降水减少的地区在高原区,青海省最为显著,减少幅度为81-108 mm/年.     

赣江上游流域未来气温与降水的降尺度分析

大气环流模型预测气候变化情景,须经降尺度处理后才能满足气候变化对水资源水环境等影响进行评估的需要.本文为研究气候变化影响下的赣江上游流域未来气温与降水的变化情景,先利用SDSM建立大尺度气候要素和地面气温变量间的统计转换关系,确定模型应用的预报因子变量,然后用独立的观测资料验证模型的可靠性,最后把建立好的统计关系应用于英国Hadley中心海气耦合模式(HadCM3,SERSA2,B2)的输出,分别生成了赣江上游流域7个气象站点未来3个时段2020s,2050s和2080s的气温和降水变化情景.结果表明,赣江上游流域未来3个时段的未来日最高气温和日最低气温有明显的增加趋势,降水有微弱的增加趋势.研究结果为该流域水资源的综合管理及防洪减灾提供了决策支持.     

多模式集合在统计降尺度应用上的研究进展

气候模式(GCMs)由于分辨率过低,进行区域气候的模拟和预测的能力很差;而统计降尺度可以通过建立气候模式的输出信息和区域气候要素之间的统计关系来弥补GCMs的不足。在对比动力降尺度和统计降尺度之后首先对统计降尺度的基本原理和方法进行了介绍。强调了产生模拟预测结果的不确定来源,据此讨论集合思想在统计降尺度的应用的必要性。并重点追踪了其在国内外的研究进展,提出了未来多模式集合统计降尺度的发展方向。     

基于BP神经网络对黄河源区降水的降尺度模拟研究

利用黄河源区实测的水文气象资料、NCEP再分析数据及HadCM3情景模式,通过研究气象因子与降雨之间的非线性关系,基于BP神经网络模型采用3种不同时段(即全年S1、枯水期和丰水期S2及四季S4)对黄河源区建立3种降雨的统计降尺度模式,分析评价不同模式对降雨指标的模拟能力.结果表明:3个模型的模拟效果的优劣随着研究的时间尺度变化,对多数降雨指标的变化趋势能成功捕捉,但对量的模拟效果会随着指标和季节而变化,对极端指标的模拟效果均较差.     

基于人工神经网络开发中国地区统计降尺度气候预估数据

针对中国地区的气候预估问题,开发一套高时空分辨率(空间分辨率:0.25°;时间分辨率:逐日)的统计降尺度气候变化数据集.降尺度气候预估结果表明:1)在传统降尺度方法的基础上引入人工神经网络算法,开发高时空分辨率的降尺度气候数据,技术上简便可行;2)将这种新方法应用到模式的历史模拟数据上,温度和降水的气候态偏差显著减小,...     

基于Tweedie分布的日降水量统计降尺度模型

基于Tweedie分布的广义线性模(generalized linear model,简称GLM),并结合Kriging模型,发展了日降水量统计降尺度的GLM-Kriging模型.首先用GLM拟合研究区域内日降水量与数值模式输出的影响局地降水的物理量之间的关系,日降水量的空间相关性反映在模型的残差中;然后用Kriging模型来拟合GLM的随机化百分位残差(randomized quantile residuals,简称RQ残差).结合NCEP再分析资料应用于2007年7月沂沭泗流域的42站日降水观测,结果表明GLM-Kriging降尺度模型较好地还原了主要降水过程,整体上取得了较高的准确度,可用于气候变化影响评估或数值天气预报产品的释用,还可进一步扩展为日降水量的时空统计模型.     

基于Tweedie分布的日降水量统计降尺度模型

基于Tweedie分布的广义线性模型(generalized linear model,简称GLM),并结合Kriging模型,发展了日降水量统计降尺度的GLM-Kriging模型.首先用GLM拟合研究区域内日降水量与数值模式输出的影响局地降水的物理量之间的关系,日降水量的空间相关性反映在模型的残差中;然后用Kriging模型来拟合GLM的随机化百分位残差(randomized quantile residuals,简称RQ残差).结合NCEP再分析资料应用于2007年7月沂沭泗流域的42站日降水观测,结果表明GLM-Kriging降尺度模型较好地还原了主要降水过程,整体上取得了较高的准确度,可用于气候变化影响评估或数值天气预报产品的释用,还可进一步扩展为日降水量的时空统计模型.     

一种气温降尺度的半循环对抗生成网络

提出了一种半循环对抗生成降尺度模型，应用于ERA5再分析全球气候地表温度数据在中国及其周边地区的降尺度，该模型引入了重建生成器网络和退化生成器网络，采用对抗损失和半循环损失来优化降尺度结果。通过消融实验验证了该模型的有效性。结果表明，与传统的插值方法以及其他深度学习模型相比，该模型在客观评价指标上有所提高，所生成的地表温度数据细节更加丰富。     

动力降尺度方法在辐射雾大涡模拟中的应用

针对大涡模拟(LES)计算精确但耗费大量计算机资源的特点,采用动力降尺度的方法,把传统的边界层(PBL)方案与LES模拟相结合,利用WRFV3.7模式四重到五重嵌套网格,以华北地区一次辐射雾为例进行模拟,试图保留LES计算精确的特点,并减少计算机时。结果表明,动力降尺度方法能够准确地预报雾的发生,与同样水平分辨率的LES模拟相比,四层嵌套网格节省47.02%计算机时,五层嵌套网格节省67.67%计算机时,可以为未来高分辨率业务预报系统的LES模拟实现提供一种可能性。     

多层次降尺度方法对安徽省月降水量预测的研究

 利用1961～2004年多层次的NCEP环流资料初选出与台站月降水量的显著相关区,通过最优子集回归模型对各初选因子进行筛选和组合,形成了安徽省35个台站的月降水量回归模型,并分别利用NCEP资料和月动力延伸模式环流预报作为输入场对2005～2009年安徽省月降水量进行了回报.结果表明,该降尺度模型包含高低层的多种资料,各因子组合起来可以从统计上反映出一些影响降水的环流配置型,较传统的仅用500hPa资料的降尺度模型内容更为丰富.从回报的效果来看,预测值与实况值平均距平符号一致率为63%,PS评分为75分,其中对涝月的预测效果要好于旱月.     

长江源区未来气候变化情景降尺度

利用台站资料,从气候场的平均态、空间结构、变化趋势以及年内、年际变化方面对IPCC AR4中19个全球气候模式模拟结果及其集合平均在长江源区1961-1999年气温和降水的模拟能力进行了对比,从中优选了CGCM3.1_T47,MRI_CGCM2.3.2,UKMO-HadCM3及MME 18对流域气温和降水模拟较好的模式.然后再利用2000-2009年的台站观测资料分别对四个模式采用差值法和统计降尺度方法进行对比.最后,分别采用Delta和SD方法预估了长江源区21世纪2011-2030年、2031-2060年、2061-2090年A2情景下气温和降水的变化情景.在未来三个时期长江源区将明显增温,多年平均气温将分别升高1.5(1.2～1.9)℃,2.6(2.3～3.2)℃,4.5(3.7～5.3)℃;多年降水呈现微弱的增加趋势,增加幅度分别为9.1％(3.1％～12.7％),11.2％(4 6％～18.2％),15.7％(3.0％～26.3％).     

基于混沌理论的降雨量降尺度方法

将混沌理论应用于水文变量尺度分析,对无定河流域不同时间尺度(80 d,40 d,20 d,10 d和5 d)降雨量进行降尺度转换.根据关联维数法对不同时间尺度降雨量间的分解系数序列进行混沌性识别,结果表明:不同时间尺度降雨量的分解系数存在低维混沌现象,用混沌方法进行降雨量降尺度分析是可行的.在此基础上,建立加权一阶局域法多步预测模型对不同时间尺度降雨量间分解系数进行了预测,继而实现了降雨量的降尺度分析,良好的预测结果及可操作性使得混沌理论为水文序列的降尺度分析提供了一种方法.     

基于人工神经网络降维映射的统计优化方法

提出将多维空间的样本数据降维映射到二维平面上,并在该平面上自动生成函数的等值分布曲线,从而,可直观出该函数的最优点或最优区域,通过本文提出的逆映射算法可将其还原到多维空间用原始变量表示．运算实例结果表明,基于神经网络降维映射的优化方法,直观、准确、可靠,对于有约束优化问题的求解特别有效．     

被动微波遥感土壤水分产品降尺度方法研究综述?

利用被动微波遥感反演土壤水分是当前监测土壤含水量最有效的手段之一.但是受限于较低的空间分辨率,被动微波遥感土壤水分产品一般只适用于大尺度研究.为了满足科学研究中对不同分辨率土壤水分产品的需求,对土壤水分降尺度的相关研究成为当前遥感领域的一个研究热点.本文就目前国内外土壤水分降尺度方法进行详细介绍,并比较和评价多元统计回归法、基于物理模型的方法、权重分解、数据同化及空间插值等方法的优缺点及适用条件.最后指出目前土壤水分降尺度方法存在的问题,并提出今后降尺度方法的发展方向.     

近34年湖南省极端最高气温的时空变化特征研究

利用1979-2012年湖南省的ECMWF逐日地面最高气温再分析资料,采用阈值法确定极端最高温度,并通过气候倾向率、气候趋势系数分析法、温度距平以及概率分布等方法分析讨论了极端最高气温的时空变化特征.结果表明：湖南省在1979-2012年的极端最高温度呈上升趋势,增温幅度0.32℃/10a,达到0.1显著性水平检验;从空间分布来看,极端最高温度值由南向北逐渐减少,在区域上,湘东出现高值中心;从各个季节来说,冬季升温趋势显著,升温幅度达0.77℃/10a,其次为秋季、夏季和春季;从年代际来看,90年代中后期到21世纪初变暖程度最大,近34年较高温度发生的概率大于其它温度,2001-2012年出现极端高温天气概率大于其它时段.     

基于降尺度和分层优化采样的土壤水分制图方法研究

如何获取能够代表卫星观测尺度、并揭示空间异质性的土壤水分数字地图,是被动微波土壤水分产品真实性检验研究的关键问题.本研究选取河北省深州市为研究区域,首先基于MODIS长时间序列的NDVI、LST和Albedo产品数据集,综合利用HANT重构方法和降尺度模型优选,获取1km分辨率的土壤水分估算结果.其次,为保证检验真值的...     

5个CMIP5模式对低纬高原气温的模拟和预估

利用CMIP5中5个气候模式19612005年的月平均气象要素资料、低纬高原区高分辨的月平均温度格点资料,采用BP神经网络、EOF分析以及多元回归方法对低纬高原地区2006年1月至2099年12月期间的温度进行预估研究.结果表明,各温度模型集合模拟的低纬高原地区未来94年温度在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5 三种排放情景下均呈明显的上升趋势.至2099年,与2005年平均温度相比,RCP2.6排放情景下,温度升高0.9℃,RCP4.5排放情景下,温度升高1.8℃,RCP8.5排放情景下,温度升高3.3℃.     

两种降尺度方法对钱塘江流域日设计暴雨计算的影响

研究气候变化对水资源的可能影响,能让人类在面临气候变化时能够及时地采取相应措施。利用大气环流模式HadCM3的结果和国家气象局提供的钱塘江流域7个站点1961-1990年逐日实测气象资料,选取A1B排放情景,分别通过动力降尺度方法和统计降尺度方法,分析2011-2030时期(2020s)的日设计暴雨,并对两种方法计算得出的设计暴雨进行比较。结果表明,除个别站点外,在A1B情景下,两种降尺度方法下极端暴雨出现的频率相比基准期都有所增加,其中动力降尺度方法下不同重现期的设计暴雨值增幅更大。     

拆分降尺度卷积神经网络入侵检测方法

针对卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)模型待训参数量过大、多层网络导致特征和梯度消失等问题,提出一种基于拆分层和Inception-ResNet的卷积神经网络模型用于入侵检测。首先将网络流量数据转化为具有空间相关性的图像以适用于卷积神经网络的输入;然后使用Inception-ResNet卷积层增加网络深度,减少模型训练参数数量以及消除梯度消失问题,拆分层在降低图像尺度时基本保持图像原有分类特征;最后采用NSL-KDD数据集对改进模型进行训练和测试。测试结果表明：改进模型相对于Inception-ResNet模型具有更高的检测准确率和少数类样本召回率以及更好的训练时间性能。