长江上游月降水人工神经网络预测模型

长江上游月降水量预测对于三峡库区及整个长江流域水资源管理具有重要意义。根据长江上游不同气候区降水差异,选取玉树、九龙和宜宾3个代表性气象站点近60 a的月降水量数据,运用反向传播神经网络、径向基函数神经网络、广义回归神经网络和多元线性回归法,确定降水时滞和降水月份,建立月降水预测模型,来预测未来一个月的降水量,并采用均方误差和判定系数来验证和对比各种模型的模拟效果。结果显示：人工神经网络模型总体上优于多元线性回归,特别是反向传播神经网络的模拟结果各站表现较好,在确定合理的输入变量和网络结构后,可以尝试作为长江上游各站月降水预测模型。〖     

TRMM 3B42卫星降水数据在赣江流域径流模拟中的应用

以赣江流域为研究区,基于观测降水和TRMM准实时数据(3B42RTV6、3B42RTV7)和分析数据(3B42V6、3B42V7),驱动VIC水文模型,开展卫星降水产品在赣江流域的水文模拟,评估TRMM降水产品在水文模拟中的应用能力。结果表明:(1)在赣江流域,3B42V7估算的降水与实测降水的对比结果最好,3B42RTV6的估算精度最低,3B42RTV7较3B42RTV6在赣江流域的降水估算精度提升非常明显;(2)在径流模拟方面,3B42V6和3B42V7在日尺度上尽管对洪峰的模拟有所偏差,但模拟结果仍能反映径流变化特征,在月尺度上模拟结果精度较高,纳什系数均在0.9以上,并且二者在4、5月的径流模拟结果较好,7、8月的模拟结果较差,而3B42RTV6对径流的模拟能力较差,日径流量和月径流量均呈现明显低估,3B42RTV7对径流的模拟结果比3B42RTV6有明显改善,可以满足实时水文预报的需求。     

24个CMIP5模式对长江流域模拟能力评估

根据1961~2005年长江流域气象站点的实测月降水量和气温数据,采用第5期全球耦合模式比较计划CMIP5(the Fifth Phase of Coupled Model Intercomparison Project)中24个全球气候模式(GCM)的模拟结果,通过计算模拟变量和观测变量平均值的相对误差、归一化的均方根误差、时间和空间相关系数,采用M-K趋势分析方法,分别选用在长江流域模拟气温和降水较好的5个模式进行集合平均,从时间的演变规律和空间的分布特征两方面,检验该模式集合对长江流域模拟气温和降水的能力。研究结果表明:各个模式模拟气温的能力要明显好于模拟降水的能力,但模拟气温较好的模式模拟降水的能力并不一定突出;模式集合的结果表明:在时间尺度上,模式集合平均结果与观测值拟合程度较好,且模式集合的结果振荡幅度较观测值小;在空间尺度上,模式集合的空间分布趋势与观测值大致相同,说明采用的模式集合结果用于预估未来长江流域降水的时空分布特征和演变规律是可行的。     

台风“梅花”影响山东的降水落区及路径特征分析

本文利用高空观测资料、地面观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料、加密自动站资料、FY-2E卫星云图资料、雷达等资料对2011年第9号台风"梅花"影响山东的降水落区和路径特征进行了分析。结果表明:台风引起的降水分布与水汽通量辐合区、相对湿度大值区、上升运动对应较好。在台风北上过程的中后期,暴雨落区与台风当时的位置和干冷空气的强度有关。台风的对称性对降水的影响较大。此次台风"梅花"生命史长,路径不确定性大。高空引导气流和副高位置和强度的变化对台风路径的预报是一个重要的参考指标。与某些台风影响山东形成远距离暴雨的预报相比,台风"梅花"降水的预报难度更大,要更多的依赖卫星云图、雷达、加密自动站等资料的综合运用,发挥短时临近预报的作用。     

基于不同卫星降雨产品的澴水花园流域径流模拟比较研究

卫星降雨产品作为缺资料或无资料地区估算流域降雨径流的一种途径,适用性尚需大量实验研究。以澴水花园流域为研究区,综合评估了TRMM(3B42V7)、TRMM_RT(3B42V7)、PERSIANN CDR和CMORPH 4个卫星降雨产品在流域平均雨量计算与径流模拟中的精度,设置多方案与多种水文模拟情景全面检验各降雨产品的可靠性与适用性。研究表明：(1)在研究期2002~2013年,没有一个卫星降雨产品对所有精度评价指标均表现最优,PERSIANN始终表现为最差;(2)各卫星降雨产品对于不同年代和不同统计时段的精度差异明显,且一般汛期精度高于全年精度。各年代精度最高的卫星降雨产品在年与汛期尺度上与实测雨量相关系数均超过0.9;(3)各卫星降雨产品对有雨日降雨探测能力较强,但空报率较高,所有卫星降雨产品对于年最大1 d、3 d和7 d降雨估算误差较大,无法达到可利用精度;(4)采用卫星降雨产品进行径流模拟时,以相应的卫星降雨进行水文模型参数率定可获得更高的模拟精度。TRMM_RT与CMORPH日径流模拟精度较好,CMORPH月径流模拟精度较好。总体而言,CMORPH更适用于径流模拟。对于典型的3场大洪水模拟结果表明,TRMM_RT和CMORPH对洪峰与洪量（径流深）的模拟精度相对较高。     

利用多时相HJ CCD影像监测江汉平原南部地区棉花和中稻种植面积

为探讨利用国产HJ卫星遥感数据进行农作物种植面积估算及农业气象灾害定量监测评估的可行性,以江汉平原南部县市为研究区,利用2011年6景不同时相的HJ卫星CCD遥感数据,结合野外调查样方点和面积较大的试验基地样本,通过分析研究区主要秋收作物（棉花、一季中稻）不同生育期的光谱特征和归一化植被指数（NDVI）时序变化特征,对分类影像进行序列阈值分割、掩膜处理,最后利用决策树算法成功提取了棉花和一季中稻的种植面积,得到面积精度和样本点精度均大于90%,Kappa系数为0983 5的结果。只要不受到云和降水的影响,能获取江汉平原区域关键时相（5月中下旬、6月上旬、7月上旬、7月下旬或8月上中旬、10月上旬）HJ 卫星CCD影像数据,便能很好地应用于江汉平原棉花和中稻作物提取     

高原夏季西风异常年500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国降水的关系

利用NCEP/NCAR日平均再分析资料及中国596个测站日降水资料,采用带通滤波、小波功率谱、合成分析、相关分析等方法对青藏高原夏季西风异常年500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国降水和大气环流的关系进行了分析,结果表明：青藏高原夏季500 hPa纬向风季节内振荡以40～60 d周期为主;该季节内振荡在高原西风异常年份表现出异常的传播特征;且高原西风增强年份,我国30°N~40°N范围内的低频降水与高原低频纬向风几乎为同位相,30°N以南地区的低频降水与高原低频纬向风几乎为反位相,东北地区的低频降水落后于高原低频纬向风约1/4位相;高原西风减弱年份,江淮以北的我国北方大部分地区低频降水与高原低频纬向风几乎同位相,江淮地区的低频降水落后于高原低频纬向风约1/4位相。低频降水与低频环流有较好的配置关系     

四种再分析资与长江中下游地区降水观测资科的对比研究

为了获得对中国区域降水刻画能力较好的再分析资料,以长江中下游地区为例,将PREC/L、CMAP、GPCP及NCEP2四种再分析降水资料与台站降水观测资料进行了多年和逐年平均的年、季、月降水量距平的时空相关分析和方差分析,比较了再分析资料对该区降水刻画能力的差异.首先对该区域的观测资料、CMAP、GPCP及NCEP2资料进行插值,使所有资料具有相同的空间分辨率,在此基础上比较再分析资料与观测资料年、季、月平均的降水变化特征.结果表明,四种再分析资料与观测资料的距平相关系数(均方根误差)由大到小(由小到大)的变化次序为:PREC/L→CMAP→GPCP→NCEP2,四种再分析资料均能较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征,尤以PREC/L资料对该区域降水变化的时空演变规律描述得最好.最后,利用PREC/L资料与观测资料对该区域降水的时空特征进行了相关分析、EOF分析和功率谱分析,结果显示夏季平均降水量具有2.3和3.1年的显著周期,EOF分析的前两个模态的时间变化分别具有2.3和2.8年的显著周期,这些显著周期都通过了95%的红噪声检验.     

四种再分析资料与长江中下游地区降水观测资料的对比研究

为了获得对中国区域降水刻画能力较好的再分析资料,以长江中下游地区为例,将PREC/L、CMAP、GPCP及NCEP2四种再分析降水资料与台站降水观测资料进行了多年和逐年平均的年、季、月降水量距平的时空相关分析和方差分析,比较了再分析资料对该区降水刻画能力的差异。首先对该区域的观测资料、CMAP、GPCP及NCEP2资料进行插值,使所有资料具有相同的空间分辨率,在此基础上比较再分析资料与观测资料年、季、月平均的降水变化特征。结果表明,四种再分析资料与观测资料的距平相关系数（均方根误差）由大到小（由小到大）的变化次序为：PREC/L→CMAP→GPCP→NCEP2,四种再分析资料均能较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征,尤以PREC/L资料对该区域降水变化的时空演变规律描述得最好。最后,利用PREC/L资料与观测资料对该区域降水的时空特征进行了相关分析、EOF分析和功率谱分析,结果显示夏季平均降水量具有23和31年的显著周期,EOF分析的前两个模态的时间变化分别具有23和28年的显著周期,这些显著周期都通过了95％的红噪声检验.     

洞庭湖流域分布式水文模型

流域出口径流观测序列是水文模型参数率定重要依据,不受水文站控制区域的模型应用是水文研究关注点之一。首先根据水文站观测资料建立洞庭湖流域四水控制站之上基于水文响应单元的分布式水文模型,在此基础上结合实验、同质移植和虚拟水库等方法,将分布式水文模型拓展到包含无径流站控制区域的丘陵区间和平原圩垸区,最终实现了洞庭湖全流域水文过程模拟。结果表明:在较完备土壤、地形、土地利用等空间数据支持下,通过合理的流域划分和水文响应单元定义,建立的流域分布式水文模型可以较好地在水文响应单元尺度反应降水发生后蒸散、地表径流、土壤和地下水的响应特征。而基于观测实验及基流分割等方法获取的关键水文过程特征对模型参数优化的认识,可以提高模型参数率定效率,在较少优化迭代运算后既可使月径流模拟的效率系数NSE和确定性系数R²值高于0.81(日过程高于0.62)。借助参数同质移植和虚拟水库解决了区间和圩垸区无控制站区域水文过程模拟。在全流域水文过程的模拟中,基流指数和蒸散比例与实际过程具有较好的一致性。说明相关参数较好地反映了其物理机制,具备在相似气候及下垫面条件区域进行同质移植的基础,圩垸区径流交换采用虚拟水库的处理方式也合理可行。     

青藏高原东南部及其邻近地区FY-2E卫星晴空大气可降水量评估

为了解青藏高原东南部及邻近地区FY-2E卫星大气可降水量(FY-2ETPW)的可靠性,利用2010~2012年探空计算值(RS TPW)对其进行对比分析。结果表明:青藏高原地区月平均FY-2ETPW除7月偏小外,其余月份都偏大,相对偏差仅有6月和7月在25%以内,其余月份都在50%以上,尤其是1月高达780.45%,FY-2ETPW与RS TPW之间为负相关系数,FY-2ETPW在青藏高原地区不可靠;低海拔地区,6月和7月平均FY-2ETPW偏小,其余月份都偏大,5~8月相对偏差不足4%,但1月相对偏差却高达105.84%;低海拔地区4~10月,FY-2E TPW与RS TPW相关系数大于0.5,FY-2ETPW订正模型估计标准误差为6.57mm,个别站点误差较大,还有待进一步的改进。     

融合时序特征的湖北省降水空间分布估算

以湖北省2006～2010年的降水量为基础数据源,通过对降水数据的分析,将省内75个站点的时间维降水序列变差函数值作为降水强度的影响因素,引入到降水量空间预测的多元地理统计中,使用时序协同克里格方法构建降水时序特征与降水量之间的数学关系模型,对湖北省月平均降水数据进行空间插值模拟。通过分析不同时间尺度下的交叉检验统计量,选择最优的时间维变差函数计算尺度。结果显示,融合时序特征的协同克里格法对降水量的空间插值较普通克里格法具有更好的插值效果,因而更适合历史资料丰富地区的降水空间分布估算     

青藏高原四季降水变化特征分析

利用青藏高原87个地面气象台站41年（1960～2000年）的月降水资料,并在Arcgis 9.0中通过Kriging插值方法对少数站点的缺测值进行了插补,用线性回归方法研究了高原四季降水量的变化趋势及区域上的差异。为了保证本研究的完整性,对高原年降水也做了相应分析。结果表明：（1）高原冬春两季降水量呈显著增加趋势。冬季雅鲁藏布江下游、春季高原东北部为降水减少区,高原其他区域均表现为增加;夏秋两季降水量基本保持不变,但夏季高原中部和川西降水减少,高原南部和北部降水表现为增加;秋季高原中部、南部降水增加,川西降水减少。（2）高原年降水呈显著增加趋势。在区域上高原南部大致以东经102度为界,该线以东降水减少,以西降水增加,且降水增加区域表现出随纬度的增加而递减的特征。高原中部、北部的年降水基本保持不变或微弱增加。     

Simulating potential vegetation distribution in a mountainous region of the Eastern Tibetan Plateau:A case study of Barkam County

The main objective of this study is to simulate the potential vegetation types on the basis of environmental parameters.The paper took Barkam County in a mountainous region of the Eastern Tibetan Plateau as the study area.The vegetation distribution was mapped in 1994 and 2007 based on TM remote sensing images by object-oriented interpretation method.We overlaid the two maps to find out the vegetation patches which have not changed,and took them as stable types.Fifty per cent of the stable patches were randomly sampled to operate the logistic regression with related environmental parameters;others were used as test data of simulated results.Seven environmental parameters were mapped,including elevation,slope,aspect,surface curvature,solar radiation,temperature and precipitation,based on DEM data and meteorological site data by GIS technology.The relationship between the spatial distribution of vegetation and environmental variables were quantified by logistic regression.The distribution probabilities of each vegetation type were calculated.Finally,the spatial distribution of potential vegetation was simulated.This research can provide a scientific basis for vegetation restoration and ecological construction in this area.     

岷江径流变化特征及其对青藏高原气候变化的响应

依据1961~2003年水文气象资料,运用Mann Kendall检验和线性倾向估计方法进行了岷江年径流、青藏高原年气温与年降水长期变化特征分析及其变化趋势显著性检验,利用Pearson相关分析研究了岷江径流变化与青藏高原气温和降水间的相关性。结果表明：(1)在青藏高原年平均气温显著升高而年降水略有增加但不显著的气候环境下,岷江径流量总体呈减少的变化趋势,年变化率分别为上游紫坪铺站-2619 0 m3/s、下游高场站-6538 5m3/s,其中紫坪铺站径流减少趋势十分显著,通过了5%显著水平的信度检验;从季节变化上看,岷江径流减少主要发生在夏季和秋季,而以春季变化最少;从时间变化特性看,在60~80年代,岷江年径流呈现出年代际的周期性波动变化。(2)岷江径流随青藏高原平均气温的升高而减小;青藏高原降水与岷江径流间的相关性在上下游及季节上则表现不同,与春季径流的相关性最强,与上游紫坪铺站径流具有弱负相关性,而与下游高场站径流具有显著的正相关性;同时,岷江径流变化对青藏高原气温和降水变化在时间响应上还表现出季节上的滞后性。     

基于多源异构数据集的长江经济带岸线资源综合管理平台研发

中国科学院科技服务网络计划(STS计划)重点项目"长江经济带岸线资源调查与评估"自2017年启动实施以来,通过卫星遥感、地面调查、标准数字化、模型模拟、社会经济统计等方式,积累了丰富的岸线资源数据。平台以岸线资源开发利用与生态环境变化等观测要素的一体化、协同化管理为目标,对海量多源异构数据进行同化、清洗与标准化,制订数据加工和整编的标准规范,建立岸线资源综合利用时空数据库,并形成以数据标准化管理与成果可视化展示及查询为核心的岸线资源综合管理平台。     

生态气象监测评估业务平台的设计与应用

  针对目前生态气象监测轨道业务的特点,结合工作的实际需要,运用C和C++语言建立了生态气象监测评估业务平台。在程序设计中,采用了生成中间交换文件的结构组织,能够对各模块的输出结果进行详尽直观的分析,并提供了等值线色斑图与区域填充等多种图形绘制方式。该系统可处理AVHRR和EOS/MODIS卫星遥感资料,对气象观测报文进行解译、数据分类管理和质量控制,统计计算水体密度指数、湿润指数、植被覆盖指数、土地退化指数、灾害指数和生态质量综合评价指标,以图形、图像的形式输出生态气象监测评估产品,实现了卫星遥感与生态气象地面监测数据的有效组织和智能化管理。将系统应用于湖南省生态质量气象评价,业务化运行的结果表明,该系统具有较好的业务实用性。〖HJ1〗〖HJ〗
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江苏省水稻遥感估产研究

结合水稻遥感估产研究工作，阐述了遥感估产全过程，根据江苏省境内水热条件、地貌、土壤条件、种植制度等，进行水稻遥感估产区划和样点布设，建立估产背景数据库。利用混合像元分解方法提取水稻种植面积，以及采用遥感植被指数单产模型，进而预测水稻产量。