基于两种不同高分辨率格点降水数据的祁连山面雨量特征分析

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luffyzl
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面雨量是一个区域的降水量的总和,与传统基于站点的点降水量研究相比,面雨量更加能够客观地描述区域内实际的降水资源的状况。在量化水循环过程中,可以以面雨量的形式体现降水环节,同时面雨量也在地理学、气象学、水文学的数值模拟中成为重要的输入参数,因此对气候和水文过程的认识很大程度直接依赖于对面雨量估算的准确性的把握,对于面雨量的分布规律的明确性及其在当前全球气候变化的大背景下的变化情况也具有重要的实践意义。对于面雨量的研究,国内外学者主要是利用不同的方法和降水观测数据展开大量的研究,总体来看包括空间插值法、多元回归法以及遥感反演等。祁连山处于西北干旱区,地形复杂,因而山区内存在观测站点稀少,且分布不均的问题,随着格点数据的出现,这一问题得到了解决,但是基于格点数据对祁连山区面雨量的研究尚未涉及。因此本文选择了能够比较客观反映山区不同海拔和气候条件情况下的两种高分辨率格点降水数据,并以祁连山作为研究区,利用内插格点分析、主成分分析,格点降水量的空间分布特征和年际变化特征来探讨了两种高分辨率格点数据在祁连山的适用性,从而进一步对祁连山的面雨量的时间变化特征、年际特征及各级降水量所占的面积比例进行了分析和讨论。结果表明:  (1)基于0.5°×0.5°分辨率格点的祁连山及其周边区域大多数站点的内插格点降水数据与实测降水数据偏差较小,主要集中在0%~20%,且站点主要分布在低海拔地区;而基于0.1°×0.1°分辨率格点的祁连山及其周边区域大多数站点的内插格点降水数据与实测降水数据较小,主要集中在-20%~0%,说明格点降水数据小于实测降水数据。基于0.5°×0.5°分辨率格点的祁连山及其周边区域大多数站点的内插格点降水数据与实测降水数据的相关系数均在0.85以上,且相关性大于95%的站点有25个,分布在高海拔地区的站点其相关性都大于0.90;基于0.1°×0.1°分辨率的内插格点降水数据与实测降水数据的相关系数均在0.80以上,且站点有13个,站点主要都分布在低海拔区域。  (2)基于两种不同高分辨率格点降水的降水量空间分布特征也存在一定的差异,并且也体现了季节性差异。夏季降水明显较多,冬季降水较少,并且也显示了东部山区降水较多,西部较少。基于0.5°×0.5°格点降水所显示的祁连山西段增加趋势更为显著,且倾向率多介于1.2-2mm/a之间,东段增加幅度相对较小。基于0.1°×0.1°格点降水所显示的祁连山山区西部增加趋势也较为明显,中南部部分地区也有明显的增加趋势。  (3)基于0.5°×0.5°格点降水祁连山降水量季节性差异明显,夏季、秋季、冬季都呈上升趋势,夏季降水量倾向率最大,但是春季的变化幅度十分微弱甚至略有下降。基于0.1°×0.1°格点降水祁连山降水量显示了春季、夏季都呈上升趋势,夏季降水量倾向率最大,但是秋季和冬季呈下降趋势,其中冬季的变化幅度十分微弱。各个季节的年均降水量都分别表现了夏季降水量最大,冬季降水量最小。  (4)基于1961-2012年0.5°×0.5°格点降水和2008-2012年0.1°×0.1°格点降水在祁连山及其周边进行的主成分分析显示,祁连山东部受东亚季风、南部受印度季风及高原季风、西部受西风带环流系统影响,年降水的第一主成分、第二主成分、第三主成分分别反映了地表干湿状况的分布、水热条件的区域一致性,以及整个研究区具有显著相似的分布特征。  (5)基于0.5°×0.5°格点降水面雨量显示只有春季呈微弱下降趋势,夏季、秋季和冬季都呈上升趋势,夏季面雨量倾向率最大;基于0.1°×0.1°格点降水面雨量显示春季、夏季、秋季都呈上升趋势,夏季面雨量倾向率最大。两种分辨率的祁连山面雨量都呈现夏季面雨量最大,秋季和春季次之,而冬季面雨量最小。  (6)基于0.5°×0.5°格点降水1961-2012年祁连山山区各季面雨量的时间序列进行突变检验中春季,夏季、秋季、冬季中,UF和UB曲线都出现了交点,且都在2条临界线以内,其中春季的突变时间在1980年,夏季的突变时间在1976年、1977年、1979年以及2012年,且都通过了0.05的显著性检验,冬季在1970s以后出现突变,都通过了0.05的显著性检验。  (7)基于两种数据所求得的面积来看,基于0.5°×0.5°分辨率的格点数据集所求得的祁连山面积较基于0.1°×0.1°分辨率的格点数据集所求得的面积大1.19×104 km2。就各级降水所占面积的比例来看,两种数据集也存在一定的差异,0.5°×0.5°分辨率的格点数据集面积比例最大的降水在400~500 mm,而0.1°×0.1°分辨率的格点数据集面积比例最大的降水在100~200 mm,但二者的降水量大于500 mm的区域面积都是占最小。
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