实际地理环境下日最低气温的网格化推算

摘要

在全球气候变暖的背景下，极端气象灾害尤其是低温冻害的频繁发生使农作物受到影响，以往对月及以上时间尺度最低气温的精细化模拟已不能满足灾害风险区划等方面的需求。因此，探究日最低气温的网格化方法意义重大。本文基于推算法和分离综合思想，将实际地理环境下日最低气温分解为平地项（水平面日最低气温）和山地影响项，提供了一种日最低气温空间化方法，主要成果如下: (1)考虑影响温度的三大要素:总辐射、海拔和长波辐射，构建经验关系和物理经验统计模型实现水平面月平均总辐射和月平均最低气温的分布式模拟，以此为基础推算水平面日最低气温的空间分布，并对结果进行误差分析。结果表明:模拟站点的水平面总辐射拟合误差均较小，各月平均NRMSE和MABE仅为8.707％和0.847 MJ m-2，夏季误差＞春秋季＞冬季。水平面月平均最低气温模拟站点的12月平均MABE仅为0.403℃。验证站点的水平面各月15日最低气温平均MABE为1.051℃，误差较月尺度有所增加，但两者均表现出夏季误差最小，春秋季次之，冬季最大的季节特征。 (2)从天空、大气和地形因子（坡度、坡向）等方面，全面考虑其对辐射、温度的影响，实现了实际地理环境下月平均总辐射和最低气温的分布式模拟，并对结果进行误差验证。结果表明:实际地理环境下模拟结果的宏观分布特征与水平面类似，但能够体现局地地形的影响，南坡辐射、温度普遍高于北坡。实际地理环境下总辐射各月平均NRMSE和MABE为8.823％和0.878 MJ m-2，略高于水平面结果，误差仍以夏季最大，冬季最小。实际地理环境下月平均最低气温的验证误差显示各月平均MABE仅为0.807℃。其中，夏季优于春秋季，明显优于冬季。 (3)根据分离综合思想，综合水平面日最低气温和山地影响项，实现实际地理环境下日最低气温的网格化推算。结果表明:推算结果既能反映温度的宏观分布，又能显示局地细节特征。其验证误差表明各月15日最低气温平均MABE和RMSE分别为1.128℃和1.626℃，误差较水平面略有增加。夏季误差最小，冬季最大。各月15日推算结果均呈现轻微低估趋势。 (4)实际地理环境下模拟结果的局地规律分析表明:月平均总辐射、月平均最低气温和15日最低气温均在偏南坡取得最大值，偏北坡取得最小值。其受坡向影响的程度大小表现为1月＞10月＞4月＞7月。随着坡度、海拔高度和纬度的增加，1月份上述三要素受坡向的影响程度均呈现增加趋势。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的与意义

1．2国内外研究进展

1．2．1月及以上时间尺度气温空间化方法

1．2．2日时间尺度气温空间化方法

1．3研究内容与技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

第二章研究区概况及研究数据

2．1研究区概况

2．1．1地理位置及地形地貌特征

2．1．2气候特征

2．2研究数据

2．2．1数据类型

2．2．2数据处理

2．3模型构建方法

2．3．1水平面日最低气温推算

2．3．2实际地理环境下月平均最低气温模型构建

2．3．3实际地理环境下日最低气温推算

第三章水平面日最低气温的网格化推算

3．1水平面月平均太阳总辐射模拟

3．1．1水平面年及月平均太阳总辐射拟合误差分析

3．1．2水平面年及月平均太阳总辐射空间分布

3．2水平面月平均最低气温模拟

3．2．1水平面年及月平均最低气温拟合误差分析

3．2．2水平面年及月平均最低气温空间分布

3．3水平面日最低气温推算

3．3．1水平面日最低气温空间分布

3．3．2水平面日最低气温验证误差分析

3．4本章小结

第四章实际地理环境下月平均最低气温网格化模拟

4．1实际地理环境下月平均太阳总辐射模拟

4．1．1实际地理环境下年及月平均太阳总辐射空间分布

4．1．2实际地理环境下年及月平均太阳总辐射模拟误差分析

4．1．3实际地理环境下月平均太阳总辐射的局地规律分析

4．2实际地理环境下月平均最低气温的网格化模拟

4．2．1实际地理环境下年及月平均最低气温空间分布

4．2．2实际地理环境下年及月平均最低气温验证误差分析

4．2．3实际地理环境下月平均最低气温的局地规律分析

4．3本章小结

第五章实际地理环境下日最低气温的网格化推算

5．1实际地理环境下日最低气温空间分布

5．2实际地理环境下日最低气温验证误差分析

5．3实际地理环境下日最低气温的局地规律分析

5．4本章小结

第六章结论与展望

6．1结论

6．2创新点与特色

6．3展望

参考文献

致谢

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