一、近40年青藏高原地区的气候变化——NCEP和ECMWF地面气温及降水再分析和实测资料对比分析(论文文献综述)
游庆龙,康世昌,李剑东,陈德亮,翟盘茂,吉振明[1](2021)在《青藏高原气候变化若干前沿科学问题》文中认为在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对"亚洲水塔"和"第三极"的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制;再分析资料在高原气候变化应用的适用性;气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性;以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题,可为"一带一路"倡议顺利实施提供科学依据。
王帅民[2](2021)在《基于GNSS和再分析资料的ZTD/PWV精度评定与模型构建方法研究》文中认为水汽虽然占总的中性大气含量不足4%,但它却是地球中性大气的重要组成部分。一方面,它是大气能量传递的基础,水在低纬度地区被蒸发吸收热量,水汽被输送到高纬度地区凝结,释放出大量的热量。另一方面,水汽也是地球上最重要的温室气体之一,对全球气候变化有着重要影响。此外,水汽在大气水文循环中也起着关键作用,在风的作用下,水汽围绕地球移动,为云层和降水的形成提供水源。因此,了解水汽的变化对于气候特征和气象监测研究有着重要作用。本文重点针对全球对流层延迟和水汽建模、精度评定及全球水汽变化趋势等开展研究工作,主要研究内容和成果如下:(1)基于地表气象观测数据和GNSS ZTD分析了不同再分析资料温度、气压和湿度气象产品及ZTD在全球范围的精度和适用性。首先,利用2016年全球377个气象观测站的气压、温度、湿度作为真值,对比了 ERA5、MERRA-2、ERA-Interim、JRA55、NCEP/NCAR、NCEP/DOE地表层温度、气压和相对湿度产品的精度。ERA5地表层气压、温度和相对湿度的均方根误差分别为1.24hPa、3.54℃、18.57%,在六种再分析资料中的精度最好。其次,以ERA5再分析资料为例,对比分析了气压层和地表层气压、温度和相对湿度产品的精度,ERA5气压层的气压、温度和相对湿度产品与气象站观测数据之间的均方根误差分别0.95hPa、3.67℃和13.90%。就相对湿度和气压而言,ERA5气压层的精度明显好于地表层,但是ERA5气压层温度的精度比地表层略差。最后,以精度较高的ERA5再分析资料为例,对比分析了气压层和地表层计算ZTD的精度,气压层和地表层计算ZTD与IGS ZTD的均方根误差分别为14.73 mm、36.58mm;表明气压层计算ZTD精度明显要好于地表层。(2)基于ERA5再分析资料构建了全球对流层延迟模型。采用快速傅里叶变换分析2015-2018年ERA5再分析资料计算ZTD的周期项,采用频谱分析和最小二乘方法建立基于ERA5的全球对流层延迟格网模型GZTDERA5,使用2019年IGS ZTD验证该模型和GPT2模型的精度,结果表明GZTDERA5和GPT2的均方根误差分别为38.03mm和42.43mm,GZTDERA5模型精度更高。(3)基于ERA5再分析资料构建了 PWV和ZTD随高度变化的全球网格模型。利用2015-2018年ERA5再分析资料反演的ZTD结果,分析了 ZTD随高度变化规律,建立了全球指数格网ZTD模型。使用2019年ERA5 ZTD结果进行模型精度验证,结果表明模型31-37层与36-37层的RMS分别为23.71和4.81 mm,模型36-37层绝对精度比31-37层的精度较好。根据PWV随高度变化规律,分别使用三次多项式月模型、三次多项式年模型和指数函数年模型进行拟合,指数模型、三次多项式年模型和月模型36-37层的RMS分别为0.50mm、0.38mm和0.14mm,表明PWV随高度变化三次多项式月模型的精度明显优于三次多项式年模型和指数模型。(4)基于ERA5再分析资料构建了全球PWV与ZTD之间的转换系数格网模型。分析了 2016-2018年ERA5反演PWV与ZTD之间的相关性,在全球绝大多数地区,它们的相关系数高于0.9,PWV与ZTD之间散点图表明它们之间有很好的线性关系,进而建立PWV与ZTD之间的转换系数格网模型,使用2019年ERA5反演的PWV与ZTD验证该模型精度,模型的均方根误差为0.97mm,平均偏差为0.01mm,表明该模型有很好的精度,当无气象观测数据时可用GNSS ZTD可以直接转换为PWV。(5)基于GNSS、无线电探空和微波辐射计PWV分析不同再分析资料PWV与COSMIC-2 PWV在全球的精度和适用性。以 2016-2018 年 GNSS PWV 为真值,统计分析了 ERA5、ERA-Interim、JRA55、NCEP/NCAR 和 NCEP/DOE PWV 产品与 GNSS PWV 的均方根误差,分别为 1.84mm、2.32mm、2.53mm、3.34mm 和 3.51mm,表明 ERA5 再分析 PWV产品在五种再分析资料中精度最好。此外,分析了五种再分析资料PWV产品在不同气候带的精度,结果表明在极区的绝对精度较好,相对精度略差;而在热带地区,五种再分析资料PWV产品的绝对精度和相对精度与极区正好相反,绝对精度较差而相对精度较好。将无线电探空仪和GNSS PWV作为真值,分析了 COSMIC-2在陆地区域反演PWV的精度,其均方误差分别为3.92mm和3.28 mm,表明从46°N-46°S范围内,COSMIC-2 PWV与GNSS、无线电探空仪PWV之间有很好的一致性。COSMIC-2 PWV与SSMIS、AMSR-2和GMI微波辐射计PWV在海洋区域的均方根误差分别为2.64mm、2.62m和2.70mm,表明COMSIC-2 PWV与三种微波遥感PWV在海洋区域有很好的一致性。此外,还分析了 COSMIC-2 PWV在热带、亚热带、南半球和北半球的精度情况,结果表明COSMIC-2PWV在南北半球的精度相近,COMSIC-2 PWV在亚热带区域的精度是好于热带区域。最后,我们还分析了微波辐射计PWV与海表温度、风速、云量和降雨量之间的关系,结果表明微波辐射计PWV精度与海表温度、云量和降雨量之间呈负相关,与风速呈正相关。(6)利用GNSS PWV、微波辐射计PWV、ERA5和MERRA-2 PWV分析了全球PWV平均值、变化率和变化趋势。使用 2000 年-2014年GNSS PWV数据对比分析了ERA5 PWV和 MERRA-2 PWV在陆地区域的全球平均值、变化率和变化趋势情况,结果表明在陆地区域ERA5与GNSS在长期水汽变化趋势上有更好的一致性。对比分析了 1988-2019年微波辐射计PWV、ERA5和MERRA-2 PWV在海洋区域变化趋势情况,结果表明ERA5再分析资料与微波辐射计在海洋区域水汽变化趋势上有更好的一致性。最后选用了 1980-2019年ERA5 PWV数据分析了近40年全球水汽变化趋势,以及1980-1989年、1990-1999年、2000-2009年和2010-2019年水汽变化情况,结果表明短期十年的水汽变化趋势主要是受到厄尔尼诺事件与拉尼娜事件的影响。此外,分析了 ERA5PWV与温度变化趋势之间的关系,结果表明,PWV与温度变化趋势之间有很好的一致性,全球PWV和温度都呈上升趋势。(7)基于支持向量机构建了 GNSS与ERA5 PWV融合模型。提出了基于支持向量机的GNSS PWV与ERA5 PWV融合模型与算法,构建了 PWV时间域和空间域融合模型。在PWV时间域融合模型方面,融合后ERA5 PWV的平均均方根误差减少了 0.37mm,精度最大提高了 18.09%,平均精度提高12.32%。在PWV空间域融合模型方面,融合后的ERA5 PWV产品的平均均方根误差减少了 0.49mm,平均精度提高了 1 5.22%。无论空间域融合模型还是时间域融合模型,获得的PWV精度都有较明显提高。
查进林[3](2019)在《中国东部地区陆域近地面风速时空演变特征及机理分析》文中研究表明风速变化的研究有利于加强对大气静稳事件和干旱事件的认识,有利于加强“近地面风速-气溶胶-边界层稳定性”之间反馈机制的认识,有利于风能资源的开发和评估。因此,对风速的研究,无论是认识气候自身的改变,还是探讨人类活动对气候的影响均显得十分重要。基于国内现有对近地面风速研究的不足,本文基于地面观测、探空和再分析资料等数据集,综合运用统计和动力诊断、数值模拟等手段探讨我国东部地区近地面风速时空演变特征、揭示近地面风速变化的物理机理、预估不同排放情景下未来近地面风速的时空变化,主要结论包括:过去30年我国近地面风速(SWS)表现为长期减弱。0.3~1.5 m/s和1.6~3.3 m/s风速出现概率以增加趋势为主;3.4~5.4 m/s、5.5~7.9 m/s和≥8.0 m/s风速概率以减弱趋势为主。由于土地利用/覆盖类型变化(LUCC)或城市化导致的表面粗糙度增加,3.4~5.4 m/s、5.5~7.9 m/s和≥8.0 m/s风速概率大城市低于小城市。全国平均、大城市、小城市测站超过3.0 m/s风速的概率分别为6.5%、1.2%、11.0%。此外,近地面~300 hPa风速均以减弱趋势为主。近地面气压梯度力(PGF)对SWS减弱的影响小于较高层。近地层,年平均风速71.8%的改变可能由PGF变化导致:较高层,风速超过90%的改变均由PGF变化导致。尽管过去30年SWS以减弱趋势为主,但是研究区域2000年以后观测到了冬季风速恢复这一现象,并且主要归因于PGF的变化。北半球环状模(NAM)和太平洋年代际振荡(PDO)对SWS具有显着影响。NAM主要表现为对SWS年际波动的影响。NAM正位相,副热带和中纬度纬向西风减弱。诱导Ferrel和中纬度直接环流增强,两个垂直环流的增强导致经向环流异常,引起中高纬南北温差减弱,从而引起SWS减弱。NAM负位相,情况刚好相反。PDO主要影响中国东部SWS年代际变化。PDO负位相,北太平洋表现为反气旋型环流控制;SST正异常激发SAT正异常;东亚中高纬表现为南风异常,低纬受反气旋型环流影响表现为北风异常,异常北风将冷空气输送到较低纬度,引起南北温度梯度减弱,这一变化影响SWS第一模态的年代际变化,解释方差为33.5%。此外,受反气旋型环流影响,整个中纬度表现为东风异常,导致东西向温差呈先降低后增强趋势,影响中国东部SWS第二模态的年代际变化,解释方差为19.7%。PDO正位相时,情况刚好相反。2010s 土地覆盖数据(LUC10)下的风速小于1980s 土地覆盖数据(LUC80)下的风速,二者差值为0.17 m/s,LUCC导致强风出现概率降低9.0%。LUCC导致的粗糙度改变引起拖曳系数和摩擦速度的增加,从而诱导SWS降低。定量评估表明:表面粗糙度长度增加O.1m将导致拖曳系数增加0.003和摩擦速度增加0.015 m/s。不同区域LUCC对近地面风速变化的贡献并不一致。长江中游近地面风速的显着减弱主要归因于郁闭灌木林和自然植被镶嵌体变为常绿阔叶林和落叶阔叶林;山东半岛、京津冀、长三角和珠三角近地面风速的减弱主要由城市建筑用地的增加以及耕地和自然植被镶嵌体的减少导致。摩擦风模型(FWM)同样能揭示LUCC对SWS的减速效应,但是相比于数值模拟,FWM展现更强的LUCC效应。此外,LUCC对SWS的影响主要表现为LUCC引起的外摩擦(EFF)改变对SWS的减弱,而湍流混合摩擦(TFF)对近地面风速具有增速效应。因此,如果不考虑TFF效应,单纯EFF效应下,SWS减弱会更显着。CMIP5数据集能很好再现SWS空间特征,但是并不能有效捕捉SWS的区域性特征,并且所有CMIP5模式均低估实测SWS的长期减弱趋势。相比传统的算术平均集合方法(AMEM),本文提出的权重平均集合方法(WMEM)具有一定程度的改进。相比WMEM方法,统计降尺度模型(SDM)评估得到的误差更小。SDM评估结果显示,CO2排放量的增加将导致我国未来SWS呈减弱趋势,相比RCP4.5排放情景,RCP8.5排放情景下年平均风速超过2.37 m/s的概率降低12.1%。因此,CO2排放量增加可能引起强风出现概率降低。
王雯璟[4](2018)在《中国西北地区空中云水资源特征的研究》文中提出能量和水循环是全球气候系统中的重要过程,云是水汽转化为降水的重要环节,在气候变化、天气分析中有重要作用。西北地区降水时空变率较大,水资源匮乏,制约着经济和社会的发展。开展人工影响天气、合理开发空中云水资源是增加区域水资源的有效手段。本文利用ECMWF再分析和CERES格点资料,通过经验正交分解分解、趋势分析、合成分析和相关分析等方法,分析了1990-2016年西北地区云降水、水汽收支、云等物理量的时空特征及相互关系,主要结论如下:(1)西北地区降水空间分布极不均匀,东南部地区降水达500mm以上,从东南季风区边缘向西部内陆过渡的过程中雨量锐减,到甘肃内蒙西部、新疆地区降水不足50mm。天山、昆仑山、祁连山等山脉地区降水比周围地区多。EOF分析结果表明,年(季)降水的空间分布模态主要为全区一致性变化,年降水前3模态方差贡献率接近50%,春、夏、秋季亦如此。冬季前2个模态方差贡献接近70%。(2)大气可降水量在西北地区东南部(宁夏、陕西、山西等地区)较大,可达6000 kg·m-2,从东南往西北逐渐减少,青海南部、天山、昆仑山、祁连山和甘肃内蒙古西部的可降水量不足2000 kg·m-2。夏季可降水量占全年比例最大,除新疆和甘肃外大部分地区在50%以上,秋季略多于春季,冬季可降水量最少。东南部降水效率不足10%,山区降水效率较大,天山、昆仑山和祁连山达到15%以上。降水效率在春季较大,夏、秋、冬季相似,冬季较小。降水效率整体不高,空中水汽资源实际利用率较低,开发潜力大。(3)对几个重点子区域分析结果表明:a、天山区(天山及北疆)降水夏季最多但呈现下降趋势,春秋季次之且有增加的趋势;可降水量年际变化不大,夏季最多,降水效率在5%左右,有很好的水资源开发潜力。b、祁连区(祁连山及周边地区)降水量较少,夏季最多不到20mm,四季降水量有微弱减少趋势,可降水量较大且有逐年递增的趋势,降水效率在春夏季较高,但不到5%,可利用水汽较多。c、南疆西区(昆仑山、南疆西部)降水在春夏季较多,可达30mm,秋冬季较少,除秋季外降水均有减少的趋势;可降水量年际变化稳定;降水效率在10%左右但有下降趋势。d、陕宁河区(陕北、宁夏、河套地区)降水夏季最多,春秋次之,降水有减少的趋势;可降水量年际变化不大,夏秋季有增加趋势;降水效率在5%左右,在春夏季有下降趋势。(4)不同区域各边界水汽输送和收支情况不同:(1)天山区为水汽输出区,西边界主要为水汽输入,东边界和南边界水汽输出,夏秋季输入输出量较多;(2)祁连区为水汽输出区,西边界和北边界主要为水汽输入,南边界和东边界水汽输出,夏季水汽较为活跃;(3)陕宁河区为水汽输出区,西边界和北边界主要为水汽输入,南边界和东边界以水汽输出为主,春、夏、秋季收支变化较大。(5)积云、层云、层积云、雨层云的云量较少,积云和雨层云夏秋季在个别区域仅达到10%左右,降水偏多(少)年间云量的差值整体上小于6%。夏季天山、秋冬季昆仑山高层云云量差值较大。积雨云春季在祁连山、昆仑山的云量有较大差值。不同类型的云在不同季节与降水的相关空间分布特征不同,积雨云、雨层云云量在天山、昆仑山和祁连山与降水有正相关,相关显着的区域相关系数可以达到0.482,整体上通过显着检验的区域范围小且较为分散。(6)2000年-2016年间,各子区域四季云量的多少及波动有明显的差别:(1)天山区、南疆西区秋冬季高积云云量较大,在14%以上,且随时间有明显增长的趋势,春夏季高层云云量较多且随年份有减少趋势。(2)祁连区春季积雨云较多,在10%以上,且有明显增加趋势;夏季高层、高积、积雨云云量相近且有微弱减小的趋势。
王学宵[5](2017)在《山东省气候变化特征及再分析资料适用性研究》文中进行了进一步梳理随着全球变暖趋势的加剧,气候变化已成为各国政府以及社会大众普遍关心的问题。而不同地区对全球气候变化的响应有所不同,因此研究区域性气温和降水的变化具有很强的现实意义。山东省对全球气候变暖的反映比较敏感,属于气候环境脆弱区,全面深入的揭示山东省气候变化特征,为应对气候变化提供科学依据。本文根据山东省17个气象站点的1951-2015年的气温和降水资料,采用线性倾向估计、累计距平、5年滑动平均、R/S分析法、Mann-Kendall突变检验法、Molert小波分析法,从年际、季节变化不同时间尺度分析了气候变化特征。根据站点的经纬度,利用双线性内插得到每个站点的ERA-Interim再分析值,采用相关系数法、偏差、均方根误差、平均绝对误差从年、季节不同时间尺度对气温、降水再分析资料进行精度评估。提取出评估精度较高的气温再分析资料在山东省内的所有格点数据,验证17个气象站点在山东省的代表性。主要结论如下:(1)气温变化特征山东省年平均气温在90年代增温明显;春、夏、秋、冬季增温明显阶段分别是21世纪、90年代、80年代、90年代。1951-2015年山东省年平均气温增温速率为0.23℃/10a,各季节的增温幅度冬季>春季>秋季>夏季,未来一段时间内气温将呈下降的变化趋势。年平均气温突变点是1989年;春、夏、秋、冬季突变点分别是1993年、1994年、1994年、1986年。年平均气温存在9年时间尺度的主周期,春、夏季分别存在10年、9年时间尺度的主周期;秋季存在13年、9年和6年时间尺度的主周期;冬季存在10年和5年时间尺度的主周期。(2)降水变化特征山东省年降水在50-70年代处于正距平,80-21世纪处于负距平;春季在50、70-90年代处于负距平,60年代、21世纪降水处于正距平;夏季和秋季降水与年降水的变化一致;冬季在60、80-90年代处于负距平,50、70年代和21世纪处于正距平。1951-2015年山东省年降水减少速率为11.1mm/10a;春季以2.5mm/10a的速率上升,降水减少幅度夏季>秋季>冬季,未来一段时间内年降水、夏、秋和冬季降水将呈上升的变化趋势,春季将呈减少的变化趋势。年降水突变点为1969、2002年;春季突变点为1985、1996、2001年;夏季突变点为1969、2003年;秋季突变点为1977年;冬季突变点为1964、1976、1996、1999年。年降水存在17年、4年时间尺度的主周期;春季存在17年、8年、5年的时间尺度的主周期;夏季存在12年和5年时间尺度的主周期;秋季存在16年和4年时间尺度的主周期;冬季存在16年、8年和4年时间尺度的主周期。(3)气温、降水再分析资料适用性评估年平均气温再分析值与大多数台站实测值具有较好的精度;年平均气温观测数据的平均值和再分析资料数据的平均值具有较好的一致性;不同气象站点气温再分析值在不同季节的精度不同;春、夏、秋、冬平均气温观测数据的平均值和再分析资料数据的平均值具有较好的一致性,ERA-Interim再分析资料在年、季节尺度上与实测数据的一致性较好。1979-2003年山东省年降水再分析值与实测值一致性较好,但是2004-2015年一致性较差。春季、秋季和冬季降水再分析值与实测值一致性较好,而夏季再分析值与实测值一致性较差。利用评估精度较高的气温再分析资料在山东省内的所有格点数据对比气象站点的实测数据,年、季平均气温再分析值和观测值的变化趋势基本一致,气象站点能够很好地反映年、季平均气温的年际变化特征,17个气象站点在山东省的代表性较好。
陈翛旸,游庆龙,阮能[6](2016)在《基于ECC方法的青藏高原冬季气温可预报性研究》文中研究表明选取前期9、6和3个月欧亚大陆地表温度、东北半球500 h Pa高度场、热带印度洋海表面温度和西太平洋海表面温度作为预报因子,使用变形的典型相关分析(BP-CCA)方法,并选取各因子预报效果最好的时期作为关键时期,建立起各因子和青藏高原冬季气温之间的统计降尺度模型。之后用交叉验证和集合典型相关分析(ECC)方法评估模型实际预报能力。进一步用独立样本检验来评估模型更长时间尺度的年际变化预测效果。结果表明,BP-CCA方法能很好地识别出不同因子影响青藏高原的空间模态。其中,温度积雪反照率的正反馈机制体现了欧亚大陆地表温度的可预报性;东北半球500 h Pa高度场环流型不利于高纬的冷空气入侵高原地区;热带印度洋海表面温度反映出典型的印度洋偶极子对高原气温的调控作用;西太平洋海表面温度通过控制副热带高压的位置,从而影响高原冬季气温。各因子预报场和观测场的相关系数在交叉检验和独立样本检验中分别约为0.5和0.3,均有一定的预报技巧。而利用ECC方法能综合各因子所提供的预报信息,从而得出更为可信和稳定的预报。
除多,杨勇,罗布坚参,边巴次仁[7](2016)在《MERRA再分析地面气温产品在青藏高原的适用性分析》文中指出利用1981-2010年青藏高原60个气象站地面观测气温对MERRA再分析资料地面气温产品T2m进行了评估检验和适用性分析。结果表明:(1)MERRA T2m在青藏高原存在系统性偏低,平均偏低3.2℃,地势相对平坦、地表类型较为单一的高原内陆和北部MERRA T2m更为接近实测气温,而地形和地表类型复杂的高原东南部和南部河谷地区MERRA T2m偏差较大,但是在气温的长期变化趋势上与实测气温具有较好的一致性,MERRA T2m年平均气温升幅要小于实测气温升幅(0.18℃·(10a)-1);(2)MERRA T2m与观测气温之间具有较好的线性相关关系,平均相关系数为0.76,96.7%的气象站点通过了P<0.05的显着性检验,85%的站点则通过了P<0.001显着性检验,相关程度相对较低的站点位于纬度较高的高原北部;(3)MERRA T2m产品相比其他全球再分析资料在青藏高原地面气温表达方面具有一定的优势,是弥补青藏高原观测台站不足,开展高原气候变化、能量平衡和水循环研究以及选取区域气候模式初始场的较好再分析资料。
姚慧茹,李栋梁[8](2016)在《1971—2012年青藏高原春季风速的年际变化及对气候变暖的响应》文中进行了进一步梳理利用青藏高原73个气象台站的观测资料和日本气象厅JRA-55再分析资料,通过引入年际增量和动能收支方程,分析了1971—2012年高原春季风速的年际变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明,在气候变暖的背景下高原风速呈减弱的趋势,随着变暖趋缓风速的变化也趋于平稳。春季高原风速与气温的线性趋势是相反的,但在年际尺度上二者表现出同位相的变化,当青藏高原、中南半岛和印度半岛的地面气温偏高,北亚和东亚地区的地面气温偏低时,有利于高原地面风速增大,反之风速减小。20世纪末青藏高原及其周边地区的升温速率表现为北快南缓,高原南、北侧气温差异减小,而东、西向的气温差异增大,风速趋于减弱;21世纪初高原中部及其南侧地区以升温为主,高原东北侧和东亚地区以降温为主,南、北向气温差异较小,高原风速的变化也趋于平缓,东、西向气温差异有减小的趋势,对应高原东部风速有所增大。青藏高原及其邻近地区的热力差异及其变化速率的不均衡改变了对流层大气的斜压性,进而通过两种途径影响青藏高原的风速,一方面是近地面层气压梯度力的直接作用,另一方面是高层动能向低层的输送。此外,还指出JRA-55再分析风速资料比ERA-Interim和NCEP/NCAR资料在青藏高原的适用性更强。
胡梦玲,游庆龙,林厚博[9](2015)在《青藏高原地区多套位势高度和风场再分析资料的对比分析》文中研究说明针对20CR、CFSR、NCEP1、NCEP2、ERA-Interim、ERA-20CM和JRA-55再分析位势高度和风场资料,基于探空资料,采用计算均方根误差、相关分析等方法从气候均值、长期变化趋势和年际变率三个方面评估再分析资料在青藏高原地区的适用性.结果表明:再分析资料的适用性存在季节、空间和垂直层次上的差异.气候均值方面,NCEP1和ERA-Interim位势高度资料与观测资料最接近,适用性最佳,而ERA-20CM资料偏差最大.春夏季,NCEP2和NCEP1的风速资料质量较优,20CR和ERA-20CM资料质量相对较差;而秋冬季,ERA-20CM风速资料与探空资料最接近,质量最好.气候变化趋势方面,JRA-55、ERA-Interim和NCEP1资料质量存在时空的差异,但均能很好地反映出位势高度的变化趋势.年际变率方面,除了ERA-20CM,各再分析资料与探空资料相关性高,对年际变率的刻画基本一致,其中JRA-55和ERA-Interim位势高度资料与探空资料相关性最好.就季节而言,冬季再分析资料质量最高,适用性好,其次为春季,夏季资料质量最低.
孙玉婷,高庆九,闵锦忠[10](2013)在《再分析温度资料与西藏地区冬、夏季观测气温的比较》文中认为利用西藏地区地面气温(OT)及NCEP/NCAR(NT1)、ERA-40(ET1)、NCEP/DOE(NT2)、ERA-Interim(ET2)和JRA-25(JT)五种月平均2m气温再分析资料,对其气候均值、方差、气候趋势及年际和年代际变化等进行了分析和评估。结果表明:(1)五种再分析资料对西藏地区冬、夏季气温的估计均偏低,且冬季偏低大于夏季;经地形高度差订正,再分析资料与观测气温的偏差明显缩小,ET1、ET2和JT效果最佳;(2)西藏冬、夏季气温北部变化大、南部变化小,冬季变化大于夏季。ET1、ET2和JT对西藏东部气温年际变率的再现能力略强于NT1,在中西部,ET1、ET2、JT和NT1再现能力相当;NT2对年际变率的估计较差;(3)西藏大部分地区OT有明显增温趋势,冬季增温大于夏季,再分析资料增温不明显;(4)NT1与ET1均不能反映OT所具有的20世纪80年代以前多低于均值,80年代初期到90年代后期接近均值,此后高于均值的年代际变化特征;(5)ET2和JT对均值、年际变化和变率特征的描述较为接近,且优于NT2;(6)再分析资料温度与观测温度空间分布的相似性从高到低依次为JT>ET2>ET1>NT1>NT2。
二、近40年青藏高原地区的气候变化——NCEP和ECMWF地面气温及降水再分析和实测资料对比分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、近40年青藏高原地区的气候变化——NCEP和ECMWF地面气温及降水再分析和实测资料对比分析(论文提纲范文)
(1)青藏高原气候变化若干前沿科学问题(论文提纲范文)
0 引言 |
1 高原气候变化研究主要进展 |
1.1 高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系 |
1.2 高原变暖放大效应与海拔依赖型变暖特征及物理机制 |
1.3 再分析资料在高原气候变化研究的适用性 |
1.4 气候模式在高原的模拟偏差及主要不确定性 |
1.5 不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险评估 |
2 高原气候变化前沿科学问题展望 |
2.1 深入认识高原复合极端事件变化及其生态环境影响 |
2.2 结合机器学习加强高原资料稀缺地区气候变化研究 |
2.3 深化高原海拔依赖型变暖空间模态与机理及影响研究 |
2.4 加强多源再分析资料在高原气候变化的适用性研究 |
2.5 开展人为活动对高原气候变化的影响研究 |
3 结论与展望 |
(2)基于GNSS和再分析资料的ZTD/PWV精度评定与模型构建方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩写索引 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 对流层延迟在卫星导航中的作用 |
1.1.2 水汽在大气中的作用 |
1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
1.2.1 全球GNSS对流层模型构建研究 |
1.2.2 GNSS水汽建模研究 |
1.2.3 多种水汽数据源精度评定与融合研究 |
1.2.4 全球大气水汽的分布、变化和长期趋势分析研究 |
1.3 研究目标 |
1.4 研究内容与结构安排 |
第2章 GNSS水汽反演的理论与方法 |
2.1 常见的水汽观测方法 |
2.1.1 无线电探空观测 |
2.1.2 遥感水汽观测 |
2.1.3 GNSS无线电掩星观测 |
2.1.4 地基GNSS水汽观测 |
2.2 地基GNSS水汽反演的理论与方法 |
2.2.1 GNSS天顶对流层总延迟(ZTD)估计 |
2.2.2 GNSS静力学延迟(ZHD)解算 |
2.2.3 GNSS湿延迟(ZWD)估计解算 |
2.2.4 可降水量(PWV)的解算 |
2.3 GNSS掩星水汽反演、再分析资料水汽反演、探空水汽反演的理论与方法 |
2.4 星载微波辐射计水汽反演的理论与方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 多种再分析气象产品及计算ZTD精度评定 |
3.1 数据源与研究方法 |
3.1.1 六种再分析资料简介 |
3.1.2 GNSS对流层产品 |
3.1.3 气象数据 |
3.1.4 研究方法与评价指标 |
3.2 多种再分析资料气象参数(温度、压强、相对湿度)精度评定 |
3.2.1 多种再分析资料地表气象参数精度评定 |
3.2.2 ERA5再分析资料气压层气象参数精度评定 |
3.3 ERA5再分析资料计算ZTD精度评定 |
3.3.1 地表层气象参数与Saastamoinen模型计算ZTD精度分析 |
3.3.2 气压层气象参数与积分公式计算ZTD精度分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于ERA5再分析资料构建全球GNSS对流层模型 |
4.1 数据源与研究方法 |
4.1.1 数据源 |
4.1.2 快速傅里叶变换 |
4.1.3 最小二乘指数拟合 |
4.1.4 评价指标 |
4.2 基于ERA5再分析资料构建ZTD随高度变化格网模型 |
4.2.1 ZTD随高度变化拟合模型的选取 |
4.2.2 模型精度验证 |
4.3 基于ERA5再分析资料构建全球对流层延迟模型 |
4.3.1 全球对流层延迟模型构建 |
4.3.2 模型精度验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于ERA5再分析资料构建水汽相关模型 |
5.1 数据源与研究方法 |
5.1.1 数据源 |
5.1.2 最小二乘多项式拟合 |
5.2 基于ERA5再分析资料构建水汽随高度变化格网模型 |
5.2.1 水汽随高度变化拟合模型的选取和拟合精度验证 |
5.2.2 水汽随高度变化三次多项式月模型的外符合精度验证 |
5.3 基于ERA5再分析资料构建对流层与水汽转换系数模型 |
5.3.1 基于ERA5再分析资料构建对流层与水汽转换系数模型 |
5.3.2 全球水汽与对流层之间的转换系数格网模型精度验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 多种再分析水汽与COSMIC-2水汽在全球的适用性分析 |
6.1 数据源与研究方法 |
6.1.1 数据源 |
6.1.2 评价指标 |
6.2 基于GNSS水汽多种再分析资料水汽精度评定 |
6.2.1 五种再分析资料水汽产品在全球的精度分析 |
6.2.2 不同气候带五种再分析资料产品PWV的评定 |
6.2.3 五种再分析资料水汽产品在不同气候带精度的季节性变化 |
6.3 COSMIC-2反演水汽在陆地区域的精度评定 |
6.3.1 COSMIC和COSMIC-2反演水汽均方根误差分布 |
6.3.2 COSMIC和COSMIC-2反演水汽的精度评定 |
6.4 COSMIC-2反演水汽与微波辐射计PWV在海洋区域对比分析 |
6.4.1 高差对COSMIC-2与微波辐射计PWV精度的影响 |
6.4.2 微波辐射计PWV与COSMIC-2 PWV整体对比 |
6.4.3 热带和亚热带海洋区域微波辐射计PWV与COSMIC-2 PWV对比 |
6.4.4 南半球与北半球海洋区域微波辐射计PWV与COSMIC-2 PWV对比 |
6.4.5 COSMIC-2 PWV与微波辐射计PWV的RMS与环境因素关系分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 基于GNSS、微波遥感和再分析资料全球水汽变化趋势研究 |
7.1 数据源与研究方法 |
7.1.1 NCAR全球2小时GPS PWV数据集 |
7.1.2 Theil-Sen趋势估计法 |
7.2 GNSS、微波辐射计与再分析资料水汽对比 |
7.2.1 基于GNSS水汽的ERA5和MERRA-2水汽变化趋势对比 |
7.2.2 基于微波辐射计水汽的ERA5和MERRA-2水汽变化趋势对比 |
7.3 基于ERA5再分析资料全球近40水汽变化趋势分析 |
7.4 基于再分析资料的水汽与温度变化趋势对比分析 |
7.5 本章小结 |
第8章 基于支持向量机构建ERA5再分析资料与GNSS水汽融合模型 |
8.1 数据源与研究方法 |
8.1.1 数据源 |
8.1.2 支持向量机 |
8.2 基于支持向量机构建ERA5再分析资料与GNSS PWV融合模型 |
8.2.1 支持向量机核函数的选取 |
8.2.2 支持向量机C参数与gamma参数的选取 |
8.2.3 ERA5与GNSS水汽融合模型的建立与验证 |
8.3 本章小结 |
第9章 总结与展望 |
9.1 研究工作总结 |
9.2 下一步研究计划与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间参与的项目与完成论文成果 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)中国东部地区陆域近地面风速时空演变特征及机理分析(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外近地面风速变化研究进展 |
1.2.1 国外陆域近地面风速变化研究进展 |
1.2.2 我国近地面风速变化研究进展 |
1.3 陆域近地面风速减弱的可能原因 |
1.3.1 驱动力改变对近地面风速变化的影响 |
1.3.2 阻力改变对风速变化的影响 |
1.4 已有研究工作的不足及本文将开展的工作 |
1.4.1 现有研究工作的不足 |
1.4.2 本文将开展的工作 |
1.5 研究目标 |
1.6 论文创新点 |
第二章 资料和方法 |
2.1 研究资料 |
2.2 研究方法 |
2.2.1 趋势系数计算和检验 |
2.2.2 移除时间自相关方法 |
2.2.3 改进的Mann-Kendall检验 |
2.2.4 主成分分析 |
2.2.5 Cressman客观分析法 |
2.2.6 集合经验模态分解(EEMD) |
2.2.7 标准正态均一化检验方法(SNHT) |
2.2.8 交叉小波变换 |
2.2.9 摩擦风模型和地转风 |
2.3 WRF模式介绍 |
第三章 陆域近地面风速时空演变特征 |
3.1 近地面风速的时空变化特征 |
3.2 不同等级风速在不同规模城市之间的差异性 |
3.3 不同气候区近地面风速的长期变化特征 |
3.4 近地面冬季风速恢复的时空特征 |
3.5 本章小结 |
第四章 驱动力改变对风速变化的影响 |
4.1 不同高度风速的时空特征 |
4.2 不同高度气压梯度力的时空特征 |
4.3 气压梯度力影响风速变化的量化评估 |
4.4 气压梯度力改变的可能原因 |
4.5 近地面冬季风速恢复的潜在原因 |
4.6 本章小结 |
第五章 大尺度环流场改变影响近地面风速变化的物理机理 |
5.1 北半球环状模改变对环流场变化的影响 |
5.2 北半球环状模引起的环流场变化和近地面风速之间的关系 |
5.3 北半球环状模改变对近地面风速年际波动的影响 |
5.4 太平洋年代际振荡对环流场变化的影响 |
5.5 太平洋年代际振荡引起的环流场变化和近地面风速之间的关系 |
5.6 本章小结 |
第六章 土地利用/覆盖类型改变对近地面风速变化的影响 |
6.1 模式模拟结果可靠性验证 |
6.2 土地利用/覆盖类型改变对近地面风速时空特征的影响 |
6.3 土地利用/覆盖类型改变影响近地面风速变化的物理机理 |
6.4 基于不同方法获得的LUCC对风速变化的影响 |
6.5 湍流混合改变对近地面风速变化的影响 |
6.5.1 分离湍流混合和表面摩擦方法介绍 |
6.5.2 湍流混合和表面摩擦影响近地面风速变化的量化评估 |
6.5.3 不同天气条件下拖曳系数不一致对评估结果的影响 |
6.6 本章小结 |
第七章 近地面风速时空变化特征的未来预估 |
7.1 CMIP5和实测年平均风速的时空特征 |
7.2 CMIP5和实测季节性风速的时空特征 |
7.3 不同排放情景下近地面风速未来时空变化特征预估 |
7.4 不同集合方法的可靠性比较 |
7.5 基于统计降尺度方法的近地面风速未来时空特征预估 |
7.5.1 统计降尺度模型的可靠性评估 |
7.5.2 统计降尺度模型下近地面风速未来变化预估 |
7.6 本章小结 |
第八章 结论和展望 |
8.1 结论 |
8.2 不足和展望 |
附录 |
参考文献 |
攻读博士学位期间完成的科研成果 |
致谢 |
(4)中国西北地区空中云水资源特征的研究(论文提纲范文)
摘要 Abstract 第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 相关研究进展 |
1.2.1 西北地区空中水资源研究现状 |
1.2.2 西北地区云资源的研究现状 |
1.2.3 本文研究内容 |
1.3 研究创新之处和章节安排 |
1.3.1 创新点 |
1.3.2 章节安排 第二章 资料与研究方法 |
2.1 资料的使用和处理 |
2.2 资料说明 |
2.3 主要分析方法 |
2.3.1 大气可降水量 |
2.3.2 降水效率 |
2.3.3 水汽通量 |
2.3.4 水汽收支 |
2.3.5 趋势分析方法 |
2.3.6 相关分析方法 |
2.3.7 合成分析方法 |
2.3.8 经验正交函数分解(EOF)方法 |
2.4 研究区域的划分 第三章 西北地区降水的时空分布 |
3.1 降水的空间分布 |
3.2 四季降水占全年降水的比重 |
3.3 西北地区降水的时间变化 |
3.3.1 各子区域年降水量的年际变化 |
3.3.2 各子区域季节降水的年际变化 |
3.3.3 各子区域降水的年变化 |
3.4 降水场的EOF分析 |
3.4.1 多年平均降水的EOF分析 |
3.4.2 多年平均季节降水的EOF分析 |
3.5 本章小结 第四章 西北地区空中水资源时空分布及开发潜力分析 |
4.1 大气可降水量的空间分布 |
4.2 四季可降水量占全年的比例 |
4.3 西北地区大气可降水的时间变化 |
4.3.1 年可降水量的年际变化 |
4.3.2 各季节大气可降水量的时间变化特征 |
4.3.3 大气可降水量的年变化 |
4.4 降水效率的空间分布 |
4.5 降水效率的时间变化 |
4.5.1 各季节各区域降水的年际变化 |
4.5.2 降水效率的年变化 |
4.6 本章小结 第五章 西北地区空中水汽收支特征 |
5.1 降水偏少(多)年西北地区降水的时间变化 |
5.2 降水偏少(多)年降水/可降水的空间分布 |
5.3 春夏秋季的水汽输送 |
5.3.1 春季降水偏少/多年大气环流 |
5.3.2 夏季降水偏少/多年大气环流 |
5.3.3 秋季降水偏少/多年大气环流 |
5.4 西北地区6个子区域水汽收支情况 |
5.4.1 天山区 |
5.4.2 南疆西区 |
5.4.3 祁连山区 |
5.4.4 高原区 |
5.4.5 陕宁河区 |
5.4.6 陕甘南区 |
5.5 本章小结 第六章 西北地区云特征及与降水关系 |
6.1 四季云量的空间分布 |
6.2 降水偏少/多年各类型云的空间分布 |
6.3 不同类型云与降水的相关 |
6.4 各区域云量的时间变化特征 |
6.4.1 天山区 |
6.4.2 南疆西区 |
6.4.3 祁连山区 |
6.4.4 高原区 |
6.4.5 陕宁河区 |
6.4.6 陕甘南区 |
6.5 本章小结 第七章 总结与讨论 |
7.1 主要结论 |
7.2 问题与展望 参考文献 硕士期间研究成果 致谢 |
(5)山东省气候变化特征及再分析资料适用性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 气候变化特征研究进展 |
1.2.2 再分析资料研究进展 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 研究区概况与资料方法 |
2.1 研究区概况 |
2.2 资料方法 |
2.2.1 数据来源 |
2.2.2 研究方法 |
3 山东省气候变化特征分析 |
3.1 山东省气温变化特征 |
3.1.1 气温年代际变化分析 |
3.1.2 气温年、季的变化趋势及预测 |
3.1.3 气温年、季的突变性 |
3.1.4 气温年、季的周期性 |
3.2 山东省降水变化特征 |
3.2.1 降水年代际变化分析 |
3.2.2 降水年、季的变化趋势及预测 |
3.2.3 降水年、季的突变性 |
3.2.4 降水年、季的周期性 |
4 再分析资料在山东省的适用性研究 |
4.1 气温再分析资料适用性评估 |
4.1.1 年尺度评估再分析资料精度 |
4.1.2 季节尺度评估再分析资料精度 |
4.2 降水再分析资料适用性评估 |
4.2.1 年尺度评估再分析资料精度 |
4.2.2 季节尺度评估再分析资料精度 |
4.3 再分析资料验证气象站点的代表性 |
4.3.1 年际变化 |
4.3.2 季节变化 |
5 讨论与结论 |
5.1 讨论 |
5.2 结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(7)MERRA再分析地面气温产品在青藏高原的适用性分析(论文提纲范文)
1 引言 |
2 资料与方法 |
2. 1 MERRA再分析资料 |
2. 2 地面观测数据 |
2. 3 方法 |
3 对比结果分析 |
3. 1 年变化 |
3. 2 季节变化 |
3. 3 月变化 |
3. 4 相关性分析 |
3. 4. 1 年际 |
3. 4. 2 四季 |
3. 4. 3 逐月 |
4 趋势与变率分析 |
5 结论 |
(8)1971—2012年青藏高原春季风速的年际变化及对气候变暖的响应(论文提纲范文)
1 引言 |
2 资料与方法 |
3 再分析风速资料在青藏高原地区的适用性 |
4 春季青藏高原地面风速与气温的变化特征 |
5 青藏高原春季风场的年际变化及其对气温变化的响应 |
6 青藏高原春季风场对气候变暖的响应 |
7 结论和讨论 |
(9)青藏高原地区多套位势高度和风场再分析资料的对比分析(论文提纲范文)
0 引言 |
1资料及方法 |
1. 1再分析资料 |
1. 2中国探空资料 |
1. 3方法 |
2再分析资料对比分析 |
2. 1四季平均场的对比 |
2. 2气候变化趋势分布特征的差异 |
2. 3年际变化的对比分析 |
3再分析资料与探空资料的对比分析 |
3. 1四季平均场的对比 |
3. 1. 1位势高度 |
3. 1. 2风速 |
3. 2气候变化趋势的对比分析 |
3. 2. 1位势高度 |
3. 2. 2风速 |
3. 3年际变化的对比分析 |
3. 3. 1位势高度 |
3. 3. 2风速 |
4结论与讨论 |
(10)再分析温度资料与西藏地区冬、夏季观测气温的比较(论文提纲范文)
1 引言 |
2 资料选取和方法介绍 |
2.1 资料选取 |
2.2 方法介绍 |
2.2.1 气温的区域平均表示法和合理性 |
2.2.2 高度差影响订正法 |
3 平均气温变化 |
4 气温线性趋势和方差比较 |
4.1 线性趋势分析 |
4.2 方差分析 |
5 空间相似性分析 |
6 结论 |
四、近40年青藏高原地区的气候变化——NCEP和ECMWF地面气温及降水再分析和实测资料对比分析(论文参考文献)
- [1]青藏高原气候变化若干前沿科学问题[J]. 游庆龙,康世昌,李剑东,陈德亮,翟盘茂,吉振明. 冰川冻土, 2021(03)
- [2]基于GNSS和再分析资料的ZTD/PWV精度评定与模型构建方法研究[D]. 王帅民. 山东大学, 2021(10)
- [3]中国东部地区陆域近地面风速时空演变特征及机理分析[D]. 查进林. 云南大学, 2019(09)
- [4]中国西北地区空中云水资源特征的研究[D]. 王雯璟. 兰州大学, 2018(11)
- [5]山东省气候变化特征及再分析资料适用性研究[D]. 王学宵. 山东师范大学, 2017(01)
- [6]基于ECC方法的青藏高原冬季气温可预报性研究[J]. 陈翛旸,游庆龙,阮能. 高原气象, 2016(04)
- [7]MERRA再分析地面气温产品在青藏高原的适用性分析[J]. 除多,杨勇,罗布坚参,边巴次仁. 高原气象, 2016(02)
- [8]1971—2012年青藏高原春季风速的年际变化及对气候变暖的响应[J]. 姚慧茹,李栋梁. 气象学报, 2016(01)
- [9]青藏高原地区多套位势高度和风场再分析资料的对比分析[J]. 胡梦玲,游庆龙,林厚博. 冰川冻土, 2015(05)
- [10]再分析温度资料与西藏地区冬、夏季观测气温的比较[J]. 孙玉婷,高庆九,闵锦忠. 高原气象, 2013(04)