河北地区气温内插模型及检验方法

以1965—1999年河北省逐月平均气温为研究对象,采用一元线性回归法和IDW(Inverse Distance Weighted)相结合的方法,将温度插值到河北省整个区域,绘制河北省温度空间分布图,实现了河北省年内各月平均气温空间填图;同时,分析了河北省冬季和夏季各月的月平均温度的误差精度。结果表明:插值的结果与观测值的相关系数(R)在12个月均大于0.82以上,显示插值方法具有较好的模拟精度,可用于气温的空间插值和特征分析。     

基于DEM的江苏气温空间插值研究

以江苏省及周边39个常规气象站点1957—2001年的月平均气温数据和90 m空间分辨率的DEM数据为基础,采用基于DEM的多元线性回归插值方法,分析多年平均气温与海拔、坡度和坡向等地形因子的相关关系,建立适合该区域的多元回归空间插值模型.同时与反距离权重法(IDW)和克里格(Kriging)插值法等传统方法的计算结果进行对比,并用交叉验证方法比较5种插值方法的精度.结果表明:该研究区各月气温递减率在 0.5~0.9 ℃/(100 m) 左右;基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)无论从插值效果还是误差精度上,均优于其他传统插值方法.插值结果客观地表达了气温与各地形要素的相关性,反映了气温的空间变异性.     

基于DEM的气温插值方法研究

以甘肃河东为研究区,利用河东及周边的82个气象站点1971~2004年的月平均气温数据,结合数字高程模型(DEM),在分析平均气温与经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向地形要素相关关系基础上,提出了一种基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR),并与传统的反距离平方法(IDS)、样条函数法(SPLINE)和普通克里金法(OK)进行了精度比较.精度验证结果显示:无论从误差大小还是从插值效果上,考虑了地形要素的MLR方法均优于传统的插值方法.最后,基于MLR插值方法生成84 m×84 m甘肃河东地区月平均气温栅格数据集.平均气温结果表明:河东各月平均气温大致呈现由东南向西北逐渐降低的空间格局,且平均气温的季节内波动差异较大.其中,夏季气温的波动幅度最小,波动幅度自西向东减弱;冬季次之,有自北向南减弱的趋势;春季和秋季较大,有自西南向东北降低的趋势.     

基于KBSI模型的新疆平均气温空间插值研究

选取新疆近30a(1981—2010年)整编的月平均气温数据,定量分析了海拔高度、经纬度因子对气温空间分布的影响,利用KBSI模型对选定的新疆40个国家基本站月平均气温进行空间模拟,并对插值精度进行了交叉验证。结果表明,在进行新疆月平均气温空间模拟时,插值参数应充分考虑到温度分布的空间连续性和季节差异性。在选取参考站时应综合考虑到周边气象站点的疏密和实测数据的可用率等实际情况。为了提高插值精度,需要引入地形(坡度、坡向)和下垫面特征数据来对插值结果进行修正。     

高山区多时间尺度Anusplin气温插值精度对比分析

以中国地形起伏较大的横断山区为研究区,利用研究区内51个国家气象站点1960-2014年气温数据,以高程为协变量,采用Anusplin对不同时间分辨率(年代、年均、季节、月、日)的气温数据分布进行空间插值。通过气象站点交叉验证,结合绝对误差(平均绝对误差和均方根误差)和相对误差(平均相对误差)等量化指标,对比分析各个时间尺度气温数据的插值精度。结果表明:(1)夏季插值的绝对精度和相对精度最优,年代、年均和秋季气温插值的绝对精度水平相近,春季次之,冬季气温插值的绝对精度和相对精度最差。(2)在区域气候变化趋势方面,各个时间尺度气温插值数据的变化趋势和变化率与观测值结果一致。(3)年内各月均温和各月内日均温插值结果的相对精度和绝对精度在夏季月份精度最佳,在冬季月份精度最差,且各月内日均温插值结果在绝对精度和相对精度方面均低于各月均温插值结果的精度水平。分析显示,利用Anusplin的山区气温插值,气温海拔梯度性的优劣是造成不同时间尺度气温插值精度水平不一致的主要原因。     

基于DEM的复杂地形气温空间插值研究

利用江西省87个国家气象观测站点1987—2016年月平均气温资料,结合数字高程模型(DEM),建立了一个基于江西省DEM的多元线性回归空间插值模型,并与传统的反距离权重法(IDW)、普通克里金插值法(OK)和协同克里金插值法(CK)进行空间插值精度和效果对比。研究表明:基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)的误差精度和插值效果均优于其他3种传统插值方法。江西省月(年)平均气温与纬度和海拔高度呈负相关,与经度呈正相关,与坡度、坡向无明显相关性;江西省月平均气温垂直递减率约为0.35—0.65℃/(100 m),年平均气温垂直递减率约为0.49℃/(100 m)。     

新疆地区平均气温空间插值方法研究

基于1981—2008年新疆地区53个测站和甘肃青海邻近10个测站的多年月(年)平均气温进行探索性分析和试验性插值的基础上,以"多元回归+残差内插+地形调节"和"海拔订正+零海拔插值+地形调节"两种混合性气温空间插值方法对该地区的多年月(年)平均气温进行了空间分布插值、交叉验证和对比分析。结果表明,单一的任何一种确定性函数或地统计方法都不能对新疆地区的气温进行较准确的插值,缺乏对影响因子的考虑,与实际情况相差较远;两种混合性插值方法都可以得到较精确的气温空间插值结果,空间分布一致,精度都随月份有所差异,对夏、秋季的插值结果较冬、春季的稳定、精度高;两种方法对夏、秋季各月的插值结果并无显著差异,而在冬、春季后者的误差大于前者。整体而言,"多元回归+残差内插+地形调节"的方法较"海拔订正+零海拔插值+地形调节"法更准确、稳定,但两种方法各有优缺点,应根据实际应用情况进行选择。     

复杂山地环境下气候要素空间插值精度比较研究

空间插值可以提供每个计算栅格的气候要素资料,该文运用反距离加权插值法（IDW）、普通克里格插值法、薄盘光滑样条函数拟合法3种空间插值方法,对1971--2000年西南地区复杂山地环境下92个气象站点温度、降水以及相对湿度的各月气候平均值和多年平均值进行了空间插值。并进行了交叉验证和随机站点验证,运用绝对平均误差（MAE）、相对平均误差（MRE）及均方根误差（RMSE）作为插值精度检验的标准。结果表明：插值方法中,薄盘光滑样条函数插值法在山地环境下对3种气象要素的插值精度是最优的,特别是对于温度和降水,而对于相对湿度3种方法差别不大,都可以满足精度要求;在时间尺度上,对于温度相对较低、降水量相对较小的冬季,3种插值方法插值精度都相对于夏季和年平均明显较差,相对湿度插值精度季节差异不明显。     

复杂地形下浙江夏季气候要素空间插值方法评价

利用1988—2017年浙江省68个国家气象观测站气温和降水数据,分别采用ANUSPLIN、反距离加权(IDW)和普通克里格(O-kriging)3种方法,估算夏季平均气温和降水量空间插值。同时,应用交叉验证方法评价3种方法的精度差异,并进行空间误差分析,探讨符合浙江复杂地形条件和气候背景下的气象要素空间插值最优方法。结果表明:(1)3种方法对气温和降水的插值精度总体接近,空间分布较为一致,但对于要素空间异质性大的区域,ANUSPLIN在细节上的表现明显优于IDW和O-kriging方法。(2)ANUSPLIN对气温和降水的插值精度均高于IDW和O-kriging,气温的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均小于0.5℃,其中气温RMSE表现为:ANUSPLIN(0.381℃)O-kriging(0.459℃)IDW(0.463℃)。降水RMSE表现为:ANUSPLIN(37.8 mm)O-kriging(42.2 mm)IDW(49.1 mm)。(3)平原地区的平均气温插值误差低于山区;降水误差空间分布沿海地区误差最大,出现明显低估值。总体来说,ANUSPLIN更适合浙江复杂地形条件和气候背景下的气象要素空间插值处理。     

基于DEM修订的新疆区域气温空间插值精度优化研究

为研究新疆地区气温的空间变异性,以新疆66个国家气象台站1981—2010年月平均气温和30 m空间分辨率DEM数据为基础,采用传统插值法、基于DEM多元线性回归插值和基于DEM修正的空间插值方法对新疆区域气温数据进行栅格化,并分析年平均气温与海拔的相关关系。通过采用反距离权重法(IDW),普通克里格法(Kriging),样条函数法(Spline)和趋势面分析法(Trend)4种空间插值方法对气象要素进行直接插值、气温多元回归模型残差结果插值、基于DEM修正插值对比分析。通过针对插值方法进行基于MAE和RMSIE的交叉验证,结果表明传统插值方法、基于多元线性回归和基于DEM修正4种空间插值精度均为IDWKrigingSplineTrend。反距离权重(IDW)空间插值方法最优,基于DEM修正IDW插值、基于多元线性回归IDW插值与传统IDW插值精度分别是0.039、0.477、1.038,插值结果客观的表达了新疆区域气温随空间梯度的变化趋势。     

一种插值相似方法作温度预测的应用研究

将插值方法运用到短期气象预测中，其基本原理是按照相似原理将产生相似结果来作预报。对云南昆明等四站温度进行了九年定性和定量预报检验，结果表明：这种方法具有良好的预报能力，可以作要素预报应用。     

短时间序列气温要素空间插值方法精度的比较研究

利用中国气象局国家气象中心的全国1956年和1998年1月和7月平均气温数据,对综合法与ANUSPLIN软件插值精度进行了比较。结果表明:在具有30 a的月平均气温栅格数据库作为背景的前提下,采用综合法对短时间序列平均气温数据进行空间化处理,其方法简单、方便,误差相对较小,是一种较适合的方法。     

沿海丘陵地区面雨量估算插值方法试验比较

本文以温州地区为代表，对各种插值方法进行试验得出华东沿海丘陵地区最优的面雨量估算插值方法。根据影响的天气系统，将温州地区的降水性质分为冷空气、倒槽、西南低涡、静止锋、台风、副高边缘对流等典型降水类型。通过对近10a历史天气图和温州地区90个雨量观测站日降水量资料分析，选定该地区的各类天气过程的典型代表过程，再以各个过程中最具代表性的日降水作为试验资料。以目前研究应用得最多的反距离法、克里格法、样条插值法对各日降水在不同站密度等级条件下分别插值。根据制定的评价标准分析各插值方法对面雨量估算的适用性，从而系统、客观地得出华东沿海丘陵地区面雨量估算的最优插值方法及其对测站密度的要求。     

插值预报的一种新方法及其在降水预报中的应用

本文针对经典插值预报方法存在的不足,遵循插值预报的基本原理,提出了插值预报的一种新方法,此方法的实质是考虑了预报系统中不同预报因子对系统的最后演变结果的不同作用,将此方法应用于云南１８个测站五月雨量的预报中,结果表明,此方法无论在历史预报方面还是在外推预报方面均具有良好的稳定性和预报精度。     

利用车贝雪夫多项式进行资料缺测插补的研究

使用一维车贝雪夫多项式展开进行历史年降水量和月平均气温各种缺测情况下资料的插补试验，在迭代计算过程中，还对理想初值的两种临界迭代次数选取方案和迭代终值法进行了大量的试验。结果表明，一般情况下迭代终值计算精度较高，旱涝年则理想初值拟合结果更好一些；一年缺测插补精度高于连续多年缺测；双向插补计算结果优于单独使用顺序或逆序插补结果。     

重庆山地区域气象要素空间插值方法对比

利用重庆地区1999年和2018年气象数据, 分别采用薄盘光滑样条、协同克里金、普通克里金、反距离加权4种方法, 从年和月两种尺度对气温、降水、太阳总辐射三个要素进行空间插值; 采取交叉验证方法, 用MAE、MRE、RMSE评估插值精度, 确定各要素最优插值方法。结果表明: 气温和太阳总辐射最优插值方法为薄盘光滑样条, 降水为反距离加权; 插值精度上气温、太阳总辐射高值月份优于低值月份, 降水则相反, 但三个要素均表现出年尺度优于月尺度。MRE检验表明, 插值精度为气温>太阳总辐射>降水, 1999年年尺度插值精度分别为1.86%、4.60%、6.87%, 月尺度插值精度分别为2.79%、5.82%、17.42%;2018年太阳总辐射年、月尺度插值精度分别为3.03%、4.88%, 区域站加密后气温、降水年尺度插值精度分别为2.03%、11.20%, 月尺度对应插值精度分别为3.20%、23.14%。     

中岳嵩山高山站平均气温资料插补及其变化趋势分析

为明确近60 a来在近对流层自由大气底部这一特定高度上河南省中岳嵩山气温变化特征,在对河南省登封气象站月平均气温数据均一化的基础上,采用该站均一化数据构建嵩山站月平均气温模拟模型,对1990—2002年缺测数据插补,建立中岳嵩山高山国家基准气候站1956—2017年时间序列连续的月平均气温资料,采用线性回归对其进行气温变化趋势分析。结果表明：均一化处理对登封站月平均气温因台站迁移的非自然因素引起的非均一性取得了明显的校正效果。均一化后,1969—2017年登封站年平均气温由显著上升速率0.218℃/10 a增至0.310℃/10 a。利用独立数据对模型进行验证表明,总体上,嵩山站各月平均气温推算模型模拟值与实测值的线性相关系数和斜率分别为0.999和0.989(n=204,P < 0.01);1—12月各月模型验证检验参数的平均值相关系数为0.958、均方根误差为11.7%、平均绝对偏差为0.3℃、平均偏差为0.1℃、拟合指数为0.973、模拟效率为0.900,模型具有较好的模拟效果。1956—2017年嵩山站年平均气温增温显著,其速率为0.223℃/10 a。四季之间,以春季增温速率最大,为0.350℃/10 a;冬季和秋季次之;夏季增温不显著。各月之间,以2月增温速率最大,达0.445℃/10 a。     

内蒙中西部土壤水分统计插值模型试验

选取内蒙古中西部地区乌拉特中旗、二连浩特和乌海3个观测站点2001年4月至2004年11月的土壤水分实测数据和同期的地面气象逐日观测资料,运用前期降水指数法原理、水量平衡原理并结合最小二乘法建立了一个土壤水分插值模型,探讨了此模型的模拟优度及外推的可行性,运用F检验和残差分析来进行拟合值检验.并对2004年3站的土壤水分插补值进行了验证.为日后土壤水分对沙尘暴贡献度的区划研究提供数据支持.