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- 非齐次隐马尔可夫降尺度方法对江淮流域夏季日降水的模拟与预估
- 作者：丁梅 学位年度：2016 学位授予单位：南京信息工程大学 关键词：逐日降水 模拟 统计降尺度 预估 非齐次隐马尔可夫模型(NHMM)
- 描述：引入非齐次隐马尔可夫模型(Nonhomogeneous hidden Markov model, NHMM)统计降尺度方法,利用1961-2002年江淮流域夏季逐日降水资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-40再分析资料建立NHMM降尺度模型,检验其对东部季风区(以江淮流域为代表)夏季日降水的模拟能力,并进行BCC-CSM1.1(m)、IPSL-CM5A-MR、MPI-ESM-MR模式NHMM降尺度前后模拟效果的对比。最后采用上述3个气候模式输出的环流资料驱动NHMM,对典型浓度路径RCP4.5 (Representative Concentration Pathway 4.5)情景下江淮流域夏季降水在21世纪前期(2016-2035年)、中期(2046-2065年)和末期(2081-2100年)的变化进行预估。得到以下主要结论：(1)基于各环流变量与江淮流域夏季降水的年际相关系数,对不同环流变量组合建立的降尺度模型模拟效果进行对比,发现500hPa位势高度、海平面气压、500hPa纬向风场和500hPa相对湿度4个预报因子的组合,可作为江淮流域NHMM降尺度的最优预报因子。(2)独立检验期对NHMM模拟能力的评估表明,NHMM方法通过建立降水概率分布态间转移参数与大尺度环流变量之间的联系,对江淮流域逐日降水量具有较好的降尺度效果。模拟的各站的日降水量概率分布曲线(Probability Distribution Function,PDF)与观测非常接近,Brier评分(Brier Score, BS)均小于0.11%,显著性评分(Significance Score, Sscore)均大于0.84；夏季总降水量、降水日数、中雨日数、降水强度和95%分位降水量指数在大部分台站的偏差百分率绝对值低于10%,空间相关系数高于0.75；各指数区域平均的模拟序列与观测序列的年际相关系数均高于0.62。(3)NHMM方法能够有效提高气候模式对江淮流域夏季日降水量的模拟能力。3个气候模式及模式集合经NHMM降尺度后,BS值的中位数分别降低0.55%、0.29%,0.03%,0.15%, Sscore的中位数分别增加0.23、0.22、0.07和0.16,模拟的日降水量概率分布曲线更接近于观测；各降水指数气候场的偏差百分率绝对值普遍降至10%以下,空间相关系数由小于0.6提高至0.8以上,均方根误差则均小于0.75,与观测值更为接近。(4)RCP4.5情景下,未来江淮流域的夏季降水总体呈增加趋势。根据多模式降尺度集合的模拟结果,21世纪前、中、末期,区域平均夏季总降水量分别相对于当前气候情景(1986-2005年)增加9.57%、17.43%、19.16%；降水日数分别增加7.65%、13.54%、14.92%；降水强度分别增加1.77%、3.37%、3.52%；中雨日数分别增加9.21%、16.61%、18.54%；95%分位降水量分别增加2.11%、3.72%、3.85%；连续干日指数则分别减少-8.35%、-10.44%和-11.10%。(5)各降水指数在RCP4.5情景下的相对变化率(相对1986-2005年)空间分布表明,21世纪夏季总降水量、降水日数、降水强度、中雨日数、95%分位降水量在大部分台站将增加,即极端降水将增加,连续干日则相对当前气候情景减少。各指数的相对变化幅度在21世纪前、中、末期逐步增大,且夏季总降水量、降水日数和中雨日数的变化幅度要大于连续干日、降水强度和95%分位降水量,即降水频率增幅较大。另外,未来江淮流域夏季降水的台站间差异将逐步增大,表明未来降水的局地性可能会更强。
- 非齐次隐马尔可夫降尺度方法对江淮流域夏季日降水的模拟与预估
- 作者：丁梅 学位年度：2016 学位授予单位：南京信息工程大学 关键词：逐日降水 模拟 统计降尺度 预估 非齐次隐马尔可夫模型(NHMM)
- 描述：引入非齐次隐马尔可夫模型(Nonhomogeneous hidden Markov model, NHMM)统计降尺度方法,利用1961-2002年江淮流域夏季逐日降水资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-40再分析资料建立NHMM降尺度模型,检验其对东部季风区(以江淮流域为代表)夏季日降水的模拟能力,并进行BCC-CSM1.1(m)、IPSL-CM5A-MR、MPI-ESM-MR模式NHMM降尺度前后模拟效果的对比。最后采用上述3个气候模式输出的环流资料驱动NHMM,对典型浓度路径RCP4.5 (Representative Concentration Pathway 4.5)情景下江淮流域夏季降水在21世纪前期(2016-2035年)、中期(2046-2065年)和末期(2081-2100年)的变化进行预估。得到以下主要结论：(1)基于各环流变量与江淮流域夏季降水的年际相关系数,对不同环流变量组合建立的降尺度模型模拟效果进行对比,发现500hPa位势高度、海平面气压、500hPa纬向风场和500hPa相对湿度4个预报因子的组合,可作为江淮流域NHMM降尺度的最优预报因子。(2)独立检验期对NHMM模拟能力的评估表明,NHMM方法通过建立降水概率分布态间转移参数与大尺度环流变量之间的联系,对江淮流域逐日降水量具有较好的降尺度效果。模拟的各站的日降水量概率分布曲线(Probability Distribution Function,PDF)与观测非常接近,Brier评分(Brier Score, BS)均小于0.11%,显著性评分(Significance Score, Sscore)均大于0.84；夏季总降水量、降水日数、中雨日数、降水强度和95%分位降水量指数在大部分台站的偏差百分率绝对值低于10%,空间相关系数高于0.75；各指数区域平均的模拟序列与观测序列的年际相关系数均高于0.62。(3)NHMM方法能够有效提高气候模式对江淮流域夏季日降水量的模拟能力。3个气候模式及模式集合经NHMM降尺度后,BS值的中位数分别降低0.55%、0.29%,0.03%,0.15%, Sscore的中位数分别增加0.23、0.22、0.07和0.16,模拟的日降水量概率分布曲线更接近于观测；各降水指数气候场的偏差百分率绝对值普遍降至10%以下,空间相关系数由小于0.6提高至0.8以上,均方根误差则均小于0.75,与观测值更为接近。(4)RCP4.5情景下,未来江淮流域的夏季降水总体呈增加趋势。根据多模式降尺度集合的模拟结果,21世纪前、中、末期,区域平均夏季总降水量分别相对于当前气候情景(1986-2005年)增加9.57%、17.43%、19.16%；降水日数分别增加7.65%、13.54%、14.92%；降水强度分别增加1.77%、3.37%、3.52%；中雨日数分别增加9.21%、16.61%、18.54%；95%分位降水量分别增加2.11%、3.72%、3.85%；连续干日指数则分别减少-8.35%、-10.44%和-11.10%。(5)各降水指数在RCP4.5情景下的相对变化率(相对1986-2005年)空间分布表明,21世纪夏季总降水量、降水日数、降水强度、中雨日数、95%分位降水量在大部分台站将增加,即极端降水将增加,连续干日则相对当前气候情景减少。各指数的相对变化幅度在21世纪前、中、末期逐步增大,且夏季总降水量、降水日数和中雨日数的变化幅度要大于连续干日、降水强度和95%分位降水量,即降水频率增幅较大。另外,未来江淮流域夏季降水的台站间差异将逐步增大,表明未来降水的局地性可能会更强。
- 青藏高原东部对流系统东移影响江淮流域降水研究
- 作者：张元春 学位年度：2013 学位授予单位：中国科学院大学 关键词：干旱 地表湿润指数 气候变化 中国区域
- 描述：青藏高原东部对流系统东移影响江淮流域降水研究
- 青藏高原东部夏季200 hPa纬向风10-30天低频振荡特征及其对江淮流域降水的影响
- 作者：韩世茹 学位年度：2016 学位授予单位：南京信息工程大学 关键词：江淮流域 降水 青藏高原 30天低频振荡 10
- 描述：本文利用1980-2013年中国753站逐日降水资料、ERA-Interim逐日4时次再分析资料、NOAA向外长波辐射资料,使用小波分析确定低频振荡周期,利用Lanczos滤波器提取低频分量并通过合成分析、相关分析等统计学方法讨论了青藏高原东部夏季200 hPa纬向风10-30天低频振荡特征及其对江淮流域降水的影响。结果表明：(1)青藏高原东部200 hPa纬向风低频振荡的主要周期为10-30天周期,在10-30天低频振荡强年和弱年低频振荡的空间分布和传播特征有显著差异。高原东部纬向风低频振荡强(弱)年,低频振荡强度强(弱),低频振荡周期长(短),纬向传播中,低频振荡中心越过高原后主要表现为向东(西)传播。(2)青藏高原东部纬向风10-30天低频振荡与江淮流域降水有密切联系,江淮流域降水滞后于高原低频振荡一个位相,低频系统自高原向东南方向移动影响江淮流域低频降水在活跃位相和中断位相之间转换。青藏高原东部10-30天低频系统在低频振荡周期一个位相之后到达江淮流域地区,进而影响江淮流域低频降水。对流层高层200 hPa上,青藏高原东北部有低频反气旋(气旋),随后低频反气旋(气旋)向东向南移动,到达江淮流域上空,影响江淮流域上空西风急流位置偏北(南),与高空脊(槽)配合,江淮流域受低频反气旋(气旋)南侧低频东(西)风影响,上空有低频辐合(辐散)运动,不利于(有利于)江淮流域出现低频降水。对流层中层500 hPa上,低频正(负)位势高度中心东移至江淮流域附近,使得我国东北地区低槽减弱(增强),无(有)冷空气向江淮流域输送,无(有)高空西风急流的配合,不利于(有利于)江淮流域出现垂直上升运动,不利于(有利于)江淮流域低频降水的发生。(3)青藏高原东部10-30天低频振荡对江淮流域低频降水有较好的预报作用,将青藏高原东部低频系统作为江淮流域低频降水的预报要素之一,有助于提高江淮流域低频降水预报的准确率。在江淮流域低频降水过程发生前后,青藏高原东北部低频环流中心、500 hPa西太平洋副热带高压以及低纬度地区的对流活动有显著差异。在低频降水过程发生前,该地区存在显著的低频系统强度变化和位置变动。利用这三个关键信号建立江淮流域低频降水过程的综合预报因子并进行预报,预报准确率达到68.8%,较采用2个及以下预报要素进行预报时对预报准确率和误报率均有改善。
- 雷达资料在江淮流域暴雨数值模拟中的应用
- 作者：郭霞 学位年度：1999 学位授予单位：南京大学 关键词：江淮流域 暴雨 数值模拟 雷达回波
- 描述：该文将雷达资料计入PSU/NCAR中尺度模式MM4中,对江淮流域的暴雨实例进行了数值模拟试验.
- 陆海下垫面热力强迫对江淮流域梅雨异常的影响研究
- 作者：梁姗姗 学位年度：2007 学位授予单位：南京大学 关键词：江淮流域 热力强迫 降水量 梅雨 海表温度
- 描述：本文利用NCEP/NCAR全球地表感热通量密度资料和中国160站1948～2002年月降水资料研究全球感热异常特征和感热异常关键区与我国东部地区汛期降水的关系。利用1951～2005年Climatic Research Unit全球表面温度距平月资料和全球海表温度距平月资料，与中国江淮流域96站月降水资料研究全球表面，海表温度异常对梅雨降水量的影响。全文使用了Morlet小波分析、经验正交函数(EOF)分析、相关分析、合成分析和奇片值(SVD)分析等统计手段，得到了，地表感热、海表温度和梅雨降水的时频特征和空间分布形势，揭示了这些物理量之间的相互联系。 本文主要结论如下： 1．亚非感热异常时空特征及其与我国降水异常的关系 运用多年全球感热通量数据进行EOF分析，得到东半球6个感热异常关键区。运用小波分析方法发现，全球地表感热异常存在振荡现象，东半球在年际、年代际尺度上，地表感热异常主要以青减高原东、西部的反相以及商原西部和北非的反相为热力异常振荡的主要分布形态。运用中国月平均降水资料进行EOF分析．得到各个感热异常关键区与中国华北、江淮和华南地区汛期降水异常的相关关系，其中北非、青藏高原西北部和马来半岛这3个区域的感热距平之间有较大的相关关系，且感热异常季节变化较小，对我国东部地区降水的影响比较稳定，持续性较好。 2．江淮梅雨与厄尔尼诺区域海温的多尺度特征 使用Morlet小波分析55年梅雨降水量、Nino3区和Nino3.4区的SSTA的时频特征。整个江淮流域梅雨降水量具有明显的年际和年代际变化特征，具有3～4a、5～6a、8a、14a的周期。不同周期下降水量具有不同的突变点和偏旱(涝)期。在长短周期相叠加的年份，同时出现极值的时候，就容易发生极端降水。 Nino3区和Nino3.4区Nino指数也具有多尺度特征，5a周期是影响这些区域海温变化的主要频率。这些区域在年际变化和较短周期的年代际变化上，与江淮流域梅雨降水周期较一致，但存在相位差异。 3．江淮梅雨与赤道太平洋海温异常多尺度关系分析 对梅雨降水量与Nino3.4区Nino指数的小波系数比较得到两者在13～14a、8a、5～6a、3a周期上，有些时段是同位相的，有些时段是反位相的。海温位相超前于梅雨，即海温异常首先出现，之后出现梅雨降水异常。 对梅雨降水与赤道太平洋海温距平的相关分析发现，在整体背景下，普通年份的海温与梅雨的相关关系不明显。当厄尔尼诺事件发生时，两者之间相关程度明显提高。将ENSO事件按照爆发季节和持续时间的不同分类讨论时发现，发生在春季的厄尔尼诺事件，会影响当年夏季的江淮梅雨降水偏多，且厄尔尼诺形势越强，洪涝灾害的程度越大；始发于夏季的厄尔尼诺事件，对应的同年或次年夏季为涝年或正常年；发生在秋冬季的厄尔尼诺事件，会使次年夏季江淮梅雨增多，且厄尔尼诺较弱时，洪涝灾害的程度反而较大。厄尔尼诺对降水的正影响期为一年，一年以后变为负影响。拉尼姗事件对梅雨量的影响没有厄尔尼诺事件显著，且影响形式水同。 4．江淮梅雨与全球表面温度异常关系的诊断分析 江淮梅雨的EOF分析结果表明降水量在整个流域一致变化是最主要的特征，但还存在北片与南片、长江中游与长江下游反相的形势。 全球表面温度场EOF分析结果显示主要温度异常出现在北半球中高纬度大陆地区.全球海表温度场EOF分析发现了太平洋南北、东西方向上的振荡形势，确定了赤道中东太平洋、西北太平洋、北大西洋和印度洋等关键区。 全球表面温度场与梅雨降水量场的SVD分析发现4个影响梅雨降水的关键区：副热带西北太平洋、北美大陆东南部和副热带北大西洋、赤道太平洋以及副热带南印度洋。通过对不同月份温度场与降水场的SVD分析，显示了各关键区的季节变化规律和对梅雨降水的影响效应。统计出现最多的情况：梅雨前期(1月～5月)，如果西北太平洋和北大西洋海表温度正异常，而赤道中东太平洋海表温度负片常，则同年夏季梅雨量偏多。6～7月赤道中东太平洋如果海表温度正异常，则同年梅雨降水量偏少。但春季爆发El Nino事件的年份，赤道中东太平洋海温异常与同年夏季梅雨降水量呈正相关，这与现象统计得到的旱涝形势结果一致。
- 长江中下游流域区域降水事件的空间极值模型
- 作者：侯燕曦 学位年度：2013 学位授予单位：复旦大学 关键词：极值稳定过程 空间极值 极值系数 复合似然方法
- 描述：气候变化与水循环是国际全球变化与水科学研究的前沿,不确定性是气候变化对水资源影响研究的难点之一,例如对于区域极端降水事件的分析,由于极端事件发生的频率较小,时间跨度较大的特点,传统的统计方法无法直接使用。另外,加之区域性特点在环境统计中越来越重要,对于极端降水事件建模必须考虑这种区域性影响。在理论上,已有使用极值模型对极端降水事件进行预测的方法,虽然对于单变量极值模型应用于单站点数据的方法已然成熟,但是针对区域性降水事件的建模方法并非单纯地使用单变量方法进行推广,建模及诊断方法上都有一定的难度。本文用复合似然方法对长江中下游流域15座站点44年的年最大日降水数据,基于极值稳定过程的空问极值模型进行拟合,拟合步骤中同时考虑空间相关性结构与边际分布,并且使用拟合的模型对长江中下游流域的极端降水事件预测。
- 长江中下游流域三个住宅建筑节能技术以及限制条件研究
- 作者：刘云胜 学位年度：2009 学位授予单位：同济大学 关键词：生态建筑 空调能耗 建筑节能 住宅建筑 冬冷夏热地区
- 描述：1．通过分析生态建筑的发展现状、建筑节能的重要性，论述了空调系统的能 耗是建筑能耗中的主要部分，积极倡导使用自然通风系统以大量节约建筑能耗。 另外，自然通风还能够提高室内空气品质、满足人体热舒适，所以在长江中下游 流域推广自然通风系统具有很大的潜力。 2．分析了自然通风的实现原理，着重研究了利用太阳能烟囱强化自然通风的 效果，提出了在生态建筑中，建筑需要的能源常常是多种形式组合，自然通风系 统的设计要根据长江中下游流域的气候以及地形地貌特征等具体情况来综合考 虑，以选取最适宜的能源形式或者组合，并采取主动与被动利用形式相结合的应 用方式。 3．长江中下游流域夏热冬冷地区保温性能应同时考虑冬季和夏季的综合影 响，全年能耗的计算表明，夏热冬冷地区存在一个合理的外墙传热系数，冬季能 耗对降低外墙传热系数的敏感性比夏季明显。空调机能效比的提高对能耗影响程 度大于降低外墙或外窗传热系数对能耗的影响。 4．通过实测说明，围护结构保温对于过渡季节维持室内环境控制参数是有利 的。良好的围护结构保温，使得室外温度波动对室内温度影响较小，同时可减少 空调的供冷、供热的时间，减小能耗。 5．长江中下游流域夏热冬冷地区的围护结构保温设计应当充分考虑冬季、夏 季全年能耗，以及在过渡季利用围护结构的热惰性，使室内保持舒适温度。 6．通过理论分析，得到了不同的传热模型的精度，比较了不同模型的适用 性。 7．通过模拟分析，得到不同形式埋管的换热性能，为今后的土壤源热泵设计 提供了参考依据。 8．通过对不同冬夏季热平衡的模拟分析，预测了大规模土壤源热泵系统使用 5年后的温升，根据预测结果可以为系统提供运行策略。 5．2创新点 1．通过计算分析得出，夏热冬冷地区外墙保温对冬季能耗影响的敏感性大于 夏季，同时从全年的能耗角度得出外墙传热系数存在一个合理的数值。 2．利用数值模拟的方法得到了不同形式埋管的换热性能，为今后的土壤源热 泵设计提供了参考依据，同时对大规模土壤源热泵系统的土壤温升进行了预测。
- 自组织映射神经网络（SOM）降尺度方法对江淮流域逐日降水的模拟与预估
- 作者：周璞 学位年度：2016 学位授予单位：南京信息工程大学 关键词：SOM 江淮流域 统计降尺度 极端降水
- 描述：本文利用1961-2002年ERA-40逐日再分析数据和江淮流域56个台站逐日降水观测数据,引入基于自组织映射神经网络(Self-Organizing Maps,简称SOM)的统计降尺度方法,对江淮流域夏季(6-8月)逐日降水进行统计建模与验证,以考察SOM对中国东部季风降水和极端降水的统计降尺度模拟能力。采用独立样本检验评估该模型的模拟性能,并考察降尺度模型对BCC-CSM1.1(m)、 MPI-ESM-MR和IPSL-CM5A-MR模式当前气候情景下降水的降尺度效果,研究该方法在江淮流域逐日降水降尺度应用中的适用性。最后将降尺度模型分别应用于RCP4.5情景下的BCC-CSM1.1(m)和MPI-ESM-MR模式中,得出江淮地区在未来三个时段(初期2016-2035年,中期2046-2065年,末期2081-2100年)的降水预估结果。得到如下结论：(1)SOM通过建立天气型与局地降水的条件转换关系,能够模拟出与观测较一致的日降水概率分布,所有台站基于概率分布函数的Brier评分近似为0,显著性评分超过0.8；雨日数、中雨日数、总降水量、日降水强度、极端降水阈值和极端降水贡献率区域平均的偏差不超过11%,空间相关在0.7以上,均方根误差较小；多数台站降尺度模拟的雨日数比观测偏多,偏差在20%以内,中雨日数和夏季总降水量的偏差数值在10%以内,而日降水强度模拟比观测略弱,偏差不超过15%；降尺度能在一定程度上模拟出夏季降水的时间变率。(2)SOM降尺度有效改善模式对降水模拟偏弱的缺陷,得到的日降水概率分布与观测较一致,提高了模式对降水概率分布曲线尾部特征的模拟能力；降尺度对降水场的空间分布具有较好的模拟效果,三个模式降尺度后所有台站各降水指数的相对误差百分率在20%以内,与降尺度前相比,偏差减小了40%～60%：降尺度后各降水指数气候场的空间相关系数均达到0.9,相对标准差接近1.0并且均方根误差在0.5以下；降尺度方法有效提高模式对降水时间变率强度的模拟；降尺度也提高了多模式对降水模拟的一致性。(3)将由历史时期观测数据建立的降尺度模型应用到未来具有一定的平稳性；未来区域平均的各降水指数都将增加并且变化幅度随时间增加,BCC-CSM1.1(m)和MPI-ESM-MR的集合预估结果表明,未来初期所有台站夏季雨日数、中雨日数、总降水量,日降水强度、极端降水阈值和极端降水贡献率的变化都在10%以内,其中区域西部台站上述降水指数减小,东部台站增加,中期和末期所有指数均增加,中期变化幅度在20%以内,末期多数台站变化幅度超过30%；利用干湿天气型频率的变化可以解释台站未来降尺度预估结果,南京站未来中期开始湿天气型频率增加而干天气型频率减少,对应从中期开始该站降水明显增加。
- 皖江流域城市结构、功能及其早期转型研究
- 作者：张亮 学位年度：2007 学位授予单位：四川大学 关键词：清代 安庆 芜湖 皖江流域
- 描述：皖江流域城市结构、功能及其早期转型研究——以清代安庆、芜湖为例专门史专业研究生张亮指导教师何一民安庆、芜湖是清代安徽最大的政治中心城市和商业中心城市，二者发展的历程在安徽具有很强的典型性，其发展轨迹代表了两类城市发展的不同命运，本文主要从城市结构、功能及其早期转型的角度出发，探讨两类城市运行机制的差异以及对城市发展的利弊因素作一定的分析。从城市结构看，安庆的城市空间结构强调城市的防御性，在清代始终未能突破城墙的束缚，各种政治经济活动全囿于这一封闭环境之中，城墙加城门的防御系统随着军事功能的增强得到进一步的完善；经济结构中以突出的消费性商业为主，手工业不发达，腹地的狭小使得城市经济全恃行政力量的拉动；同时，安庆也是清代安徽的文教中心，士绅占城市人口比值较大，城市居民素质较高，但由于受到封建传统观念的影响，农商观念不发达。芜湖为清代皖江流域的经济中心所在，是皖南与皖中地区的转运枢纽，发达的水运网使得城市的空间结构、经济结构和社会结构表现出与政治中心城市极大的差别。在城市空间结构上，芜湖长期处于“有市无城”的状况，城市布局完全以经济利益为导向，由内河河畔向长江沿沿岸转移，经历...