雷達(dá)測(cè)雨及其在土壤侵蝕中的應(yīng)用研究進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2021-07-10 02:58
高時(shí)空分辨率天氣雷達(dá)測(cè)雨對(duì)于監(jiān)測(cè)中小尺度降雨系統(tǒng)的演變及定量估測(cè)降雨分布有重要意義。將雷達(dá)降雨資料用于土壤侵蝕的相關(guān)研究在世界各地陸續(xù)開(kāi)展。綜述了雷達(dá)反射率因子反演降雨方法的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,對(duì)比了我國(guó)不同地區(qū)雷達(dá)反射率因子（Z）反演降雨強(qiáng)度（I）的轉(zhuǎn)換關(guān)系（Z=aIb）,梳理了雷達(dá)降雨場(chǎng)應(yīng)用于土壤侵蝕經(jīng)驗(yàn)和機(jī)理模型進(jìn)行土壤侵蝕監(jiān)測(cè)與評(píng)估的相關(guān)進(jìn)展。結(jié)果表明:a值變化于10～400,b值變化于1.2～3.8,且a和b之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系;西南地區(qū)a值是所有地區(qū)中最大的,華東和華北地區(qū)b值較其他區(qū)域大;積狀云降雨與層狀云和混合型降雨相比,a值較大,b值較小;各地研究表明雷達(dá)數(shù)據(jù)的即時(shí)性和高時(shí)空分辨率能提高土壤侵蝕監(jiān)測(cè)與評(píng)估的時(shí)效性和精度。最后,對(duì)雷達(dá)降雨資料應(yīng)用于土壤侵蝕模型的研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
【文章來(lái)源】：水土保持學(xué)報(bào). 2019,33(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)
【部分圖文】：
各區(qū)域a、b值散點(diǎn)圖
a、b的取值與雨滴譜分布有關(guān),統(tǒng)一的a、b值不能精確估計(jì)所有場(chǎng)次的降雨。因此,在Z—I轉(zhuǎn)換關(guān)系的基礎(chǔ)上,有些學(xué)者采用雨量計(jì)資料校正雷達(dá)初始降雨場(chǎng),以提高其精度。利用雨量計(jì)資料校正雷達(dá)初始降雨場(chǎng)的基本思路是:先基于某種Z—I關(guān)系計(jì)算雷達(dá)初始降雨場(chǎng),比較雷達(dá)初始降雨場(chǎng)與雨量計(jì)觀測(cè)值的差別,用統(tǒng)計(jì)學(xué)或插值方法計(jì)算得到校正權(quán)重或者偏差場(chǎng),校正初始降雨場(chǎng),使其更接近實(shí)際降雨場(chǎng)。圖3 各區(qū)域反演雨強(qiáng)隨反射率值變化
圖2 各地區(qū)a、b值箱線圖1970年,Wilson[49]的研究表明,雨量計(jì)密度小于1站/3 400 km2時(shí),用雨量計(jì)校準(zhǔn)雷達(dá)能提高雷達(dá)降雨場(chǎng)的精度,并提出了將雨量計(jì)總雨量與雷達(dá)總雨量的比值作為校準(zhǔn)因子的方法。該方法能簡(jiǎn)單有效地減少雷達(dá)降雨場(chǎng)整體高估或低估的系統(tǒng)偏差,Thorndahl等[50]使用平均場(chǎng)偏差法來(lái)校正雷達(dá)數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn),與冬季相比,夏季存在較大偏差。這種季節(jié)性的誤差變化主要由降雨類型導(dǎo)致,對(duì)流性降雨系統(tǒng)會(huì)引起較大偏差�；谠摲椒�,Seo等[51]發(fā)展了局部偏差校正法,考慮了偏差的空間分布;Sokol[52]采用分步校正的局部線性回歸方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與校正前相比,當(dāng)雨量計(jì)站點(diǎn)密度為1站/1 000 km2和1站/4 000 km2時(shí),精度可分別提高15%和10%;Collier等[53]提出分區(qū)域校正方法,引入與降雨類型有關(guān)的校正因子。近年來(lái),雷達(dá)降雨場(chǎng)的校正常借助地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,結(jié)合空間特征,插值地面雨量計(jì)降雨量或者偏差場(chǎng),并進(jìn)行比較。Goudenhoofdt等[54]的研究表明,結(jié)合地統(tǒng)計(jì)學(xué)的校正方法能減少40%的誤差;Sideris等[55]在瑞士山區(qū),采用協(xié)同克里金方法,使用前一段時(shí)間降雨數(shù)據(jù)作為協(xié)變量,結(jié)合時(shí)空信息,校正雷達(dá)降雨場(chǎng);Berndt等[56]比較了不同插值技術(shù)的精度,結(jié)果表明采用普通克里金插值方法,用條件合并技術(shù)模擬降雨場(chǎng)的精度最好;Schiemann等[57]用雷達(dá)數(shù)據(jù)確定半變異函數(shù)模型,直接插值雨量計(jì)數(shù)據(jù),獲得降雨場(chǎng)。一些學(xué)者還提出了許多更復(fù)雜的校正方法,例如,概率分布匹配法[58-60]、變分法[61]、隨機(jī)模型誤差法[62-63]等。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Statistics of the Z–R Relationship for Strong Convective Weather over the Yangtze–Huaihe River Basin and Its Application to Radar Reflectivity Data Assimilation for a Heavy Rain Event[J]. Xue FANG,Aimei SHAO,Xinjian YUE,Weicheng LIU. Journal of Meteorological Research. 2018(04)
[2]多源降水信息在秦淮河流域洪水模擬中的應(yīng)用[J]. 滑申冰,宋宗朋,胡菊,靳雙龍,張周祥,朱德華,王新濤. 人民長(zhǎng)江. 2018(12)
[3]多普勒天氣雷達(dá)在不同降水類型中Z-R關(guān)系及檢驗(yàn)——以寶雞市為例[J]. 韓潔,李恩莉,馮富強(qiáng). 綠色科技. 2018(08)
[4]土壤侵蝕模型在水土保持實(shí)踐中的應(yīng)用[J]. 謝云,岳天雨. 中國(guó)水土保持科學(xué). 2018(01)
[5]幾個(gè)常用土壤侵蝕術(shù)語(yǔ)辨析及其生產(chǎn)實(shí)踐意義[J]. 劉寶元,楊揚(yáng),陸紹娟. 中國(guó)水土保持科學(xué). 2018(01)
[6]多元信息耦合的致災(zāi)山洪降雨預(yù)報(bào)方法[J]. 熊明,楊文發(fā),李俊,周北平,訾麗. 水資源研究. 2017(02)
[7]雷達(dá)雨量計(jì)聯(lián)合估算降水在城市內(nèi)澇模型中的應(yīng)用[J]. 陳靖,解以揚(yáng),東高紅,李培彥,邱曉濱,李英華. 氣象科技. 2015(05)
[8]基于動(dòng)態(tài)Z-I關(guān)系雷達(dá)回波定量估測(cè)降水方法研究[J]. 陳靜,鈐偉妙,韓軍彩,連志鸞. 氣象. 2015(03)
[9]基于雷達(dá)組網(wǎng)拼圖的定量降水估測(cè)算法業(yè)務(wù)應(yīng)用及效果評(píng)估[J]. 勾亞彬,劉黎平,楊杰,吳翀. 氣象學(xué)報(bào). 2014(04)
[10]隴東南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的雷達(dá)回波特征及其降水反演[J]. 張之賢,張強(qiáng),趙慶云,孫蕓,張立陽(yáng). 高原氣象. 2014(02)
博士論文
[1]利用新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)資料制作流域徑流預(yù)報(bào)的研究[D]. 張亞萍.南京信息工程大學(xué) 2007
碩士論文
[1]江淮流域強(qiáng)對(duì)流天氣的Z-R關(guān)系統(tǒng)計(jì)及其在雷達(dá)資料同化中的應(yīng)用[D]. 方雪.蘭州大學(xué) 2018
[2]基于最優(yōu)Z-I關(guān)系雷達(dá)定量估測(cè)降水動(dòng)態(tài)訂正方法研究[D]. 康磊.蘭州大學(xué) 2017
[3]多普勒天氣雷達(dá)定量估測(cè)降水方案改進(jìn)[D]. 張?jiān)?南京信息工程大學(xué) 2015
[4]雷達(dá)定量降水估測(cè)自適應(yīng)優(yōu)化算法研究[D]. 韋翔鴻.南京信息工程大學(xué) 2015
[5]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在雷達(dá)定量測(cè)量降水中的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 肖晨.南京信息工程大學(xué) 2014
[6]山洪早期預(yù)警中雷達(dá)降水估算探索[D]. 譚盛杰.南京信息工程大學(xué) 2014
[7]HEC-HMS水文模型結(jié)合雷達(dá)測(cè)雨在西苕溪流域徑流模擬中的應(yīng)用[D]. 李晶.南京信息工程大學(xué) 2014
[8]多普勒天氣雷達(dá)在定量測(cè)量降水及短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[D]. 范江琳.成都信息工程學(xué)院 2013
[9]Z-I關(guān)系對(duì)雷達(dá)測(cè)量流域面雨量和徑流模擬影響的研究[D]. 姚燕飛.中國(guó)氣象科學(xué)研究院 2007
本文編號(hào)：3275045
【文章來(lái)源】：水土保持學(xué)報(bào). 2019,33(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)
【部分圖文】：
各區(qū)域a、b值散點(diǎn)圖
a、b的取值與雨滴譜分布有關(guān),統(tǒng)一的a、b值不能精確估計(jì)所有場(chǎng)次的降雨。因此,在Z—I轉(zhuǎn)換關(guān)系的基礎(chǔ)上,有些學(xué)者采用雨量計(jì)資料校正雷達(dá)初始降雨場(chǎng),以提高其精度。利用雨量計(jì)資料校正雷達(dá)初始降雨場(chǎng)的基本思路是:先基于某種Z—I關(guān)系計(jì)算雷達(dá)初始降雨場(chǎng),比較雷達(dá)初始降雨場(chǎng)與雨量計(jì)觀測(cè)值的差別,用統(tǒng)計(jì)學(xué)或插值方法計(jì)算得到校正權(quán)重或者偏差場(chǎng),校正初始降雨場(chǎng),使其更接近實(shí)際降雨場(chǎng)。圖3 各區(qū)域反演雨強(qiáng)隨反射率值變化
圖2 各地區(qū)a、b值箱線圖1970年,Wilson[49]的研究表明,雨量計(jì)密度小于1站/3 400 km2時(shí),用雨量計(jì)校準(zhǔn)雷達(dá)能提高雷達(dá)降雨場(chǎng)的精度,并提出了將雨量計(jì)總雨量與雷達(dá)總雨量的比值作為校準(zhǔn)因子的方法。該方法能簡(jiǎn)單有效地減少雷達(dá)降雨場(chǎng)整體高估或低估的系統(tǒng)偏差,Thorndahl等[50]使用平均場(chǎng)偏差法來(lái)校正雷達(dá)數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn),與冬季相比,夏季存在較大偏差。這種季節(jié)性的誤差變化主要由降雨類型導(dǎo)致,對(duì)流性降雨系統(tǒng)會(huì)引起較大偏差�；谠摲椒�,Seo等[51]發(fā)展了局部偏差校正法,考慮了偏差的空間分布;Sokol[52]采用分步校正的局部線性回歸方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與校正前相比,當(dāng)雨量計(jì)站點(diǎn)密度為1站/1 000 km2和1站/4 000 km2時(shí),精度可分別提高15%和10%;Collier等[53]提出分區(qū)域校正方法,引入與降雨類型有關(guān)的校正因子。近年來(lái),雷達(dá)降雨場(chǎng)的校正常借助地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,結(jié)合空間特征,插值地面雨量計(jì)降雨量或者偏差場(chǎng),并進(jìn)行比較。Goudenhoofdt等[54]的研究表明,結(jié)合地統(tǒng)計(jì)學(xué)的校正方法能減少40%的誤差;Sideris等[55]在瑞士山區(qū),采用協(xié)同克里金方法,使用前一段時(shí)間降雨數(shù)據(jù)作為協(xié)變量,結(jié)合時(shí)空信息,校正雷達(dá)降雨場(chǎng);Berndt等[56]比較了不同插值技術(shù)的精度,結(jié)果表明采用普通克里金插值方法,用條件合并技術(shù)模擬降雨場(chǎng)的精度最好;Schiemann等[57]用雷達(dá)數(shù)據(jù)確定半變異函數(shù)模型,直接插值雨量計(jì)數(shù)據(jù),獲得降雨場(chǎng)。一些學(xué)者還提出了許多更復(fù)雜的校正方法,例如,概率分布匹配法[58-60]、變分法[61]、隨機(jī)模型誤差法[62-63]等。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Statistics of the Z–R Relationship for Strong Convective Weather over the Yangtze–Huaihe River Basin and Its Application to Radar Reflectivity Data Assimilation for a Heavy Rain Event[J]. Xue FANG,Aimei SHAO,Xinjian YUE,Weicheng LIU. Journal of Meteorological Research. 2018(04)
[2]多源降水信息在秦淮河流域洪水模擬中的應(yīng)用[J]. 滑申冰,宋宗朋,胡菊,靳雙龍,張周祥,朱德華,王新濤. 人民長(zhǎng)江. 2018(12)
[3]多普勒天氣雷達(dá)在不同降水類型中Z-R關(guān)系及檢驗(yàn)——以寶雞市為例[J]. 韓潔,李恩莉,馮富強(qiáng). 綠色科技. 2018(08)
[4]土壤侵蝕模型在水土保持實(shí)踐中的應(yīng)用[J]. 謝云,岳天雨. 中國(guó)水土保持科學(xué). 2018(01)
[5]幾個(gè)常用土壤侵蝕術(shù)語(yǔ)辨析及其生產(chǎn)實(shí)踐意義[J]. 劉寶元,楊揚(yáng),陸紹娟. 中國(guó)水土保持科學(xué). 2018(01)
[6]多元信息耦合的致災(zāi)山洪降雨預(yù)報(bào)方法[J]. 熊明,楊文發(fā),李俊,周北平,訾麗. 水資源研究. 2017(02)
[7]雷達(dá)雨量計(jì)聯(lián)合估算降水在城市內(nèi)澇模型中的應(yīng)用[J]. 陳靖,解以揚(yáng),東高紅,李培彥,邱曉濱,李英華. 氣象科技. 2015(05)
[8]基于動(dòng)態(tài)Z-I關(guān)系雷達(dá)回波定量估測(cè)降水方法研究[J]. 陳靜,鈐偉妙,韓軍彩,連志鸞. 氣象. 2015(03)
[9]基于雷達(dá)組網(wǎng)拼圖的定量降水估測(cè)算法業(yè)務(wù)應(yīng)用及效果評(píng)估[J]. 勾亞彬,劉黎平,楊杰,吳翀. 氣象學(xué)報(bào). 2014(04)
[10]隴東南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的雷達(dá)回波特征及其降水反演[J]. 張之賢,張強(qiáng),趙慶云,孫蕓,張立陽(yáng). 高原氣象. 2014(02)
博士論文
[1]利用新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)資料制作流域徑流預(yù)報(bào)的研究[D]. 張亞萍.南京信息工程大學(xué) 2007
碩士論文
[1]江淮流域強(qiáng)對(duì)流天氣的Z-R關(guān)系統(tǒng)計(jì)及其在雷達(dá)資料同化中的應(yīng)用[D]. 方雪.蘭州大學(xué) 2018
[2]基于最優(yōu)Z-I關(guān)系雷達(dá)定量估測(cè)降水動(dòng)態(tài)訂正方法研究[D]. 康磊.蘭州大學(xué) 2017
[3]多普勒天氣雷達(dá)定量估測(cè)降水方案改進(jìn)[D]. 張?jiān)?南京信息工程大學(xué) 2015
[4]雷達(dá)定量降水估測(cè)自適應(yīng)優(yōu)化算法研究[D]. 韋翔鴻.南京信息工程大學(xué) 2015
[5]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在雷達(dá)定量測(cè)量降水中的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 肖晨.南京信息工程大學(xué) 2014
[6]山洪早期預(yù)警中雷達(dá)降水估算探索[D]. 譚盛杰.南京信息工程大學(xué) 2014
[7]HEC-HMS水文模型結(jié)合雷達(dá)測(cè)雨在西苕溪流域徑流模擬中的應(yīng)用[D]. 李晶.南京信息工程大學(xué) 2014
[8]多普勒天氣雷達(dá)在定量測(cè)量降水及短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[D]. 范江琳.成都信息工程學(xué)院 2013
[9]Z-I關(guān)系對(duì)雷達(dá)測(cè)量流域面雨量和徑流模擬影響的研究[D]. 姚燕飛.中國(guó)氣象科學(xué)研究院 2007
本文編號(hào)：3275045
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