【摘要】：青藏高原由于其特殊的氣候地形條件以及相互間的作用和變化,不僅對青藏高原以及周邊地區(qū)氣候會產(chǎn)生影響,對于東亞、北半球甚至是全球的環(huán)流產(chǎn)生影響,因此有關(guān)青藏高原的研究一直以來都意義深遠(yuǎn)。青藏高原特殊的干旱半干旱為主的氣候條件使得高原上的很多地表特征(植被、徑流等)與降水有著緊密的關(guān)系,而且水文循環(huán)也是青藏高原地區(qū)對周邊區(qū)域氣候的熱力強(qiáng)迫作用研究中的一個(gè)重要方面。降水作為重要的氣象參數(shù),不僅是水文循環(huán)中的一個(gè)關(guān)鍵性強(qiáng)迫因子,同時(shí)也是各種水文、氣象等模型中的重要輸入量,因此獲得高精度的高時(shí)空分辨率的降水?dāng)?shù)據(jù)對青藏高原各方面的研究均具有重要的意義。常規(guī)的雨量站監(jiān)測的降水?dāng)?shù)據(jù)不能很好地反映降水的空間特征,特別是青藏高原,雨量站稀少,地形復(fù)雜,大面積地區(qū)沒有觀測數(shù)據(jù)。近年來通過遙感的手段可以直接獲得大區(qū)域內(nèi)空間連續(xù)的降水?dāng)?shù)據(jù),從而解決了雨量站降水?dāng)?shù)據(jù)空間上的局限,其中熱帶雨量觀測項(xiàng)目(Tropical Rainfall Measurement Mission, TRMM)產(chǎn)品提供了1998年至今南北緯50°之間區(qū)域的降水?dāng)?shù)據(jù),其中TRMM 3B43空間分辨率為0.25°,較高的時(shí)空分辨率使得該數(shù)據(jù)迅速被廣泛應(yīng)用。但是對于很多研究而言0.25°仍無法滿足要求,而且在地形復(fù)雜的山區(qū)(如青藏高原)iTRMM降水?dāng)?shù)據(jù)的精度也不高,甚至無法直接使用。為了獲得長時(shí)間序列的高分辨率的降水產(chǎn)品,本文選取地形較為復(fù)雜、降水格局較為多變的青藏高原為研究區(qū)。首先,對已有TRMM 3B43月、年降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行降尺度,通過使用隨機(jī)森林算法建立降水和地理空間變量(增強(qiáng)型植被指數(shù)(Enhanced Vegetation Index, EVI)、數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)、坡度、坡向、經(jīng)緯度)之間的回歸模型,計(jì)算得到2001-2012年分辨率為1公里的青藏高原降水?dāng)?shù)據(jù),同時(shí)運(yùn)用地面實(shí)測數(shù)據(jù)對降尺度結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的精度校準(zhǔn),最后利用原始TRMM觀測月降水與年降水之間的比值求得1公里的月降水；其次,通過使用隨機(jī)森林算法建立現(xiàn)有TRMM3843降水和地理空間變量(歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)、DEM、坡度、坡向、經(jīng)緯度)之間的回歸模型,模擬重建1982,1997年青藏高原地區(qū)歷史降水?dāng)?shù)據(jù),同樣運(yùn)用地面實(shí)測數(shù)據(jù)對重建結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)；最后,運(yùn)用計(jì)算得到的高時(shí)空分辨率的降水簡要分析了青藏高原降水的時(shí)空變化規(guī)律。本文研究結(jié)論如下：(1) TRMM3843降水?dāng)?shù)據(jù)在青藏高原地區(qū)質(zhì)量不高,與其他山區(qū)類似,存在高值高估、低值低估的現(xiàn)象,若想進(jìn)一步使用,需要進(jìn)行必要的校準(zhǔn)。(2) 通過降尺度,不僅能夠提高原始TRMM 3843降水?dāng)?shù)據(jù)的空間分辨率,同時(shí)還能一定程度地提高數(shù)據(jù)精度,降尺度過程提高了所有年份降水?dāng)?shù)據(jù)的R2,其中最大的可達(dá)0.82,同時(shí)減小了RMSE和MAE的值,此效果在相對濕潤的年份更為明顯。運(yùn)用地面實(shí)測降水?dāng)?shù)據(jù)對降尺度結(jié)果進(jìn)一步校準(zhǔn),對于相對干旱的年份來講,校準(zhǔn)之后平均R2從未校準(zhǔn)的0.71提高到0.79；對于相對濕潤的年份來講,經(jīng)過校準(zhǔn)之后平均R2從未校準(zhǔn)的0.56提高到了0.72。因此,通過本文的方法,能夠得到可靠的青藏高原地區(qū)1公里分辨率的降水?dāng)?shù)據(jù)。(3) 通過重建,能夠得到精度較高的10公里青藏高原降水?dāng)?shù)據(jù),1982年效果不是很好,其他年份效果均較好,重建數(shù)據(jù)與地面實(shí)測數(shù)據(jù)對比,R2普遍在0.5左右,RMSE和MAE也在合理范圍內(nèi)。對重建結(jié)果進(jìn)一步校準(zhǔn),R2提高到0.6以上,有的甚至可大0.8以上。因此,通過本文的方法,能夠得到精度較高的1982年以來青藏高原地區(qū)10公里分辨率降水?dāng)?shù)據(jù)。(4) 對青藏高原降水時(shí)空變化進(jìn)行簡要的分析,結(jié)果顯示,青藏高原降水從西北向東南逐級遞增,呈四級階梯分布;青藏高原屬溫帶大陸性氣候,降水主要集中在夏季,特別是7月份,降水最多；1982年以來,青藏高原地區(qū)降水量呈現(xiàn)增長趨勢。
【圖文】：

從圖４－２中可Ｗ明顯看出，偏差分布存在著明顯的空間分布規(guī)律，Ｗ３３９Ｎ為界限，逡逑北地區(qū)降水量較小，ＴＲＭＭ觀測降水偏差較�。荒系貐^(qū)降水量較大，偏差也相對較大。逡逑由此可見，，ＴＲＭＭ觀測降水與地面實(shí)測降水的偏差具有比較明顯的時(shí)空分布規(guī)律，逡逑降水量較大的月份和地區(qū)，觀測降水偏差越大，反之則相對較小。逡逑

己有的研究表明，ＥＶＩ與降水的響應(yīng)關(guān)系比ＮＤＶＩ與降水的響應(yīng)關(guān)系更為強(qiáng)烈，特別逡逑是當(dāng)降水量較大的時(shí)候，該優(yōu)勢更為明顯ＰＷ＾Ｉ。為了定量地評價(jià)ＮＤＶＩ和ＥＶＩ在降尺度模逡逑型構(gòu)建中的有效性，將２００１－２０１２年每年整個(gè)青藏高原降水提取降水量大于０邋ｍｍ邋（圖４－３逡逑（ａ））、降水量大于１０００邋ｍｍ邋（圖４－３邋（ｂ））、降水量大于２０００邋ｍｍ邋（圖４－３邋（Ｃ））這Ｓ部分，逡逑分別使用ＭＯＤ１Ｓ邋ＮＤＶＩ和ＥＶＩ參與降尺度模型構(gòu)建，兩種植被指數(shù)所得模型多年平均Ｒ２逡逑和ＲＭＳＥ對比結(jié)果如圖４－３。逡逑圖４－３中可見，對于整個(gè)青藏高原地區(qū)（降水量大于０邋ｍｍ），ＮＤＶＩ和ＥＶＩ參與構(gòu)建逡逑的降尺度模型差別不大，ＮＤＶＩ參與構(gòu)建的模型民２略高于ＥＶＩ參與構(gòu)建的模型，而ＲＭＳＥ逡逑卻略高于ＥＶＩ參與構(gòu)建的模型；當(dāng)降水量大于１０００邋ｍｍ，邋ＥＶＩ參與構(gòu)建的模型優(yōu)勢開始凸逡逑顯，艮２超過ＮＤＶＩ參與構(gòu)建的模型，ＲＭＳＥ依然相對較低；當(dāng)降水量大于２０００邋ｍｍ，邋ＥＶＩ逡逑參與構(gòu)建的模型優(yōu)勢更為顯著，民２明顯高于ＮＤＶＩ參與構(gòu)建的模型。逡逑因此
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P412.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2630177