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多站点多变量天气发生器:日降水与气温随机模拟
2025年
构建时空相关、物理意义明确的水文气象场对水文模拟而言至关重要。本文耦合多变量一阶自回归模型、一阶马尔可夫链和K近邻模型构建了多站点多变量天气发生器,旨在更好地反映水文气象过程的时空相关性、变量间相关性和年际低频振荡特征。基于所构建的天气发生器,对长江流域12个二级水资源分区日降水量、日最高和最低气温进行随机模拟,采用基础统计特征、相关性特征和年际变化特性等多种指标对模型进行综合评估。结果表明:除对部分站点的最大干旱期/湿润期长度和日最高及最低气温的一阶自相关系数存在一定程度的低估外,多站点多变量天气发生器能很好地重建观测气象场的各种特性指标。本文的研究结果可为分布式随机水文模拟提供参考。
李新李新周义斌陈元芳
关键词:长江流域
一种基于多站点多变量天气发生器的降水径流模拟方法
本发明公开了一种基于多站点多变量天气发生器的降水径流模拟方法,采用多变量一阶自回归模型生成降水和气温序列,能够有效模拟降水和气温序列的年际变化特性;多变量多站点天气发生器可生成具有站点间、变量间和时序间相关性的水文气象要...
李新周义斌
日尺度天气发生器模型研究与系统开发
天气发生器是一种可以生成任意长度天气序列数据的程序。它服务于地表过程模型程序,生产出多种多样的气象数据序列供地表过程模型使用。因此对天气发生器的要求也随着地表过程模型的演进不断变化。由于逐日气象资料比较容易获得,而且许多...
赵雅晗
关键词:天气发生器卷积神经网络
三种多站点随机天气发生器日降水模拟对比研究——以嫩江流域为例
2023年
天气发生器是对气候模式低分辨率输出数据进行统计降尺度的一种重要工具,可为气候变化对生态、水文、作物生长和土壤侵蚀等地表过程的影响评价提供高时空分辨率气候输入数据。特别是针对流域或区域尺度的模拟,为保留降水等变量的时空相关性,需使用多站点天气发生器。当前多站点天气发生器众多,但其适用性缺乏系统评估。本文利用嫩江流域及其周边区域75个气象站点1961—2020年日降水数据,对比了三种主流的多站点日尺度天气发生器,分别为MulGETS模型(Multi-site weather GEneraTor)、TSWG模型(Two-Stage Weather Generator)和EHS(EOFA+HHT+SS)模型,在日、月和年降水量均值和极值,日降水空间相关性和时间相关性等方面的模拟精度。结果表明:①三个模型中EHS模型表现最佳,除了年降水偏态系数以外,其余参与评估指标的平均绝对百分比误差均在15%以下;TSWG模型表现其次,除了年降水偏态系数、月降水偏态系数和一阶自相关系数以外,其余参与评估指标的平均绝对百分比误差在30%以下。②TSWG模型对95%分位数日降水量、最大连续降水日数、最大和平均连续非降水日数四个指标的模拟最优;其余指标均为EHS模型最优。③三个模型在降水极值、连续降水日数和连续非降水日数方面的模拟能力均有待进一步提高。研究可为多站点日降水发生器的优选和进一步发展提供参考。
范聪慧殷水清李志
关键词:天气发生器降水EHS
WGDWS天气发生器在中国五大气候区的适用性
2022年
为了检验基于干湿期的天气发生器(Weather Generator based on Dry and Wet Spells,WGDWS)在中国不同气候区的应用效果,该研究利用中国五大主要气候区16个站点57a的逐日天气数据,通过对比生成与实测气象要素统计值,及比较WGDWS与随机天气模拟(Daily Weather Stochastic Simulator,DWSS)生成的气象要素统计值,测试WGDWS的可用性和准确性。显著性检验表明,WGDWS产生的每个气象要素的月值和干湿期长度与实测值相比没有显著差异。月最高、最低气温绝对误差≤0.5℃的站点比例分别达93.8%和96.4%,月降水日数绝对误差≤1d的站点比例达95.8%,月降水量绝对误差有91.7%的站点在10mm之内,月太阳总辐射绝对误差2MJ/m^(2)以内的站点比例达90.1%;月最长干期、最长湿期、平均干期、平均湿期的平均绝对误差分别为4.16、0.76、1.00、0.15d。WGDWS在温带季风和亚热带季风气候下的干湿期模拟效果优于温带大陆气候和热带季风气候。比较WGDWS和DWSS生成的逐日模拟序列的误差分布,月最高气温、月最低气温和月总太阳辐射的误差分布高度一致。WGDWS对月降水日数的模拟效果优于DWSS,即等概率条件下,WGDWS相对误差更小,而DWSS对月降水量的模拟效果优于WGDWS。因此,WGDWS能够准确反映长期干旱或长期阴雨天气的实际情况,可用于生成长序列逐日天气数据,以满足气候模型、水分模型和作物生理模型的需求。
李世娟李世娟诸叶平刘升平
关键词:气象学降水天气发生器
天气发生器和深度学习融合的延伸期径流集合预测方法
本发明提供天气发生器和深度学习融合的延伸期径流集合预测方法,包括:步骤1,采集数据;步骤2,将实测数据划分为不同时间长度的样本子集,基于不同子集计算统计参数,逐一输入多变量天气发生器,获得多组延伸期模拟结果,优选代表当前...
陈杰杨露尹家波徐文馨孔若杉
天气发生器和深度学习融合的延伸期径流集合预测方法
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陈杰杨露尹家波徐文馨孔若杉
基于天气发生器和作物模型的农业旱灾动态风险评估方法
本发明公开了一种基于天气发生器和作物模型的农业旱灾动态风险评估方法。选用天气发生器随机模拟生成未来逐日气象数据的大量样本用来描述未来干旱发生的随机不确定性;利用实测和随机模拟气象数据驱动作物模型,评估不同干旱情景下的作物...
吕娟屈艳萍王亚许杨晓静高辉苏志诚马苗苗张学君姜波张丹廖丽莎
基于天气发生器和作物模型的农业旱灾动态风险评估方法
本发明公开了一种基于天气发生器和作物模型的农业旱灾动态风险评估方法。选用天气发生器随机模拟生成未来逐日气象数据的大量样本用来描述未来干旱发生的随机不确定性;利用实测和随机模拟气象数据驱动作物模型,评估不同干旱情景下的作物...
吕娟屈艳萍王亚许杨晓静高辉苏志诚马苗苗张学君姜波张丹廖丽莎
基于WGEN天气发生器的石羊河流域降水模拟被引量:2
2020年
为实现石羊河流域降水的模拟,通过改进WGEN天气发生器模型算法,选择民勤、永昌、武威、门源、乌鞘岭、景泰、靖远和西宁等8个站点,利用各站点1968~1997年雨季逐日降水资料进行了降水模拟参数估计,并在此基础上采用KS检验及绘制Q-Q图对模型在石羊河流域的适用性进行评价,发现除尾部拟合不理想外,GAMMA分布能较好地拟合石羊河流域的降水状况;利用各站点1998~2017年雨季逐日降水资料实测值与模拟值,选取月平均降水日数、日平均降水量、雨日平均降水量和月最大降水量作为评价要素,分别计算4个评价要素中模拟值与实测值的均方根误差、平均绝对百分误差和相关指数,以此来评价降水模拟效果。结果表明,该模型能较好地模拟石羊河流域除极端降水情况以外的其他降水状况。
夏德锋易善桢谢文豪叶剑锋甘亚星
关键词:天气发生器马尔科夫链降水模拟石羊河流域

相关作者

陈德亮
作品数:31被引量:2,116H指数:17
供职机构:哥德堡大学
研究主题:气候变化 降水 天气发生器 统计降尺度 青藏高原
廖要明
作品数:53被引量:1,134H指数:18
供职机构:中国气象局国家气候中心
研究主题:降水 气候变化 天气发生器 气温 三峡库区
谢云
作品数:123被引量:2,485H指数:26
供职机构:北京师范大学
研究主题:土壤侵蚀 降雨侵蚀力 东北黑土区 黑土 气候变化
李志
作品数:88被引量:1,084H指数:21
供职机构:西北农林科技大学资源环境学院
研究主题:黄土高原 黄土塬区 土地利用变化 气候变化 土壤水分
高辉
作品数:39被引量:220H指数:7
供职机构:中国水利水电科学研究院
研究主题:旱灾 农业旱灾 旱情 长江流域 水资源