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基于离海距和GIS技术的福建低温精细监测

王加义 陈惠 夏丽花 潘卫华 蔡文华

王加义, 陈惠, 夏丽花, 等. 基于离海距和GIS技术的福建低温精细监测. 应用气象学报, 2012, 23(1): 96-104..
引用本文: 王加义, 陈惠, 夏丽花, 等. 基于离海距和GIS技术的福建低温精细监测. 应用气象学报, 2012, 23(1): 96-104.
Wang Jiayi, Chen Hui, Xia Lihua, et al. Monitoring of low temperature in Fujian based on the distance to the coastline and GIS technology. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 96-104.
Citation: Wang Jiayi, Chen Hui, Xia Lihua, et al. Monitoring of low temperature in Fujian based on the distance to the coastline and GIS technology. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 96-104.

基于离海距和GIS技术的福建低温精细监测

资助项目: 

福建省气象局开放式气象科学研究基金项目 2011K03

福建省气象局开放式气象科学研究基金项目 2010K06

福建省科技厅农业科技重点项目 2009N0030

“十一五”国家科技支撑计划重点项目 2006BAD04B03

详细信息
    通信作者:

    王加义, E-mail: cnfjfzwjy@163.com

Monitoring of Low Temperature in Fujian Based on the Distance to the Coastline and GIS Technology

  • 摘要: 利用福建省1:250000的DEM资料和67个气象站气温观测数据,在建立最低气温与经纬度、海拔高度相关推算方程的基础上, 融合离海距因子, 对2008—2010年冬季3个冷空气过程的最低气温 (数值及分布状态) 进行精细模拟,同时总结出利用逐步回归及综合残差平方和选取适宜离海距的方法。结果表明:融合离海距因子后,对冷空气过程最低气温的模拟效果更好。随着过程平均降温幅度的增大,离海距对过程最低气温模拟值的贡献率有减小趋势。不同冷空气过程的离海距大小存在差异,总体上以50 km为标准,再进一步得出适宜离海距。离海距以外区域最低气温模拟适用经度、纬度、海拔高度3个因子确定的地理气候方程进行,以内区域则适用在上述最低气温模拟方法的基础上融合离海距因子进行,以达到提高低温监测模拟精度和体现海洋对陆地温度调节能力的目的。经检验,模拟结果与实际情况基本相符。
  • 图  1  福建省气象测点离海距示意图

    Fig. 1  The distance to coastline diagram of meteorological stations in Fujian Province

    图  2  2010年3月6—11日福建省最低气温模拟分布图

    Fig. 2  The distribution of minimum air temperature simulation in Fujian Province during 6—11 March 2010

    图  3  2010年3月6—11日福建省最低气温分布

    Fig. 3  Isoline of minimum air temperature in Fujian Province during 6—11 March 2010

    表  1  TDP与选取不同d计算形式的相关系数

    Table  1  The correlation coefficients of TDP to different d

    离海距 相关系数 残差平方和/℃
    d -0.7200 349.15
    1/d 0.3879 615.85
    d1/2 -0.7698 295.29
    d1/4 -0.7767 287.57
    d1/6 -0.7724 292.39
    lnd -0.7493 317.92
    lgd -0.7493 317.92
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    表  2  融合离海距前后低温模拟效果对比

    Table  2  The contrast of primal model and merged the distance to the coastline in air temperature simulation

    过程 模型 a0 a1 a2 a3 a4 Rmax/℃ Rmin/℃ 残差平方和/℃2
    1 A 57.60 1.14×10-5 -2.13×10-5 -0.0045 -0.147 3.68 0.01 86.2
    1 B 66.41 1.80×10-5 -2.62×10-5 -0.0048 3.75 0.04 92.4
    2 A 47.60 1.16×10-5 -1.85×10-5 -0.0049 -0.183 3.02 0.03 88.0
    2 B 57.36 1.97×10-5 -2.45×10-5 -0.0053 3.38 0.09 97.6
    3 A 39.69 7.60×10-5 -1.47×10-5 -0.0068 -0.006 2.42 0.00 51.7
    3 B 40.02 7.90×10-6 -1.49×10-5 -0.0068 2.43 0.02 51.7
    注:a0为常数项,a1~a4为系数, RmaxRmin为最低气温实测值与模拟值的最大、最小残差绝对值。
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    表  3  不同过程及离海距内外区域平均降温幅度 (单位:℃)

    Table  3  The average cooling range of different regions and processes (unit:℃)

    过程 范围 平均降温幅度/℃
    1 福建省 11.73
    d≤45 km 9.55
    d>45 km 13.38
    2 福建省 7.18
    d≤41 km 6.45
    d>41 km 7.69
    3 福建省 13.93
    d≤60 km 12.06
    d>60 km 15.55
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    表  4  利用综合残差平方和确定适宜离海距 (单位:℃2)

    Table  4  Appropriate distance to the coastline confirmed by the method of integrative residual sum of squares (unit:℃2)

    离海距/km 过程1 过程2 过程3
    区域内残
    差平方和
    区域外残
    差平方和
    综合残差
    平方和
    区域内残
    差平方和
    区域外残
    差平方和
    综合残差
    平方和
    区域内残
    差平方和
    区域外残
    差平方和
    综合残差
    平方和
    25 16.78 36.52 53.30 21.49 42.42 63.91 11.19 28.30 39.49
    50 30.33 19.01 49.34 37.34 24.52 61.87 15.76 21.38 37.14
    100 48.62 16.40 65.02 50.91 20.84 71.75 32.11 12.45 44.56
    150 64.74 6.40 71.14 65.05 6.83 71.88 43.33 3.75 47.08
    200 84.59 1.05 85.64 83.35 1.94 85.29 50.73 0.12 50.85
    45 28.10 19.53 47.63
    41 35.42 25.01 60.43
    60 15.92 21.18 37.10
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    表  5  利用适宜离海距进行低温监测模拟的效果

    Table  5  The influence of the appropriate distance to the coastline in low temperature simulation models

    过程 离海距/km a0 a1 a2 a3 a4 Rmax/℃ Rmin/℃ 残差平方和/℃2
    1 d≤45 116.33 4.82×10-5 -5.14×10-5 -0.0020 -0.042 2.36 0.078 28.10
    1 d>45 48.34 1.02×10-5 -1.89×10-5 -0.0037 1.79 0.01 19.53
    2 d≤41 95.38 3.83×10-5 -4.22×10-5 -0.0022 -0.093 2.54 0.02 35.42
    2 d>41 37.38 1.28×10-5 -1.65×10-5 -0.0045 2.31 0.01 25.01
    3 d≤60 76.12 2.66×10-5 -3.22×10-5 -0.0040 -0.021 2.04 0.002 15.92
    3 d>60 34.15 8.80×10-6 -1.30×10-5 -0.0068 2.09 0.024 21.18
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    表  6  验证站最低气温实测值、模拟值和误差绝对值

    Table  6  The actual minimum air temperature value, simulated value and absolute error of validate stations

    过程 比较项目 明溪 建阳 上杭 永春 平和 闽侯 福安 莆田 同安
    1 d/km >45 >45 >45 >45 >45 >45 < 45 < 45 < 45
    实测值/℃ -4 -3.5 0.9 1.7 1.8 1.8 -0.1 6.8 6.2
    模拟值/℃ -3.00 -3.39 -0.41 1.02 2.57 1.32 -2.13 5.04 5.02
    误差绝对值/℃ 1.00 0.11 1.31 0.68 0.77 0.48 2.03 1.76 1.18
    2 d/km >41 >41 >41 >41 >41 >41 < 41 < 41 < 41
    实测值/℃ -6.6 -5.6 -1.9 -0.7 0.3 -0.2 -1.2 3.1 2.8
    模拟值/℃ -5.63 -5.40 -3.51 -1.48 -0.36 -0.58 -3.64 2.51 2.72
    误差绝对值/℃ 0.97 0.20 1.61 0.78 0.66 0.38 2.44 0.59 0.08
    3 d/km >60 >60 >60 < 60 < 60 < 60 < 60 < 60 < 60
    实测值/℃ -2.4 -1.5 1.2 1.8 3.4 1.5 0.9 4.3 4.1
    模拟值/℃ -1.63 -1.03 0.60 1.53 3.00 2.72 -0.95 3.85 4.13
    误差绝对值/℃ 0.77 0.47 0.60 0.27 0.40 1.22 1.85 0.45 0.03
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-14
  • 修回日期:  2011-10-20
  • 刊出日期:  2012-02-29

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