多尺度天气数据生成模型研究

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1、中国农业大学硕士学位论文多尺度天气数据生成模型研究姓名：黄琰申请学位级别：硕士专业：气象学指导教师：冯利平20070601摘要由于条件限制，一些地区的气象观测数据常有缺失现象。为获得完整的天气数据，需运用天气数据生成技术生成一定尺度的天气要素时间序列．天气数据生成模型是天气数据生成技术的产物，它现在已成为农学、水文，土地利用，以及全球气候变化等研究的重要工具．本研究建立了两个时问尺度的天气生成模型：逐日天气生成模型和瞬时天气生成模型．逐日天气生成模型首先模拟气温和日照时数序列．气温和日照时数的每日均值用谐波分析方法描述，在此基础上迭加随机生成的残差序列，生成上述两变量的逐日模拟值．接着甩=

2、次随机分配的方法分别随机缛出各月的降水日和各降水日的降水量，从而模拟出降水序列．采用全国16个气候区24个代表研究站点1961-2,0(10年的气象观测数据，通过回归分析方法确定了模型在全国各气候区逐月的参数值．本研究还在模拟值的极端情况、各模拟要素相互关系等方面对模型进行了修正．模型输入值是各月平均气温、最高气温、最低气温，月总日照时数、月总降水量、月总降水日数和当地纬度：输出变量为逐日平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、日总辐射和降水量．瞬时天气生成模型包括：(1)通过日总辐射观测值和太阳高度日变化值模拟瞬时太阳辐射值；(2)用余弦模型描述气温日变化；(3)用正弦一指数模型描述风速

3、日变化{C4)用正弦和指数相结合的模型描述相对湿度日变化．模型输入值为曰总辐射、日最高气温、日最低气温、日平均风速和日最大相对湿度、日最小相对湿度；输出变量为瞬时太阳辐射，瞬时气温、瞬时风速和瞬时相对湿度．采用模型在各气候区有代表性的12个验证站点40年气象要素逐日值和禹城试验站2003年5月1日至6日气象要素瞬时值进行了模拟检验．结果表明，逐日天气生成模型对我国中高纬干旱地区的模拟效果比低纬湿润地区的好；用于求气候平均的年份越多，最终的模拟效果越好；气温的模拟效果较好，尤其是温带地区，逐年气温模拟的相关系数都在0．88以上，40年气候平均模拟相关系数达到0．99：对于逐日日照时数，模拟结

4、果比气温模拟稍差，模拟最好的地区还是中高纬地区；太阳日总辐射的模拟效果要比日照时数的好些，模拟结果最好的温带她区，太阳日总辐射40年气候平均模拟的相关系数在0．95以上．模型对气温、日照时数和日总辐射的极值模拟较好．瞬时天气生成模型对瞬时气温、太阳辐射和相对湿度的模拟效果很好，相关系数都在0．94以上，仅对瞬时风速的模拟稍差．本研究建立的逐日及瞬时天气数据生成模型所需输入变量和参数较少，计算相对简单，生成天气数据效果良好，适用于全国不同的气候区，对天气数据生成模型的发展有一定的理论和实践意义．关键词；多尺度，天气数据生成，谐波分析，二次随机分配方法，数理模型AbstractAtittleo

5、bservedweatherdataofsoinfregiousagemissingforthelimitationofcondition．Inordertoobtaincompleteweatherdata．technologyofweatherdatagenerationisusedtogeneratetimeseriesofweatherelements．Weatherdatageneratorisoutcomeofthetechnologyofweatherdatageneration；anditisoneofimportanttoolsusedinagronomy,hydrolo

6、gy,landutilization,globalclimatechange，eta1．Twotime-∞aleweatherdatageneratorsareestablishedinthisstudy：dailyweatherdatageneratorandinstantaneousweatherdatagenerator．Dailyweathergeneratorfastsimulatesthetimeseriesofairtemperatures(meantemperature，maxinlnmtemperatureandRlinmmtemporature)andsunshined

7、uration．Simulatingeveryday'smeanvalueofabovevariablesisdescribedwithharmonicanalysis．Onthebasisgeneratedailysimulationvaheofthesevariablesbyaddingrandomlygeneratedresidualseries．Theneverymonth'sprecipitationdayan