基于GIS的汉江流域水汽输送与降水时空模式研究-论文.pdf

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1、第16卷第4期、，o1．16．No．420l4年7月地球信息科学一JournalofGeo。informationScience，、Ju1．．2014基于GIS的汉江流域水汽输送与降水时空模式研究梁文谦，易善桢，曾小凡，李宏宏，孙燕(华中科技大学水电与数字化工程学院数字流域湖北省重点实验室，武汉430074)摘要：水汽输送及降水模式对流域水文模型及水资源研究具有重要意义。汉江流域水资源对南水北调以及下游生态环境有重要影响，研究汉江流域水汽输送和降水的时空分布特征是水文模拟和水资源环境管理的基础。本文利用NCEP／NCAR再分析资料和汉江流域19个气象站点的降水资料，以及GIS

2、数据库和分析工具，分析了汉江流域的水汽通量、可降水量、实测降水量和降水转换率的计算方法；以汉江流域1998年7月的气候再分析资料和降水资料为例，计算并分析了汉江流域1998年7月可降水量与实测降水量的空间分布特征，以及降水转化率的分布特征；探讨了水汽输送、可降水量、实测降水量，以及降水转化率的相关性和空间分布特征。通过分析汉江流域1981—2010年的可降水量和实际降水量的分布表明，汉江流域可降水量与降水量变化趋势基本相同，降水转换率近年有所增加。关键词：水汽输送；可降水量；降水量；时空分布；汉江流域Dol：】0．3724／SPJ．10472014005751引言有关文献对不

3、同流域的水汽输送和降水转换率进行了研究n。但是，对于水汽输送、可降水量、实水汽输送和降水的时空模式与大气水资源的测降水量、降水转换率及其相关性的时空分布特点汇聚条件直接相关，对于水文建模、干旱研究、洪涝还缺乏研究。灾害及人工影响天气等有重要意义u。随着全球本文对水汽输送时空模式进行了研究，提出气候和流域环境变化的影响，流域水资源受极端天了方法流程图，给出了水汽通量的计算、可降水气影响越来越突出，表现出干旱、洪水、土壤侵蚀、量计算、降水转化率计算的公式；并利用NCEP／土地退化等变化现象H。汉江是长江最大的支流，NCAR再分析资料和汉江流域气象站点实测降水汉江流域丹江口水库是南

4、水北调中线工程的水源资料，对汉江流域水汽输送和降水模式进行了计地，汉江流域中下游的江汉平原是湖北省重要的经算和分析，包括汉江流域水汽通量、可降水量、实济走廊。汉江流域水资源与环境的变化研究，对社测降水量、降水转换率的计算及其空间分布，结会经济的可持续发展具有重要作用-7]。合部分监测站点数据对各个计算量之间的关系，流域降水模式直接受水汽输送时空结构和分布以及可降水量与实测降水量的时间变化特征进行的影响。水汽输送的特征研究主要是用气象观测再了分析。分析资料对水汽输送通量分析，并用矢量场和等值线图表示。水汽输送和降水时空模式及其图谱是2水汽输送与降水时空模式的GIS方法反映水汽输

5、送和降水特征与时空序列变化规律的一种信息处理与显示手段，时空模式及其图谱已经在NCEP／NCAR再分析资料是美国国家环境预测水文、土地利用、海洋等领域得到应用[10-12。近年来，中心(NCEP)／国家大气研究中心(NCAR)的气候资收稿日期：2013-04—24；修回日期：2013—12—20．基金项目：国家自然科学基金项目(41371368、41101258)；华中科技大学专项基金(1162)。作者简介；梁文谦(1988一)，男，硕士生，研究方向为水资源与地理信息系统应用。E—mail：1694281210@qq．com通讯作者：易善桢(1965—1，男，教授，博士生导师

6、，研究方向为地理信息科学及水资源。E—mail：yisz@mail．hust．edu．ca4期梁文谦等：基于GIS的汉江流域水汽输送与降水时空模式研究579多少的重要因素。由旬可降水量与旬实测降水量江流域东部的江汉平原。比较相关系数值可知：空间分布图(图6)可知，可降水量与实测降水量值的旬降水量与降水转换率之间的相关系数值最大，大小并不一致，说明降水不仅与上空水汽含量相旬水汽通量与可降水量的相关系数值次之，旬水关，还受大气环流和地形等有关成雨因素的影响。汽通量与实测降水量及水汽通量与降水转换率的可降水量仅表示该地的降水潜能，各地不同的降水相关系数值较小。在站点分布方面，西部海

7、拔较转化率主要受气象和地形条件影响。高的地区的实测降水量与降水转换率相关性较计算汉江流域1998年36个旬的水汽通量、可大。在东部的江汉平原地区，水汽通量和可降水降水量、实测降水量、降水转换率，并在SPSS中计量相关性较大。算两两之间的相关系数(r)，通过选取8个汉江流域气象站点进行对比(表1)，来分析气候要素的相关关3．4可降水量与实测降水量的时间变化特征系。利用1981—2010年的NCEP／NCAR的再分析资结合数字高程图对表1进行分析。表1中选料和l9个气象站点的月平均数据，计算年可降水量取的8