中国陆地区域气象要素的空间插值 comparison of three spatial interpolation methods for climate variables in china

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1、万方数据⋯。ⅡⅢⅧ⋯1㈨V01．)，．N0l2002年1月ACTAGEoGRAPHICASINICAJan．2002中国陆地区域气象要素的空间插值林忠辉．莫兴国，李宏轩，李海滨(中国科学院地理科学与资源研究所．北京100101)摘要：在区域农刚生态系统生产力模拟模型研究中，卒『日J插值可以提供每个计算栅格的气象要素资料。然而，在众多的气象蓦素卒间插值方法中，并没冉一种适台每个气象要素的普适的最佳插值方法。本文以全删725站1951N1990年整编资料中的句平均温度和计算得柬的675站的月平均光合肯效辐射

2、日总量(PAR)为数据源．选用了距离平方反比法(IDS)、梯度距离甲方反比法(GIDS)和普通克立格法(OK)等3种插值方法，进行了方法选取的探讨。交叉验证结果表明：3种方法中，温度插值的平均绝埘误差(MAE)的排序为IDS>OK>GIDS．jt值分别为2．15oC、1．90℃和1．32℃：在作物生长季节(4-,-10月)，MAE分别2．0℃、I9℃和1．2℃，表明GIDS法在温度插值方向更具实用价值；对于PAR，MAE的排序为OK>GIDS>IDS，其值分别为0．83~U／mz、071MJ／m2和04

3、6MJ／m2，说明复杂的方法并不必然具有更好的散果。对返2个气象要素的空问分布特征分析表明：温度和PAR的经、纬向梯度和高度梯度均具有明罹的季节性变化特征：温度的纬向梯度有近似正弦曲线的较强的季节变化，表现为夏季高，丌口冬、春季低；温度的高度梯度年内变化范围为0．0033—0．0048。c，m，t31DS法能较细致地反映温度随海拔高度的变化；PAR也具有明显的纬向梯度，其季节变化特征与温度类似。虽后，对中围陆地区域以1’×11进行插值．生成了中国陆地M域的温度和PAR的空间分布栅格圈。关键词：卒间插值；

4、温度；PAR；距离反甲方比法；梯度距离平方反比法：克、'格法中图分类号：P42；S18l在区域蒸发与K域农田生态系统生产力模拟模型的研究中，长时间尺度的气象要素值常用作模型驱动变量。然而，由于经济和人力的原因，气象站点是有限的，在许多栅格，这些要素值通常无法获得。在实际丁作中，利用邻近该区域的气象站点的资料，通过空间插值来生成所需要的栅格区域的气象资料就成为一种解决之道。常用于气象要素的空间插值方法有距离权重法(distanceweighting)、多项式插值浊(interpolatingpolynom

5、ials)、克直格法(Kriging)、样条插值法(splinemethods)等[t-sl。在这些方法中，距离权重法最为简便；多项式插值的物理意义不是很明确，容易得出一磐难以解释的值；样条插值是对。些限定的点值，通过控制估计方差，利用一些特征节点，用多项式拟台的方法来产生平滑的插值曲线，多用于气象要素的时问序列插值；克收稿日期：基金项目：作者简介2001—064)4：修订日期：2001-09-26国家自然科学基金项目(49890330)、巾国科学院地理科学与资掉研究所知议创新项日(CXl0G-C00—

6、05．01)手u国家重点基jjl

7、研究发展规划项目(G2000077905)fFoifiouIt哪：NationalNaturalScienceFoundationofChina，No49890330；ProjectofInstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch，CAS，NoCXIOG4700—05—01；SpocialFundsforMajorStateBasicResearchPmjoet，NoG2000077905】林忠辉、勇，

8、四川德阳人，在职硕上。近期研究领域主要是作物模型在区域研究巾的应用。Email：linzh@igsnrracClq047—056贝万方数据地理学报57卷立格方法产生于地质采矿中的品位估计，以能提供最佳线性无偏估计而逐渐被Ir泛运用于需要空间插值的诸多领域。然而，所有这些方法中，并不存在一种所渭的最佳插值方、法。由丁气象要素本身不同的特性、气象站点数目及其分布特征等的区别以及用途的不同．选用一种相对适合义便于运用的方法，对气象要素的守问插值是非常重要的。在我们丌展的GIS辅助的区域农田生态系统生产力和区域

9、蒸发研究中，首要仟务就是栅格尺度的气象要素场的生成。为此，我们对距离反比法、克立格法和梯度距离甲方反比法等3’、、种插值方法进行了验汪和选择。、，‘＼一+、．，，2：：二==。or1资料与方法：_?一～．f00．∥／i。：、

10、'：．j／p。1．1数据来源．jl■?：：j尹用于插值的旬平均气温资料、、-：。-一-。、来源于伞国725站整编资料，其、、jjI：一¨!．专中648站有1951～1990年40年一“卜：。：⋯-。，3平均o$资料N平