用于区域气候模式的地形指数空间尺度转换效果分析.pdf

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1、%)"!第!"卷!第#期!$%%"年#月用于区域气候模式的地形指数空间尺度转换效果分析"雍!斌!""!!$$!张万昌!符淙斌!6南京大学国际地球系统科学研究所!南京$!##D%($6中国科学院大气物理研究所东亚区域气候&环境重点实验室!全球变化东亚区域研究中心!北京!###$D摘要!!基于#6’pR#6’p的区域气候模式尺度框架!探讨了地形离散和地形平滑分别对地形指数尺度变化的影响程度(分析了地形指数在!##和!###+栅格尺度上的统计相关性!并给出了两者在尺度上的转换关系(在此基础上!阐述了区域尺度和全球尺度下地形指数尺度转换的差异6该研究提高了地形信

2、息在大尺度水文模型中的适用能力!实现了区域气候模式中陆面过程的地形参数精细定量化及其时空模拟尺度的转换匹配6关键词!!地形指数!区域气候模式!8:+!尺度转换!!地形是一个非常重要的陆面特征因子!它控制的W*<"通常为!###+$计算得到!如何将该指数%!&准确合理地调整到流域尺度"!##+左右$对提高区着流域中水的流向和流速!是气温’降水’土壤’植被等空间异质性分布的主导因素6地形指数域模式和全球模式的水文模拟精度至关重要6是流域径流源面积和地下水水位空间分布特征的近然而!b8<模式主要是在全球尺度上进行气似表征%$&!是流域水文模型的核心参数%%!)

3、&!是地候模拟!其网格大小为!pR!p!空间分辨率较低!形特征参数化的重要指标6如何将地形参数有机地从而决定了它们不能很好地描述中尺度地形和地表融入到区域气候模式"F8<$或大气环流模式的中’高尺度特征等区域尺度强迫对气候’水文过"b8<$中!是当前国内外学者探讨的热点问题6随程模拟的影响6与b8<相比!F8<的运算网格一着流域水文模型空间尺度的扩展!将地形特征参数般在#6’pR#6’p左右!能够更精确地模拟地面气候有效整合到区域或全球气候模式中!并利用其情景过程时空演变规律!更好地估算陆面水文’生态’%()!#&驱动场更有效地模拟和预测未来气候变化条件

4、下大能量过程的变化6本文基于区域气候模式的尺度框架!研究了地形离散化和地形信息平滑损失分尺度水文’水资源的响应已成为可能6例如!a[-2B&别对地形指数变化的影响程度!分析了地形指数在.-[_提出了用地形指数来控制区域和全球模式中的地表水文模拟的有效方法%’&(8M27等利用地形指!##和!###+栅格尺度上的统计相关性!探讨了区域尺度和全球尺度下地形指数尺度转换的差异6数分析了地形对于美国北方大尺度流域上水和能量%"&年季变化的影响(@-0等发展了一种基于地形指$!数据与方法%?&数的全球气候模式径流参数化方案"aS

5、$发布了%#k"约!###+$这些大尺度模拟所用的地形指数都是从分辨率较低!$##"&#)&!?收稿!$##"&#?&#)收修改稿!"国家重点基础研究发展计划项目"批准号#$##"8A)##’#$!$##!8A%#D)#)$!中国科学院+百人计划,择优支持项目"批准号#(&#’?)D%$和中国科学院大气物理研究所东亚区域气候&环境重点实验室开放基金资助项目!""*&+,-.#M]3>H.,73!!$"64H+!第!"卷!第#期!$%%"年#月%)?%!!&精度的全球W*<数据!该数据很快被应用到大本文采用的aIF<&%数据范围为%#p))#p@!尺度水文

6、模型’区域气候模式和全球气候模式中6!##p)!!#p*"图!$!该区域位于中国地理位置的核另外!搭载于美国奋进号航天飞机的8波段’g波心!东面是黄土高原’渭河平原和地势险峻的秦段系统干涉雷达获得了%k"约!##+$的aIF<&W*<岭’大巴山脉(南面是低平的四川盆地(西面是海%!$&数据"即aIF<&%$6这两种精度的数据恰恰处在拔较高的祁连山余脉和青藏高原最东部(北面以贺大尺度的区域气候模式或全球气候模式与中小尺度兰山为中轴分为东西两块!分别是较为平坦的毛乌的流域模式的衔接位置!因此定量分析由这两种分素沙地和腾格里沙漠6该区水系丰富!地形起伏较辨率的

7、W*<计算获取的地形特征之间的差异及相大!包括了山地’平原’丘陵’沙漠等主要地貌类关性成为地形参数在区域气候模式或全球气候模式型6%!&中进行尺度匹配的关键6图$!研究区地理位置及1;个;&1QR;&1Q研究栅格单元在研究区8:+上的空间分布!!本文首先对研究区域内的aIF<&%数据进行了强了算法对异常栅格"凸凹和平坦区域栅格$的处理能%!(&无缝镶嵌!然后在该区域选取并截取了’#个能够力6通过在中小尺度流域上算法改进前后对比研究代表区域内各种复杂地形的#6’pR#6’p研究栅格单发现!改进后的多流向算法计算出的地形指数均值稍元"每个栅格覆盖面积约’’‘

8、+R’’‘+$6将每个裁高!而方差和标准偏差则低于传统多流向算法6改进剪下来的W