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温州地区面雨量的多尺度最优插值方法研究

潘永地  
【摘要】: 洪涝灾害是温州地区最为严重的自然灾害。为了经济的持续稳定发展,研究洪涝的形成及预报成为一个十分紧迫的问题。然而要准确地预报洪涝,就必须要有准确的面雨量估算,因为面雨量是洪涝产生的根本因子,是一切洪涝预报模型的输入场。 本文从插值方法入手,研究最优的插值方案,得出可满足实际业务应用要求的面雨量估算插值方案,也为面雨量估算问题的最终解决(高精确度估算)提供一个坚实的基础。 根据温州的天气气候特点,将温州的降水分为春季多雨期、春末夏初梅雨期、夏季初秋台汛期、晚秋冬季少雨期。从降水的量级上又分为一般雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等,其中暴雨以上为灾害性天气,特大暴雨极为少见。暴雨以上的降水易引起洪涝灾害,一般的大雨若持续时间长,也有可能形成灾害,所以本文以暴雨以上的天气为主,兼顾一般降水,选出能够代表温州降水性质的典型天气过程,将这些过程中的典型日降水作为插值试验的降水资料。 根据降水观测仪器的误差以及风场转换等可能造成的误差,目前中国的降水观测误差在5%-15%之间。所以本文研究中以10%的相对误差作为优良的评判标准,以15%作为可用于业务使用的标准。相对误差作为主要的判断指标,兼顾绝对误差和均方法差,考虑面雨量业务应用的实际要求制定评价插值效果优劣的标准,使得评价比较客观、系统。 挑选最常用、被广大研究人员认为效果较好的克里格、反平方距离、样条插值作为试验研究的插值方法对象。加上每种方法中选项的不同,总和14种方法对选定的各日降水分别插值,由制定的标准评价出最优方法。这样就系统客观地评价了每一种方法的优劣、适用天气。综合考虑标准的评价、插值结果的稳定性以及插值方法对测站密度的要求得到综合最优,可以用于实际面雨量估算业务的插值方法:反距离平方法、泰森样条插值法。 由于同一种方法对同一日的降水在不同尺度的网格上插值得到的结果可能存在较大有差异,所以本文对最优插值方法在各种尺度上进行插值试验,分析最优插值方法的插值结果在不同天气类型条件下随插值网格尺度变化的规律,得出它们在各种天气类型下的插值网格尺度以9s-180s为宜,以及在相应尺度网格上的测站密度要求。在确定插值网格的尺度时联系某些卫星的分辨率,以便与遥感的研究相结合,有利于面雨量估算的进一步研究。


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