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几种降水降尺度方法在中国十大流域的适用性分析.docx
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2023-02-23
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几种降水降尺度方法在中国十大流域的适用性分析.docx
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摘要
天气发生器、回归模型、机器学习算法等几类统计降尺度方法被广泛用于校正气候模型输出的区域
降水数据。为探讨各类方法在我国不同气候背景下的适用性 , 以 Weather GENerator(WEGN)、
Long Ashton Research Station Weather Generator(LARS-WG)、Statistical Downscaling
Model(SDSM)、支持向量机(support vector machine ,SVM)为例,利用中国十大一级流域 50
个国家气象站点 1961—2000 年的逐日降水数据与美国国家环境预报中心/国家大气研究中心再分
析数据,分别构建了逐月的日降水降尺度模型。结果显示,SVM、SDSM 与 LARS-WG 分别在中
国干旱、半干旱与湿润地区表现出更好的整体适用性。其中,SDSM 利用添加了随机项的多元回归
模型,可较好地反映降水发生概率与降水量的变异特征;LARS-WG 通过在半经验分布函数中设置
特定分位数而优化了对极端降水的模拟,尤其在湿润地区效果良好;SVM 凭借灵活的非线性拟合
能力能够较好地模拟降水均值,但因缺少对降水过程随机性的描述而难以反映年际演变特征。
Abstract
Statistical downscaling methods, such as weather generators, regression models,
machine learning algorithms, have been widely used to correct the outputs of
regional precipitation from climate models. This study investigates the applicability
of four statistical downscaling methods, including Weather GENerator(WEGN), Long
Ashton Research Station Weather Generator (LARS-WG), Statistical Downscaling
Model (SDSM) and support vector machine (SVM), for precipitation downscaling in
the top ten basins of China. Daily precipitation data from 1961 to 2000 in 50
meteorological stations and relevant National Centersfor Environmental Prediction
(NCEP)/National Center for Atmospheric Research (NCAR) reanalysis data are
collected to establish precipitation downscaling models for each station and each
month. Results indicate that SVM, SDSM and LARS-WG generally show better overall
applicability in arid, semi-arid and humid areas, respectively. SDSM can well
represent the variations in both occurring probability and magnitude of precipitation
through multi-regression models with randomness factors. LARS-WG sets specific
quantiles in the semi-empirical distribution of precipitation, and thus improves the
simulation of extreme precipitation, particularly in humid regions. SVM shows good
performance in simulating the mean value of precipitation due to its capacity of
flexible non-linear fitting, but fails to capture the inter-annual variations in
precipitation for the lack of representation of randomness.
译
关键词
统计降尺度; 降水; 适用性; 中国十大流域
Keywords
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