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基于GIS的广西温度气象参数精细化研究

更新时间:2009-03-28

建设项目温度气象参数推算是气候可行性论证工作的一项重要内容,目前气候可行性论证报告主要依据邻近气象站的常规观测资料开展气候可行性论证评估工作,但大多数情况下,气候可行性论证项目所在地距离参证气象站和自动站均有一定距离,直接使用参证气象站的推算结果还是相对比较粗略的,不具有针对性[1-4]。同时,气温由于纬度、海陆分布,以及地形地貌与下垫面性质的不同,存在明显的空间差异。广西境内海拔200 m以上的丘陵、山地面积约占全区总陆地面积的71%,气温具有垂直立体分布特征。而广西在总面积为23.67×104 km2的陆地上仅分布90个气象台站,相当于每个气象站点的观测数据代表了周围2630 km2区域面积上的气象资料,且海拔200 m以上的气象站只有24个,海拔800 m以上的仅1个站,显然这90个气象站的气温资料不能全面、真实地反映广西气温的分布情况[5]。目前广西一共有2500多个自动气象站点,自动站点的加密分布弥补了部分地区的观测空白。但自动气象站数据的应用频率还不够高,如何充分应用自动气象站数据到实际的工作中,更好地为气候可行性论证工作和工程建设项目服务,是当务之急。

对照组实施常规管理,按照医院感染管理相关流程,医务人员做好消毒隔离工作,常规医疗操作严格坚守无菌原则,并注意监测患者的情况,评估患者是否发生医院感染,对于发现医院感染者逐层上报,并采取合理的处理。

GIS在小网格数值推算上有明显的优势,能够实现结合地形因素的气候要素值精细化推算[6-9]。关于气象要素的研究前人已经做得很深入并且具体精细到网格点上,但关于工程气象参数的研究还很粗略,只停留在站点数据的推算上,没有精细化到网格点上的研究。为此,基于GIS技术,利用广西国家气象站点和自动气象站点数据,开展广西温度气象参数的精细化研究,为工程项目提供更精准的温度气象参数,改善气候可行性论证报告中论证评估结果分辨率较低、针对性较差的问题,加强气候可行性论证报告对工程建设项目的针对性,满足工程项目建设的需求,提高气候可行性论证服务的质量。

1 资料与方法

1 资料来源及处理

广西国家气象站点和自动气象站点温度资料为广西气象档案馆提供。采用数理统计方法统计出广西90个国家气象站和具有10年以上气温数据的127个区域自动气象站的年极端气温数据,以供计算各重现期的极端温度使用,资料年限从建站起至2016年。

地理信息资料为国家基础地理信息中心提供的1∶25万广西基础地理背景数据,数据格式为ARC/INFO的E00格式。采用GIS技术,对E00资料进行格式转换、拼接、重采样、分层、裁剪等一系列处理。

(1)资料格式的转换:将广西范围的每幅图的E00格式数据都转换成shp文件格式,并对广西的每幅图进行整体拼接。

其实,冲突也并不总是一件坏事。对立的目标和观点所激发的火花可以催生出新的想法和解决方案,可应对公司面临的挑战。了解有效管理冲突的价值并与团队分享,就可以将这些冲突转变为有助于公司发展的积极力量。一旦您的团队成员开始将冲突视为可以从中经验教育的资源,他们就可以积极地利用这些冲突赖提高协作性和整体绩效。

(2)海拔高度数据的重采样:按照1 km×1 km网格距对数字高程模型(DEM)数据进行重采样,获得1 km×1 km分辨率的海拔高度数据。

《红楼梦》中的大观园虽只是作者构建的一个“纸上园林”,但艺术来源于现实,大观园同样是现实园林的反映。但是这个园林又不同于现实中的园林,它不仅具有皇家园林的特点,而且又有私家园林的典型特征;它不仅是南方园林的代表,又融入了北方园林的因素。深入地挖掘园林这个特殊的艺术形态背后承载的文化意义,让作品中的大观园具有的丰富的文化内涵得到彰显。

式(11)、式(12)中,Tn为不同重现期极端气温值,φ,λ,h分别代表纬度、经度、海拔高度等地理因子,ε为地理残差。

1.2 研究方法

1.2.1 站点各重现期极端气温推算方法 很多研究者认为在研究极端气候条件下,年极端温度服从耿贝尔分布并适用频率分析法,其精准度高,可由统计样本得到准确的模型计算参数,人为影响因素小,便于分析比较,因此本研究采用耿贝尔概率分布来推算广西站点各重现期的极端温度参数[10-12]

耿贝尔分布是描述极值统计分布的一种理论模式,其概率分布函数为:

F(x)=exp{-exp[-α(x-u)]}

P(x)=1-exp{-exp[-α(x-u)]}

(1)

其保证率函数为:

广州虹科电子科技有限公司成立于1995年,公司总部位于中国广州,涉及领域包括测试测量、汽车电子、自动化、嵌入式开发工具和软件工程。同时,虹科电子是英国Pico技术公司和德国PEAK系统公司的全球最大经销商之一。凭借丰富的经验和知识,虹科电子总是能够开拓新思路,用最新的技术手段帮助用户完成解决方案,也得到了客户的一致认同。

(2)

式中,u为分布的位置参数,即分布的众值;α为分布的尺度参数。

上述2个分布参数与均值和标准差S的关系按下式确定:

 

(3)

 

(4)

 

(5)

 

(6)

其中,xi为连续n个年份极端气温样本序列,系数c1c2可查表求得。

由式(2)得到:

 

(7)

重现期为R(概率为P=1/R)的极端气温xR可按下式计算:

 

(8)

需要注意的一点是,在对极端最低气温进行拟合时,首先对年极端最低气温进行变换,变换公式如下:

 

(9)

多元线性回归数学模型建立后,是否与实际数据有较好的拟合度,其模型线性关系的显著性如何等,还需通过数理统计进行检验。常用的统计检验有R检验和F检验。

建设、监理、施工等单位对运到工地的管件、配件、附件进行接收检查,检查产品合格证与出厂证、产品质量证明书与检验报告等,重点对外观尺寸与表面质量进行抽查,凡是标志不清、技术条件不明、技术指标不符合标准规定或设计要求的,不予接收。

这时的常爱兰什么也听不进去,但打孩子的动作总算是停了,驮子么在一边不停地叹着气,唉,真丢人真丢人。他拿过一张又一张桌上的纸,直看得面红耳赤,这种面红耳赤就跟老樟树下周大毛他们取笑他时一模一样。

然后采用(1)式对变换后的气温序列进行拟合,利用此分布函数对变换后的气温序列进行推算,推算结果乘以-1即可得到极端最低气温的推算值。

1.2.2 多元线性回归分析法 回归分析是一种传统的应用性较强的科学方法,它不仅能够把隐藏在大规模原始数据群体中的重要信息提炼出来,把握住数据群体的主要特征,从而得到变量间相关关系的数学表达式,利用概率统计知识对此关系进行分析,以判别其有效性,还可以利用关系式,由一个或多个变量值去预测和控制另一个因变量的取值,从而知道这种预测和控制达到的程度,并进行因素分析。

设某一要素y,受k个要素x1x2,…,xk的影响,其联系形态是线性关系,通过N组观测,得到一组地理数据为(yaxa1xa2,…,xak),(a=1,2,…,n)。多元线性回归数学模型为:

 

(10)

式中,b0为常数项,b1b2,…,bk为偏回归系数。

式中:为变换后的新气温序列,Xmin为变换前的最低气温序列。

1.2.3 格网GIS技术 格网GIS是将研究区域数据按平面坐标或按地球经纬线划分格网,以格网为单位,描述或表达其中的属性分类、统计分级,以及变化参数和虚拟现实的较低精度的固定模式,表达其在空间上动态时空变化的规律。

2 结果与分析

2.1 站点各重现期极端气温推算

利用统计出的广西90个国家气象站和具有10年以上气温数据的127个区域自动气象站的年极端气温数据,采用(1)式进行拟合,计算其公式参数,以南宁、桂林为例,参数结果见表1。

总的来看,各地农机合作社的组建模式非常复杂,其收入一般来自两部分:农业服务收入和流转土地经营后的农产品销售收入。支出包括三个部分:一是流转土地支付的地租;二是支付给农机手的工资(由于农机属于合作社社员集体所有,有些合作社支付农机手固定工资或从农机手的服务收益中提成作为合作社收益);三是其他经营支出,如农机维护、燃油费、农业经营支出等。总收入与总支出之差为合作社盈余。合作社的盈余分配为两个部分:一是提取公积金;二是剩余的部分按照社员入股股金进行分配。

 

表1 南宁桂林分布函数参数计算结果

  

站点资料序列uα南宁极端最高气温36.78871.2498南宁新极端最低气温-3.06500.6563桂林极端最高气温36.72721.1944桂林新极端最低气温0.25460.7964

将所确定的模型参数代入到对应的耿贝尔概率密度公式中去,并进行计算和绘图,可以得到南宁、桂林的极端气温保证率曲线和实测点对比图(图1、图2)。由图1、图2可以看出,南宁、桂林的年极端气温模型曲线与实测数值均吻合较好,广西其他站点的极端气温模型曲线与实测数值也均吻合较好(图略),因此,用耿贝尔模型对极端最高气温和极端最低气温的频率分布进行模拟是合理的。

  

图1 南宁极端温度保证率曲线图

  

图2 桂林极端气温保证率曲线图

模型曲线与实测数值的吻合程度虽然可以从曲线图上得到直观感受,但这种评判不仅受观测者个人感受程度的影响,而且不能得出曲线适合程度的客观标准,这时就需要进行吻合程度的量化评价。本文采用ω2检验进行拟合优度检验,另外,还计算理论分布函数与经验分布函数的线性相关系数。

表2给出了各检验值,从检验结果可以看出ω2<E(ω)2,且R2>0.99,广西其他站点的检验结果也均是ω2<E(ω)2R2>0.9,表明用耿贝尔分布函数对极端温度的频率分布进行拟合是合理和准确的,理论计算与实际数据吻合程度良好,能够反映出极端气温分布的趋势和基本特性。因此,可以利用耿贝尔分布对极端气温进行推算。

采用耿贝尔分布推算各站点重现期为10年、30年、50年、100年的极端气温,详细数据结果供后面精细化推算使用,具体结果略。

 

表2 拟合优度检验结果

  

站点资料序列ω2Eω2()R2南宁极端最高气温0.0013260.0025250.993南宁新极端最低气温0.0011610.0025250.995桂林极端最高气温0.0012180.0025250.994桂林新极端最低气温0.0022680.0025250.991

2.2 各重现期极端气温空间模型建立

广西地形地貌复杂,海拔差异显著,气候资源的立体多样性特征明显。而气象台站稀少且呈点状分布,显然不能全面真实地反映气象站点以外的气候资源分布状况。为了比较客观地反映广西极端气温空间分布状况,需要建立极端气温随地理因子变化的空间分析模型,其表达式为:

Tn=f(φ,λ,h)+ε

(11)

ε=f(观测值)-f(φ,λ,h)

(12)

(4)经度、纬度数据的提取:利用广西的海拔高度数据计算网格距为1 km×1 km分辨率的广西经度、纬度数据。

本文在利用ABAQUS有限元软件对钢骨混凝土柱进行模拟分析时,对于钢材应力-应变本构关系曲线采用的是完全弹塑性的双直线模型,如图3所示.

将推算出的广西气象站点各重现期极端气温值与气象站点所在地的经度、纬度、海拔高度等地理因子,采用多元线性回归分析方法进行逐步回归分析,建立各重现期的广西极端气温空间分析模型,结果见表3。

从回归效果看,表3中各模型均通过了信度为0.01的显著性检验,复相关系数均在0.7以上,F检验结果为74.507~302.134,说明模型均具有良好的统计学意义,回归效果很好,应用它可进行温度参数的小网格推算。

 

表3 广西各重现期极端气温值与地理参数的关系模型

  

各重现期极端气温模型表达式R2值F值10年一遇极端最高气温TH10=78.902-0.503λ+0.690φ-0.007h0.797122.10530年一遇极端最高气温TH30=82.585-0.533λ+0.710φ-0.007h0.76096.43650年一遇极端最高气温TH50=83.836-0.543λ+0.723φ-0.007h0.74386.573100年一遇极端最高气温TH100=86.101-0.562λ+0.739φ-0.006h0.71774.50710年一遇极端最低气温TD10=83.918-0.639λ-0.606φ-0.005h0.900302.13430年一遇极端最低气温TD30=80.727-0.654λ-0.465φ-0.006h0.876232.51250年一遇极端最低气温TD50=79.279-0.661λ-0.401φ-0.006h0.861201.742100年一遇极端最低气温TD100=77.697-0.675λ-0.308φ-0.006h0.836164.576

注:h分别代表纬度、经度、海拔高度,R2为复相关系数。

2.3 各重现期极端气温GIS网格计算

首先将各样本气象站点的1 km×1 km网格点上的h等地理数据分别代入表3中的推算方程,采用GIS中的格网计算技术,推算各重现期极端气温1 km×1 km网格点的分布值,生成1 km×1 km网格的各重现期极端最高、最低气温栅格图。然后利用反距离权重插值法,即用公式(12),以广西90个气象站点和127自动站点的残差值为样本,对残差值进行空间插值计算,内插出1 km×1 km网格点上的残差分布值,生成1 km×1 km网格的残差栅格图。最后将1 km×1 km网格点上的各重现期极端气温栅格图与残差栅格图进行迭加运算,得到广西不同重现期最高、最低气温空间栅格数据。

2.4 各重现期极端气温专题图制作

[1] 李强,周绍毅.气候可行性论证工作浅析[J].广西气象,2005,26(2):29-31.

2.5 极端温度参数空间分布特征

图3显示重现期为10年、30年、50年、100年的极端最低气温空间分布图,由图3可以看出,广西各重现期的极端最低气温分布是北部低、南部高,丘陵山区低、盆地平原高。与湘、黔交界的边缘各县、金秀县以及海拔较高的大明山顶(1502 m)、大容山顶(1256 m)、圣堂山顶(1226 m)、猫儿山顶(1995 m)各重现期的极端最低气温较低,100年一遇的极端最低气温基本均在-6 ℃以下,其中大明山顶(1502 m)、大容山顶(1256 m)、圣堂山顶(1226 m)和猫儿山顶(1995 m)100年一遇的极端最低气温分别为-13.7、-12.6、-11.3、-21.8 ℃。右江河谷地区、南部的沿海地区、南宁地区、崇左地区、贵港地区,玉林地区各重现期的极端最低气温相对较高,100年一遇的极端最低气温均在-2 ℃以上。其他地区的100年一遇的极端最低气温在-6~-2 ℃之间。

  

图3 重现期为10年30年50年100年的极端最低气温空间分布图

图4显示重现期为10年、30年、50年、100年的极端最高气温空间分布图,由图4可以看出,广西各重现期的极端最高气温分布是右江河谷及其上游的田林、隆林、西林、南宁地区、崇左地区、贵港地区,柳州地区,贺州地区以及桂林市、灵川县、临桂县等各重现期的极端最高气温相对较高,100年一遇的极端最高气温均在40 ℃以上,其中百色、南宁、崇左、贵港、柳州、贺州、桂林100年一遇的极端最高气温分别为43.6、40.5、42.3、40.7、40.3、41.1、40.6 ℃。向南靠近沿海和向北与湘、黔交界的北部边缘各地,以及金秀县、那坡县、靖西县、德保县各重现期的极端最高气温相对较低,100年一遇的极端最高气温在40 ℃以下,其中那坡县、乐业县、南丹县、金秀县,北海、涠洲岛100年一遇的极端最高气温分别为37、36.3、37.2、34.7、37.8、36.6 ℃。

(3)行政边界、行政点的获取:将行政边界、行政点矢量数据分成2层,分别为省、地市2级。

采用GIS格网技术结合广西地理信息数据推算出来的广西各重现期极端气温空间分布图,与根据气象站点推算结果所绘的分布图(图略)基本一致,但根据气象站点推算结果所绘的分布图比较粗略,经过GIS格网技术推算后所得的结果制作的广西各重现期极端气温空间分布图更精细,更准确地描述出各重现期极端气温空间分布特征,实现精细化研究。

3 结论

(1)用耿贝尔分布函数对极端气温的频率分布进行拟合是合理和准确的,理论计算与实际数据吻合程度良好,能够反映出极端气温分布的趋势和基本特性。

(2)本研究引用GIS技术到气候可行性论证工作中,实现结合地形因素的温度气象参数的精细化推算,为项目的工程建设提供了科学的气象依据。

(3)经过GIS格网技术推算后所得的结果制作的广西各重现期极端气温空间分布图更细致更精确,准确地描述出各重现期极端气温空间分布特征,能够直观地反映出温度参数随地理位置和海拔高度的立体变化特征。

通过对各个路由度量合理的权重分配a=(a1,a2,a3,…,am),得到所有候选父节点的综合评价值f(i)(i=1,2…n)。则具有最小(或最大)f(i)值对应的候选父节点可优先选为偏好父节点。而权重分配a=(a1,a2,a3,…,am)为一个单位矢量,aj表示第j个路由度量的权重系数,该单位矢量应满足如下约束条件:

(4)各重现期极端最低气温的分布特征:北部低、南部高,丘陵山区低、盆地平原高。与湘、黔交界的边缘各县、金秀县以及海拔较高的大明山顶、大容山顶、圣堂山顶、猫儿山顶各重现期的极端最低气温较低,100年一遇的极端最低气温基本均在-6 ℃以下,右江河谷地区、南部的沿海地区、南宁地区、崇左地区、贵港地区,玉林地区各重现期的极端最低气温相对较高,100年一遇的极端最低气温均在-2 ℃以上。其他地区的100年一遇的极端最低气温在-6~-2 ℃之间。

  

图4 重现期为10年30年50年100年的极端最高气温空间分布图

(5)各重现期极端最高气温的分布特征:右江河谷及其上游的田林、隆林、西林、南宁地区、崇左地区、贵港地区、柳州地区、贺州地区以及桂林市、灵川县、临桂县等各重现期的极端最高气温相对较高,100年一遇的极端最高气温均在40 ℃以上;向南靠近沿海和向北靠近与湘、黔交界的北部边缘各地,以及金秀县、那坡县、靖西县、德保县各重现期的极端最高气温相对较低,100年一遇的极端最高气温在40 ℃以下。

1.可以了解企业需要解决的难点和焦点。通过需求预测分析,可以充分了解企业和员工存在的难点和热点,可以判断和分析哪些问题是当前必须解决的问题,哪些是可以通过培训来解决的,哪些问题不能通过培训来解决的。

参考文献

掺和料:为保证混凝土强度和和易性,选用的两种掺和料分别为华能阳逻电厂生产的Ⅰ级粉煤灰和安徽马钢嘉华生产的S95级矿粉,两种掺和料经检测均满足规范要求。

采用GIS分级与渲染技术,将广西不同重现期极端气温进行等级划分,并结合广西行政边界、行政点、气象站点等地理信息数据,生成广西各重现期极端气温空间分布图(图3、图4)。

[2] 伍毓柏,周显信.我国气候可行性论证的现状、问题与对策[J].阅江学刊,2012,4(5):51-56.

[3] 宋丽莉.我国气候可行性论证的作用与实践[J].阅江学刊,2013,5(3):31-34.

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[5] 丁美花,苏永秀,李政,等.广西山区气候资源小网格推算模型[J].山地学报,2007,25(1):64-71.

四是突出“策划”。为让主题党日富有成效,让广大党员有收获、受教化,党支部在开展活动前,既要紧盯中央,准确把握党和国家大政方针政策;同时又着眼支部,从全体党员及身边群众的实际情况出发,对接党员群众需求,做到针对问题、解决问题,让群众感到支部在身边、党员在行动。策划主题党日活动,只有以严的态度、以高的标准,从问题出发、从需求入手,将工作落细落实,提前制定具体活动方案,做好过程统筹协调服务,确保每次活动准备充分、推进有序,方能为广大党员呈上一道别具一格的主题党日“精神大餐”,既契合党员的内在需求,也富有教育引导之效。

[6] 李颖,施昆,罗文生,等.基于GIS的琼海市胡椒土地适宜性评价[J].江西农业学报,2014,26(7):124-127.

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[12] 苏志,李艳兰,涂方旭.广西冬季极端最低气温的概率分布模型选择及其极值和重现期计算[J].广西科学,2002,9(1):73-77.

Tunel法的原理是细胞凋亡过程中基因组DNA发生断裂,脱氧核糖核苷酸末端转移酶(TdT)可催化标记这些DNA链断裂和缺口处的3'-OH末端,进行后续识别,将正常细胞核染成蓝色,凋亡阳性细胞核染成棕褐色。结果显示,与6月龄相比,24月龄大鼠细胞凋亡数显著增加;而 TSPJ干预后心肌细胞凋亡数量明显减少,见图2。统计结果表明,与6月龄大鼠相比较,24月龄大鼠的心肌凋亡指数上升3倍;与24月龄大鼠比较,TSPJ低、高剂量组大鼠的凋亡指数分别降低49%和55%,如图2所示。

 
罗红磊,黄小燕,苏志,何如,周绍毅,杨思施
《江西农业学报》 2018年第04期
《江西农业学报》2018年第04期文献

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