【摘要】：長江源地區(qū)是我國受全球氣候變化影響最嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)之一。長江源區(qū)水文水資源的變化引起政府、學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。科學(xué)評估長江源區(qū)流域降水的時空變化并進(jìn)行未來趨勢預(yù)測對保護(hù)源區(qū)生態(tài)環(huán)境,防災(zāi)減災(zāi)和維持可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由于受限于觀測數(shù)據(jù)的匱乏,對長江源區(qū)水文水資源變化的研究存在諸多的不確定性。近年來,諸多全球尺度或者大區(qū)域尺度的網(wǎng)格化氣象數(shù)據(jù)的開發(fā)和廣泛使用促進(jìn)了對長江源區(qū)氣候變化和水資源評估的深入研究,然而大量的數(shù)據(jù)分析研究表明格網(wǎng)氣象資料具有明顯的誤差,且其誤差分布具有明顯的地域特征。鑒于此,為解決長江源區(qū)水文水資源研究遇到的數(shù)據(jù)匱乏和精度不高問題,本文利用層次貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法融合觀測降水?dāng)?shù)據(jù)和APHRODITE格網(wǎng)降水?dāng)?shù)據(jù),得到具有較高空間分辨率(0.25°Lat×0.25°Lon)的日步長融合降水?dāng)?shù)據(jù),并以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),初步研究了長江上游崗?fù)纤恼究刂屏饔虻慕邓畷r空特征和變化趨勢,得到如下主要成果:(1)建立了包含九個參數(shù)的融合站點(diǎn)觀測降水和格網(wǎng)降水?dāng)?shù)據(jù)的層次貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型,以平均絕對值誤差(MAE)為評價指標(biāo),訓(xùn)練層次貝葉斯網(wǎng)絡(luò),完成模型的學(xué)習(xí)、校驗與預(yù)測過程的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。利用研究區(qū)域及周邊的臺站觀測降水?dāng)?shù)據(jù)和格網(wǎng)APHRODITE降水?dāng)?shù)據(jù),在,WinBUGS軟件中編程,使用基于馬爾科夫鏈的蒙特卡洛采樣方法推理融合降水值及其對應(yīng)的后驗概率,得到覆蓋流域的空間分辨率為0.25° Lat×0.25° Lon的555個格點(diǎn)日降水量值及其對應(yīng)的后驗概率,得到覆蓋整個研究流域的28年(1980～2007年)長度的融合降水?dāng)?shù)據(jù)。(2)利用Studentt、F和Kolmogorov-Smirnov進(jìn)行顯著性檢驗的結(jié)果表明融合后降水?dāng)?shù)據(jù)在絕大多數(shù)校驗點(diǎn)在95%的置信水平下具有相同的均值、方差和分布,且融合降水相對于觀測降水的誤差在-6.8%～5.9%之間,二者線性回歸的決定系數(shù)均在0.95以上。融合降水和觀測降水進(jìn)行逐日逐格點(diǎn)的誤差主要分布在-0.5 mm～0.5 mm之間,同時在降水天數(shù)上也非常接近。(3)GBHM模型模擬徑流結(jié)果表明融合后降水?dāng)?shù)據(jù)相對于再分析數(shù)據(jù)對日步長徑流模擬的能力有顯著提高,與觀測降水的模擬精度相似,NSE大于0.85,且相對誤差小于5%,對于洪水事件的探測率和虛警率在窗口期為1天時分別能達(dá)到85.9%和3.1%。實測降水和融合降水模擬洪水徑流的超定量序列的累積頻率相似而且在徑流量大于2500m3/s時低于對應(yīng)的實測徑流量超定量序列的累積頻率。(4)通過分析融合降水,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域降水主要集中在夏季,夏季多年平均降水量238mm,占全年降水量的59%,冬季降水最少,僅有12mm。降水在流域空間分配上主要集中在東南部金沙江段的高山峽谷地帶,年降水量達(dá)到550mm以上,但流域中部和北部降水稀少,年降水量普遍在350mm以下。同時發(fā)現(xiàn)流域中北部的干旱荒漠地帶的降水不均勻性和集中度較高,分別能達(dá)到1和0.65以上。但在流域東南部,由于氣候較為濕潤,降水的不均勻性和集中度相對偏低。(5)趨勢研究發(fā)現(xiàn)流域在1980～2007年降水呈現(xiàn)顯著增長的趨勢,增長率為20.5mm/10a,且降水量的顯著增加主要表現(xiàn)在夏季。同時降水趨勢在空間上差異明顯,流域東南部金沙江段的高山峽谷地道降水在各個季節(jié)均呈現(xiàn)增加的趨勢,且在春夏兩季顯著上升。冬季降水在流域大部分地區(qū)呈下降趨勢,但僅在流域西部部分地區(qū)下降趨勢顯著。(6)降水垂直分布的分析表明流域夏季降水隨海拔抬升整體上呈先減少后增加的趨勢。以海拔5000m左右為界,其上夏季降水急遽增多,垂直方向增幅為25.2mm/100m。但在海拔低于5000m的區(qū)域,夏季降水隨海拔升高遽減,垂直方向降幅為8.3mm/100m。受諸多地形和氣象氣候因素的影響,夏季降水在局地范圍內(nèi)的垂直分布表現(xiàn)出明顯的個性特征。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P426.614
【圖文】：

２０１３）。逡逑２．１．１自然地理和氣候逡逑本文研究區(qū)域為長江上游崗?fù)纤恼究刂屏饔颍▓D２－１），包括通天河水系逡逑（長江源區(qū)）和部分金沙江上段干流（直門達(dá)一崗?fù)虾佣危┝饔�。研究區(qū)域位于逡逑北緯３０°？３６°，東經(jīng)８９°？１００°之間，流域面積１４９０７２平方公里。研宄區(qū)域處于逡逑青藏高原中東部，地形地貌的形成主要受“新構(gòu)造運(yùn)動一喜馬拉雅造山運(yùn)動”的逡逑影響（馮永忠等，２００４）。長江源區(qū)多為寬谷和丘陵相間的波狀起伏地形，相對逡逑高差一般不超過５００ｍ，基巖為第三系紅色泥巖和砂巖。地表淺層為第四系坡積逡逑物殘積沙質(zhì)粘土、粘沙土中夾有碎石，河溝谷中則為砂卵礫石土（李春杰，２０１０）。逡逑長江源區(qū)凍土和地下冰層較為發(fā)育，河谷中常有潛水存在，常形成冰錐、凍脹丘逡逑等地形地貌。自然的地貌形成過程中，風(fēng)蝕、水蝕、凍融侵蝕為基本的地貌營力，逡逑其中水蝕和凍融侵蝕占主導(dǎo)地位（吳青柏等

南京大學(xué)博士學(xué)位論文（２０１７）邐逡逑降水觀測站＆和Ａ之間的距離，ｉ，ｙ邋＝邋１，２，…，斤。參數(shù)的值需通過模型校驗逡逑得到。為簡便記，義和＼可以表示為：逡逑ｖ邋Ｌ邐Ｅｑ．（３．１５）逡逑ＩＫ％逡逑Ｅｑ．（３．１５）中和和％是協(xié)方差函數(shù)矩陣，表示兩個降水觀測站Ａ和七之間的相逡逑關(guān)性和殘差隨距離的變化。逡逑從研究流域任意選取六個降水觀測站點(diǎn)（伍道梁、曲麻萊、玉樹、德格、甘逡逑孜和新龍，圖３－１），分析１９８８年５？６月的觀測降水隨時間的變化（圖３－２）及逡逑觀測降水和對應(yīng)的網(wǎng)格降水之間的絕對誤差隨時間的變化（圖３－３）。由圖３－１逡逑和圖３－２可得出如下結(jié)論：逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋３－４．邋Ｔｈｅ邋ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ邋ｃｏｍｐｕｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｓｉｘ邋ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ邋ｓｅｌｅｃｔｅｄ逡逑ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ邋ｇａｕｇｅｓ逡逑（３）參數(shù)模型逡逑數(shù)據(jù)模型（Ｅｑ．（３．９））和過程模型（Ｅｑ．（３．１１））中共有＾邋ｐ，ｊ？0，逡逑３３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2770170