Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 基于空间变尺度的降水量内插模型构建 | |
| 李纯斌 | |
| 完成单位 | 甘肃农业大学 |
| 登记(发布)日期 | 2017 |
| 中文摘要 | 1、课题来源与背景 受甘肃省2014年第五批次计划(基础研究计划)项目资助,本项目被立为甘肃省自然科学基金给与了资助。研究时间为2015年1月～2017年1月。 2、研究目的与意义 随着着眼于大区域甚或全球系统研究的深入,对能覆盖全球的环境、气候、生态和地貌等数据需求愈加强烈,同时对其表达精度亦提出了越来越高的要求。降水作为研究全球变化的重要数据基础,自然受到较多关注,基于有限测量站点的降水数据的全球面化及其面化精度是目前讨论的热点之一。现有方法的降水插值结果,其平均绝对误差(MAE)介于90～120mm之间,小区域或相对均质条件插值的情况下,其绝对误差会有所降低;加入了高程因子的插值方法可有效提高插值精度,平均绝对误差提高至70～90mm之间。学者对此问题的解决方法一般倾向于两个方案,即提高站点的密度或进行算法的改进。但是因对降雨机理的梳理不够,没有区分在不同空间尺度中各种降水驱动因子的主次关系。因而使用这两种方法的结果往往演变成了对完美站点数据的渴求(投入资金建站)或对算法本身不断演练的牛角尖上去。 本研究旨在通过对降水形成机理的梳理,从空间尺度与降水机理的相互关系角度出发,找出不同空间尺度中影响降水的主导因素和次要因素,在建立基本生态单元的基础上,构建尺度变化级别。在此基础上对降水量进行基于尺度变异的空间插值模型建立,以期提高降水插值的精度,及使插值模型在降水机理上更为合理。为气候模型中降水量插值提供一种不同的研究思路。目前的研究成果主要集中在基本生态单元的研究上。 3、主要论点与依据 1)基本生态单元的概念梳理 基本生态单元是在生态系统功能上不可再分的,能够支持完成该生态系统的能量物质循环,形成对外相对异质、内部均质的环境区域。所谓生态系统功能就是完成生物生命过程所需的能量物质基础,及支持该生态系统正常运行的基本生物群落与环境系统。基本生态单元在空间上表现为一个地理区域,在时间上表现为内部变化相对统一。 在人类土地利用过程中,保持基本生态单元的统一性完整性是维护更大层级生态系统功能稳定性的必要条件。也是进行土地利用改造和生态系统修复的重要参考依据。 在确定基本生态单元的基础上,对降水量的插值的最基本有意义的单元即获得了确定,在此基础上的降水量插值结果对研究生态系统,生态环境变化都具有实质支持作用。 2)基本生态单元的划分 囿于现有的数据比较粗燥,进行基本生态单元的划分有时不得不从上向下划分,即从宏观生态系统—中观生态系统—微观生态系统—基本生态单元,这样的路径进行划分。 ①首先划分宏观生态系统。决定宏观生态系统类型的主要要素是热量和水分条件(物质),如热带、亚热带,湿润,半湿润。可以用任胡草原顺序分类的第一级的划分方法进行划分,分别使用湿润度k值和＞0度年积温作为划分指标,共划分42个自然级别。(宏观上讲,能量和物质的宏观代表就是积温和降水) ②再划分中观生态系统。生命活动的基础就是能量和物质,能量的来源就是光热,中观生态系统是由于地形地貌变化和下垫面基质(地质)的分异对宏观生态系统的能量和物质分配进行的再分配,即对温度和降水的再分配。 ③微观生态系统。其作用更为细微,除了继续由于下垫面的变化(土壤、迎风面背风面,等)而进行的能量物质(水热)再分配外,还有区域物质基础的变异造成的生态系统分异,如沙漠绿洲。 ④基本生态单元。通过对纹理温度土壤水分土壤亚类,植物群落,土壤动物群落等的划分得到。 最后是对基本生态单元特征值的求算：求算的目的一是进行验证,二是进行基本生态单元标识,用特征值将每一个基本单元标识出来,并进行基本单元间相互关联的关系分析,进一步为理清生态系统过程,水文生态过程,热量过程等建立基础。 这样构成每一个基本生态单元的特征指数。这个特征指数就是这个基本生态单元的名片,也是进行降水插值模型的数据依据。 4、创见与创新 首次提出建立基本生态单元的概念。并在建立基本生态单元的基础上建立的变尺度降水量插值的基本变异单元,在此基础上进行基于尺度变化的降水量插值。 基本生态单元的建立还为进行基于环境保护的生态环境建设和土地利用提供了基本的支持,为相关的规划和设计中的生态和环境影响评价提供理论基础。 5、社会经济效益和存在的问题 研究为白银市土地整治规划的生态和环境影响评价提供了服务,发表了EI检索文章一篇,培养了2名研究生。 由于项目的研究相对难度较大,在理论研究和实践中都存在需进一步突破的空间,现有的研究初步梳理了因子体系,进行了生态单元的划分。还需要进一步研究来完成整个研究的理论构建部分和实践部分。 6、历年获奖情况 无 |
| 中文关键词 | 变尺度 ; 基本生态单元 ; 降水量 ; 插值 ; 模型 |
| 成果类型 | 基础理论 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P426.6 |
| URL | http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001724181 |
| 来源机构 | 甘肃农业大学 |
| 资源类型 | 成果 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243849 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李纯斌. 基于空间变尺度的降水量内插模型构建[Z]. 基础理论,2017. |
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