降水量怎么算 基于太阳直接辐射的环境生态数据构建

引言

由于山区的气象观测站点比较少，气象资料缺乏，同时地形对山区气候的影响比较大，导致山地气候是一个复杂的气候类型。采用模型来模拟山地气候是气象学和生态学学者的广泛共识。随着研究区域面积的缩小，迫切需要高分辨率的空间栅格化的环境生态数据，即要求在小区域面积上实现对环境生态因子的精细模拟和构建。

正文

栅格数据源

数据简介

本数据集包括太阳直接辐射，气温，降雨量3个方面的数据。

太阳直接辐射是指某一给定平面上接收到的来自一个以太阳盘面为中心、很小立体角内的辐射量。地面接收到的太阳直接辐射有99%以上的能量集中在0.3µm-3µm光谱波长范围内。假设在100km2的范围内，每处接受的天文辐射值都是相同的。太阳直接辐射的数据构建过程如下：

(1)获取栅格的DEM数据

(2)坡度(slope)、坡向(aspect)和地形遮蔽度(hillshade)等相关地形因子的提取

(3)计算每月代表日的日出时角和日落时角

(4)计算离散时间段内的参数

(5)计算该微分单元时间段内的地形遮蔽数字模型

(6)计算月总直接太阳辐射

(7)结果检验

通过对气象台站数据进行合理的插值，得到试验区内的各月的月平均气温数据。过程如下：

(1)把气象站温度数据按气温直减率法订正到零海拔高度

(2)用普通克里格方法对零海拔高度气温进行插值

(3)实际高度平面上气温的推算

(4)天文辐射影响下的温度推算

(5)结果检验

计算月平均降雨量是先利用和降雨量有关的5个变量：高程，台站的坡度，台站的坡向，台站的经度和纬度，采用多元线性回归的方法得到各个月的回归方程。然后利用二次样条插值的方法对气象台站的实测值和回归值之间的残差进行插值，得到降雨量的残差分布。最后把两者合并起来得到各个月的平均降雨量。计算过程如下：

(1)计算月平均降水量插值

(2)计算月平均降水量残差

(3)合并前两者的结果

(4)结果检验

产品样例

图1 贵州某山区（100km2）的2月平均太阳直接辐射（辐射通量密度）与DEM的叠加图

图2 贵州某山区（100km2）的2月平均气温（单位：℃）与DEM的叠加图

图3 贵州某山区（100km2）的2月平均降水量（单位：mm）与DEM的叠加图