中亚降水数据存在缺失、地理偏差、分辨率低和采集难度大等问题。近年来,神经网络模型被广泛应用于降水降尺度研究。然而,由于山区自然环境复杂多变,普通神经网络模型的预测结果难以解释且适用性差。为此,本文以地理差异分析作为先验知...中亚降水数据存在缺失、地理偏差、分辨率低和采集难度大等问题。近年来,神经网络模型被广泛应用于降水降尺度研究。然而,由于山区自然环境复杂多变,普通神经网络模型的预测结果难以解释且适用性差。为此,本文以地理差异分析作为先验知识约束生成式对抗网络,构建一种新的降水降尺度模型,提高了阿姆河流域复杂环境下降水数据的空间分辨率和精度。首先,依据地形数据通过空间变形模型对输入的Climate Research Units Time Series(CRUTS)降水数据进行空间校正。然后,输入校正后的CRUTS降水数据、气温风速湿度等同化数据及遥感数据到条件生成式对抗网络,重建高分辨率降水数据。最后,考虑到山区降水的各向异性,尤其在地形复杂的上游区域,该模型基于气象站点的真值,对降水数据进行了反距离权重的地理差异分析。结果表明,基于地理差异约束生成式对抗网络的降水降尺度模型能够提升复杂环境降水数据的分辨率和精度。针对中亚阿姆河流域的实验表明,本方法可将CRUTS降水数据的分辨率由55 km提升至11 km,其R2值增加了0.34,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别减小19.4 mm和10.65 mm,偏差(Bias)也由原来的0.24降至0.08。本文为数据采集难、地形地貌复杂区域的降水数据空间分辨率的提高,提供了鲁棒性好、普适性强的方法和思路。展开更多
咸海周边环境变化对中亚干旱区生态稳定有重要影响,研究锡尔河-咸海三角洲湿地演变对认识流域生态环境变化、实施生态修复等具有重要意义。基于多源遥感数据采用面向对象分层提取法方法,分析1962—2019年锡尔河下游三角洲湿地的时空变...咸海周边环境变化对中亚干旱区生态稳定有重要影响,研究锡尔河-咸海三角洲湿地演变对认识流域生态环境变化、实施生态修复等具有重要意义。基于多源遥感数据采用面向对象分层提取法方法,分析1962—2019年锡尔河下游三角洲湿地的时空变化特征,并结合咸海变化、耕地变化、河流水量和水利工程建设等探讨近60a湿地变化的驱动因素。研究表明:①近60 a在咸海持续萎缩的情况下,锡尔河下游三角洲湿地呈现先减小后增加的变化趋势,其中1962—1980年、1981—1991年和1992—2019年3个阶段的变化率分别为-38.29 km 2/a、193.35 km 2/a和14.36 km 2/a;②湿地变化有明显的空间差异,锡尔河南、北2个入湖口区的湿地自1980年以来向咸海湖区扩张明显,耕地混合区的湿地自1991年以来向河道两侧扩张;③1962年后在入三角洲径流量总体减少的趋势下,灌渠建设和生态用水配置是三角洲湿地面积增加的主要原因,间接导致咸海入湖水量减少,咸海快速萎缩。锡尔河三角洲湿地恢复与咸海干涸形成了明显的生态反差,不利于咸海周边生态的整体恢复。展开更多
文摘中亚降水数据存在缺失、地理偏差、分辨率低和采集难度大等问题。近年来,神经网络模型被广泛应用于降水降尺度研究。然而,由于山区自然环境复杂多变,普通神经网络模型的预测结果难以解释且适用性差。为此,本文以地理差异分析作为先验知识约束生成式对抗网络,构建一种新的降水降尺度模型,提高了阿姆河流域复杂环境下降水数据的空间分辨率和精度。首先,依据地形数据通过空间变形模型对输入的Climate Research Units Time Series(CRUTS)降水数据进行空间校正。然后,输入校正后的CRUTS降水数据、气温风速湿度等同化数据及遥感数据到条件生成式对抗网络,重建高分辨率降水数据。最后,考虑到山区降水的各向异性,尤其在地形复杂的上游区域,该模型基于气象站点的真值,对降水数据进行了反距离权重的地理差异分析。结果表明,基于地理差异约束生成式对抗网络的降水降尺度模型能够提升复杂环境降水数据的分辨率和精度。针对中亚阿姆河流域的实验表明,本方法可将CRUTS降水数据的分辨率由55 km提升至11 km,其R2值增加了0.34,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别减小19.4 mm和10.65 mm,偏差(Bias)也由原来的0.24降至0.08。本文为数据采集难、地形地貌复杂区域的降水数据空间分辨率的提高,提供了鲁棒性好、普适性强的方法和思路。
文摘咸海周边环境变化对中亚干旱区生态稳定有重要影响,研究锡尔河-咸海三角洲湿地演变对认识流域生态环境变化、实施生态修复等具有重要意义。基于多源遥感数据采用面向对象分层提取法方法,分析1962—2019年锡尔河下游三角洲湿地的时空变化特征,并结合咸海变化、耕地变化、河流水量和水利工程建设等探讨近60a湿地变化的驱动因素。研究表明:①近60 a在咸海持续萎缩的情况下,锡尔河下游三角洲湿地呈现先减小后增加的变化趋势,其中1962—1980年、1981—1991年和1992—2019年3个阶段的变化率分别为-38.29 km 2/a、193.35 km 2/a和14.36 km 2/a;②湿地变化有明显的空间差异,锡尔河南、北2个入湖口区的湿地自1980年以来向咸海湖区扩张明显,耕地混合区的湿地自1991年以来向河道两侧扩张;③1962年后在入三角洲径流量总体减少的趋势下,灌渠建设和生态用水配置是三角洲湿地面积增加的主要原因,间接导致咸海入湖水量减少,咸海快速萎缩。锡尔河三角洲湿地恢复与咸海干涸形成了明显的生态反差,不利于咸海周边生态的整体恢复。
