SWAT水文模型建立及应用： 气象数据的准备

  • 1 简介
  • 2 气象数据的准备（中国区域高精度同化气象站CMADS）
    • 2.1 数据说明
    • 2.2 数据下载
  • 3 CMADS 数据集SWAT子集使用说明
    • 3.1 SWAT2009版本
    • 3.2 SWAT2012版本
  • 参考

本博客主要介绍气象数据的准备，分为数据下载和数据处理两部分。

1 简介

SWAT模型需要的气象数据主要包括流域的日降水量、最高/最低气温、太阳辐射、风速和相对湿度。这些数据可以是统计数据，也可以通过SWAT模型的天气模拟程序（Weather Generator）生成，或者是统计和模拟生产数据的结合。
理想情况下SWAT模型需要至少20年的天气资料，如果缺少必要的资料则可用天气生成程序进行补充。
在时间尺度上，模型的模拟时间步长可以为年、月、日。

2 气象数据的准备（中国区域高精度同化气象站CMADS）

国家青藏高原科学数据中心-SWAT模型中国大气同化驱动数据集（CMADS V1.0）(2008-2016)

CMADS（The China Meteorological Assimilation Driving Datasets for the SWAT model）数据集引入中国气象局大气同化系统（CLDAS）技术，利用数据循环嵌套、重采样，模式推算及双线性插值等多种技术手段建立。CMADS数据集按照SWAT模型输入驱动数据格式进行了格式整理与修正，使SWAT模型可直接使用该数据集而不需要任何格式转换。

2.1 数据说明

CMADS系列数据集同时建立了两种格式的数据（.dbf和.txt），方便其他它模型应用人员及气象分析人员调用与分析。CMADS数据源介绍：气温、气压、比湿、风速驱动数据引入了2421个国家级自动站和业务考核的29452个区域自动站2009年1月以来地面基本气象要素逐小时观测数据以及相应时期的台站信息（台站经纬度、海拔高度），利用多重网格三维变分方法（STMAS），在NCEP/GFS背景场基础上制作地面基本要素分析场；其中，中国区域以外，只对NCEP/GFS背景数据做地形调整、变量诊断，并插值到分析格点；中国区域以内，利用STMAS算法，将经过前处理的NCEP/GFS背景数据和自动站观测融合，并与中国区域以外的数据进行拼接。
降水： 由多卫星与地面自动站降水融合而成。其中，中国区域以外采用NCEP-CPC制作的CMORPH卫星融合降水产品，中国区域采用CMORPH产品为背景场融合中国降水自动站观测制作的中国区域小时降水量融合产品。
辐射： 基于DISSORT辐射传输模型，获取来自FY2E卫星一级产品实时反演太阳短波辐射产品。主要以ISCCP资料为背景数据，利用大气辐射传输模式DISORT对FY2D/E标称图数据进行反演，计算出分析格点上的地面入射太阳总辐射辐照度。

CMADSV1.0系列数据集空间覆盖整个东亚（0°N-65°N，60°E-160°E），空间分辨率分别为：

  • CMADS V1.0版本: 1/3°
  • CMADS V1.1版本: 1/4°
  • CMADS V1.2版本: 1/8°
  • CMADS V1.3版本: 1/16°，

以上分辨率均为逐日（CLDAS同化场基本分辨率为1/16°，保证了CMADS数据集最高分辨率达1/16°），时间尺度为2008-2013年。

CMADSV1.0版本数据集（空间分辨率:1/3°。时间分辨率:逐日。空间覆盖范围：东亚（0°N-65°N，60°E-160°E）。

  • 站点数量：58500站。
  • 提供要素：日平均温度，日最高\低温度，日累计24时降水量，日平均太阳辐射，日平均气压，日比湿度，日相对湿度，日平均风速。
  • 提供数据格式:dbf及txt。

2.2 数据下载

点击免费下载，利用FileZilla软件下载数据的详细过程可参见另一博客-【数据下载】FileZilla安装及使用说明：以全球NCEP 再分析数据集为例

打开FileZilla软件，将网站信息填入，快速连接后，可进行数据下载（文件夹和压缩包）：

3 CMADS 数据集SWAT子集使用说明

备注： SWAT2009版本可加载dbf及txt格式站点，而SWAT2012版本仅能加载txt站点

3.1 SWAT2009版本

SWAT模型加载CMADS数据集时将不需要计算SWAT WEATHER，转换站点格式，计算各要素长时间气候态，仅需要简单的按照下面步骤进行操作即可。

步骤1： 下载CMADSV1.0-station.zip，用ARCGIS打开CMADSV1.0.mxd(地图初始地理坐标系为：GCS_WGS_1984 Datum: D_WGS_1984,用户可根据需要自行变换)，查询研究区范围。

步骤2： 载入研究区域地图

步骤3： 单击放大按钮，对目标研究区放大。

步骤4： 查询该研究区站点数，并查找选择研究区内记录所有站点名STATIONID

步骤5： 通过记录的站点名（图4)查找选取各要素的fork属性值，并按照顺序新建用户自己的FORK表（以降水索引表为例)。

步骤7： 通过文本查找选项，查找出以上记录的站点，并按照规定格式最终建立SWAT模型需要的全部索引表（以降水站点为示例)。

3.2 SWAT2012版本

参考

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