中国农业气象 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 499-511.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2025.04.006
李陇同,刘帅令,石亚亚,杨耘,周小平,胡祥祥
LI Long-tong, LIU Shuai-ling, SHI Ya-ya, YANG Yun, ZHOU Xiao-ping, HU Xiang-xiang
摘要:
积雪作为淡水资源中不可或缺的一部分,其积累与消融过程受气温变化影响较大,精确估算气温数据,对维护流域生态系统安全以及促进水资源可持续利用具有重要意义。本文选取新疆天山中段玛纳斯河流域为研究区,基于流域内139个国家级气象观测站2012-2017年逐小时气象观测数据,采用嵌入法选择最优小时气温因子集,构建长短期记忆网络(LSTM)和长短期记忆网络-广义回归神经网络(LSTM-GRNN)小时气温估算模型,模拟研究区地表气温分布情况,以期为区域气温精细化预估提供参考。结果表明:(1)两种模型的气温模拟数据与实测数据变化趋势一致,LSTM模型相关系数R2为0.89,LSTM-GRNN模型相关系数R2为0.94,均能达到较好效果。(2)LSTM模型和LSTM-GRNN模型逐小时气温模拟结果均与实际观测值接近,LSTM模型对季节尺度温度模拟值的均方根误差(RMSE)分别为1.93℃、2.67℃、2.16℃和1.71℃,LSTM-GRNN模型季节尺度温度模拟RMSE值分别为1.79℃、2.42℃、1.91℃和1.46℃,精度整体提升了10.4%。两个模型不同季节估算精度均存在差异,冬、春季精度最高,秋季次之,夏季最低。(3)与LSTM模型局限于单点估算不同,结合气象数据空间特性的LSTM-GRNN模型可提供较高精度的气温空间分布,能精确反映玛纳斯河流域小时气温的时空分布差异,为后续研究区域融雪模拟、灾害防护提供数据支持。