中文摘要：

山区降水是干旱区的主要水源。已有研究表明降水具有显著的空间异质性，时空变化上具有显著的非线性特征，它在成因上主要受大气和地形的综合影响，而地形雨是地区降水时空变异的重要原因。本研究项目拟深入解剖地形地貌形态特征与降水的内在关系和科学内涵，构建干旱区山区降水的多尺度空间估算方法；以大比例尺高精度DEM为基本信息源，研究地形形态转换关系模型的建立、稳定条件及不确定性。通过综合运用微观与宏观、定性与定量、原型与模型分析相结合的研究方法，及对降水-地形形态的特征的深入分析，揭示降水地貌分析法的内在机理；通过构建降水与地形关系模型，创立基于地形地貌的降水特征模式识别方法；以降水的空间分异为切入点，探索山区降水的空间格局；以降水与地形地貌的关系，反演新疆天山山区的降水及其时空分布特征；建立一套基于地形地貌形态进行数字地形分析的理论与方法体系，并在干旱区山区降水空间化研究中取得具有创新性的研究成果。

结论摘要：

我国大部分干旱半干旱区的水资源主要来源于周边山地水资源，具有很大的时空变异性。因此研究干旱区山区降水尤为重要。本课题主要针对降水显著的空间异质性和时空变化的非线性特征问题，基于野外试验观测数据、DEM数据、TRMM数据和水文气象数据，采用非线性理论和空间分析方法，研究了山区降水与地形的关系，山区降水的相似空间估算模型，以及山区降水空间估算模型的不确定性和适用性。得到了以下主要结果 （1）天山山区降水空间变异性。天山山区年降水量随纬度增大而减小，二者存在较为明显的线性关系；天山山区海拔与年均降水量呈抛物线状分布，即年降水量在一定范围内随海拔升高而增大，研究区内最大降水高程在海拔3500 m左右；降水量随坡度的增大而增大的趋势，并且均在坡度为45°左右时达到最大值；对坡向来讲，在W方向年均降水量均值最大，约为360 mm/a，其次为NW和N方向，年均降水量分别为350 mm/a和330 mm/a。而S方向年均降水量较小，约为300 mm/a；在地势起伏度小于1100 m的区域内，能够很好地拟合年均降水与地势起伏度之间的关系，在地势起伏度小于1800 m的区域内，拟合会高估年均降水量；在地势起伏度大于1800 m的区域，存在较大的不确定性。 （2）针对天山山区地貌及地形因子对降水的影响因子分析，对反距离权重插值方法进行了改进，建立了待估站降水与参证站点的降水、站点经纬度、海拔和起伏度之间的关系。在此基础上，基于水汽输送、水汽辐合上升和雨滴形成三个降水形成的过程，建立了降水空间模型，并构建地形抬升降水量模型进行修正。 （3）基于已构建的地形影响的降水精细化估算模型，选取中天山开都河流域为验证区域，验证模型模拟精度。利用验证区域降水实测值对模型模拟值进行变化趋势的相关性验证。模拟值与实测值高度相关，所有站点相关系数均大于80%；模拟值与实测值具有高度一致的变化趋势。说明模型模拟结果精度较高。说明基于地形影响的降水精细化空间估算模型在天山山区有很好的适用性。 研究中获取了开都河流域6个典型区进行了近10年的气象观测数据，近40年天山山区及周边气象数据，以及近10年的TRMM降水数据、土地利用数据和DEM数据。为研究奠定了坚实的基础。该研究实现了缺资料区降水空间量化的目标，建立了不同降水类型的空间分布估算方法，对揭示干旱区的水文循环和水文过程具有重要意义。