基于BP-DEMATEL算法的冰情预报因子敏感性分析

冰情发展受到水文、气象、水力、河道条件和人类活动等多因子相互作用的影响,获得各影响因子的权重关系是进一步明晰冰情发展演变规律和提高预报精度的基础。本研究提出了基于BP-DEMATEL算法的冰情预报因子敏感性分析模型,应用于黄河内蒙古河段巴彦高勒水文站流凌、封河及开河冰情影响因子的分析中,得到影响冰情演变各因子的权重和不同因子之间的相互耦合关系,明确了冰情预报中关键的影响因子。采用不同权重的因子开展流凌、封河和开河的预报,结果显示利用权重值大、相关性强的预报因子开展冰情预报的预报值与实测值吻合较好。因此本研究提出的BP-DEMATEL模型开展冰情预报因子敏感性分析能够得到合理的权重值。     

南水北调中线工程沿线寒潮及区域极端低温 时空变化规律

为掌握南水北调中线工程沿线寒潮及区域极端低温时空变化规律，基于南水北调中线工程陶岔渠首至北拒 马河暗渠沿线 40?km 宽度范围内的 56 个气象站点 1960—2020 年日最低、最高气温数据资料，分析 5 个极端气候 指数时空变化规律，另外计算 9 个典型气象站 1960—2020 年寒潮发生频次，采用 Sen 斜率估计方法进一步分析 其变化趋势。结果表明：9 个典型气象站中，1960—2020 年 7 个气象站寒潮发生频次总体呈减少趋势；2 个气象站 寒潮发生频次总体呈下降趋势，但 2000 年以来呈现明显增多的异常趋势；邢台以北区域随纬度升高寒潮呈增多 趋势。对于极端气候指数 1960—2020 年 9 个气象站每年度日最低气温的最小值总体均呈现上升趋势，但 1990 年 以来保定站呈现不升反降的异常趋势，邢台、石家庄两站也基本不再上升，处于上升停滞状态；霜冻日数（每年度 日最低气温<0℃ 的天数）、冰冻日数（每年度日最高气温<0℃ 的天数）、冷夜（最低气温<10% 分位值的天数）等极 端气候指数总体呈现不同的下降趋势，但邢台以北等站点也呈现不降反升或者下降停滞的异常状态。从空间变 化趋势上来看，各气候指数相互之间未呈现整体上一致性的变化规律，冰冻日数沿南水北调中线从南到北下降速 率总体呈加快趋势。     

黄河内蒙古河段凌汛期首封影响参数辨识和预报模型研究

黄河上游河道首封时间和地点准确预报是制定科学防凌预案的关键。本研究在总结黄河内蒙古河段首次封冻地点基础上,总结了首封河段同河道弯曲、束窄、桥梁及河心滩等河道特征的关系,定量总结了易发生首封河道的地形特征为：河段处弯曲系数大于1.5、束窄系数在0.25~0.60范围内,为首封地点分析预测提供依据。在总结首封日期影响因子特征基础上,分别基于随机森林和BP-DEMATEL模型构建首封日期分析模型,得到影响首封日期的主要因子权重,并应用到首封日期预报中。通过因子选择和模型比较两方面对比,随机森林模型选取出的关键因子得到的预报结果与实测值吻合率100%,其在首封分析中的应用效果最优。     

黄河未来气候情景下冰情特征演变分析

了解未来气候变化如何影响河流冰情特征对于研究冰凌洪水灾害、水电生产以及大坝管理运行等问题至关重要。基于黄河流域气象观测数据以及第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中8种全球气候模式(GCMs)的日均气温数据,评估了各GCMs在分位数增量映射(QDM)偏差校正前后对于黄河流域凌汛期日平均气温的模拟能力,预估了黄河流域未来凌汛期气温变化趋势。建立了最大冰厚以及封冻历时预测模型,并预估了黄河防凌重点区域黄河宁蒙段未来最大冰厚以及封冻历时的变化趋势。研究表明,在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三种气候情景下预计2015—2100年期间黄河流域凌汛期平均气温升温速率分别为0.014、0.031和0.067 ℃/a,黄河巴彦高勒断面21世纪内最大冰厚值将会分别下降8.5、19.5和39.5 cm。SSP2-4.5情景下,随着未来气温升高,2070年之后河道断面仅存一定宽度岸冰、河道中央存在较大清沟的现象将会频繁出现。未来黄河宁蒙段巴彦高勒、三湖河口以及头道拐断面的封冻历时将会呈现出不同程度的缩短趋势,其中巴彦高勒断面缩短趋势最为明显,三种气候情景下封冻历时分别以0.13、0.28和0.66 d/a的速率缩短,三湖河口及头道拐断面封冻历时缩短速率较为接近,分别为0.07、0.15、0.36以及0.08、0.17、0.39 d/a。