川中丘陵区地表干湿长程相关性及影响因素研究（研究生论坛）

为探究川中丘陵区干湿动态动力学机制,提供旱涝预测的理论依据。根据川中丘陵区8个气象站点1958~2013年逐日气象资料,采用Penman—Monteith 模型计算潜在蒸散量,构建出湿润指数。在此基础上,基于去趋势波动分析方法（DFA）,对逐月、分季节、极端干湿湿润指数进行长程相关性分析,并探讨了影响湿润指数长程相关性的气象因子。结果表明：除南充、遂宁外,其余地区逐月湿润指数变化长程相关,并非完全随机;分季节与极端干湿湿润指数均具有长程相关性;对于不同季节而言,长程相关性以夏季最强,秋、冬两季次之,春季最弱,对于极端气候而言,极端湿润长程相关性强于极端干旱;通过对湿润指数与气象因子长程相关性一致性分析,降水标度指数与湿润指数标度指数呈显著正相关。     

汉中盆地干旱演变特征

利用汉中市11个测站1959-2008年逐月降水量、气温观测资料,依据干旱湿润指数的经验公式,计算了汉中湿润指数,分析了汉中干旱的时空变化特征。发现：1）汉中干旱站次冬夏季节减少,春秋季节增多,春季减少最明显,导致汉中干旱明显增多;2）干旱有明显年代际变化;3）除西北部外,其余各个县区均呈增多趋势;4）干旱易发生区域干旱有增多趋势,干旱不易发生区域干旱变化趋势较小。     

降水酸度时间序列的长程相关性

利用R/S分析方法分析了分别来源于美国North Dakota(1980～2000年)及我国常德市(1990～1999年)的降水酸度月均值时间序列,证实了降水酸度时间序列中存在长程相关性.其Hurst指数H>0.5,表明其变化表现为分形布朗运动,各月份降水酸度值是相互关联的.长程相关的时间可达8～9年,表明长程相关性是降水酸度趋势预测中必须考虑的重要因子。     

降水酸度时间序列的长程相关性

利用R／S分析方法分析了分别来源于美国North Dakota (1980-2000年）及我国常德市（1990－1999年）的降水酸度月均值时间序列，证实了降水酸度时间序列中存在长程相关性。其Hurst指数H＞0.5，表明其变化表现为分形布朗运动，各月份降水酸度值是相互关联的。长程相关的时间可达8－9年，表明长程相关性是降水酸度趋势预测中必须考虑的重要因子。     

长白山地区夏季旱涝时空分布规律研究

根据帕默尔旱度模式和刘巍巍等人修正的帕默尔旱度模式,以长白山地区20个气象站历年气温和降水资料建立长白山地区的旱涝指数模式,计算了能够反映长白山地区干湿变化的20个气象站1960-2005年夏季（6—8月）逐月水分距平指数,并应用经验正交函数展开方法分析了长白山地区夏季旱涝时空分布规律．结果表明：长白山地区夏季旱涝存在全区一致型、东北一西南反相型和西南、北、东部与中部反相型3种分布类型,其中全区一致干旱或一致雨涝是长白山地区夏季旱涝的最主要特征．     

基于VMD-CNN-LSTM模型的短期风电功率预测

风电功率的精准预测是提高风电并网稳定性的重要手段之一。针对气象特征复杂性与随机性引起风电功率难以精准预测的问题,提出了一种基于VMD-CNN-LSTM的短期风电功率预测模型。该模型总体结构包括多气象特征序列变分模态分解（VMD）与重构、卷积神经网络（CNN）挖掘多气象特征信息、长短期记忆网络（LSTM）预测结果输出、泛化能力分析。与目前仅考虑分解历史风电功率序列分别建立预测模型方法相比,本文所提出的VMD方法物理意义明确,能够跟踪气象特征预测未来风电功率趋势。在某风电场的实际数据上进行验证,算例结果表明：该模型预测结果精度较高,降低了多气象特征因素对预测结果的影响,具有一定的实用性。     

Logistic满映射混沌序列的趋势波动分析

目的 研究实际计算中不同初始值迭代之后产生的序列具有的标度指数,解决初始值的选择问题和以Logistic满映射为基础的伪随机数产生的长程相关性影响.方法 针对Logistic满映射,采用了检验伪随机数序列的长程相关性的趋势波动分析(DFA)方法,实现了以Logistic满映射的混沌加密实际应用中可以选取的初值迭代产生的序列.结果 不同的初值和序列的起始位置可以对Logistic满映射迭代产生的混沌序列的长程相关性有较大影响.以Logistic满映射为基础的实际应用可以选取初值在区间(0.349,0.440)和(0.544,0.570)迭代产生的序列.结论 Logistic满映射混沌序列具有比较好的独立性,序列前后之间存在较小的相关性,能提高混沌序列的伪随机性.     

哈尔滨地区汛期径流量变化趋势与复杂性分析

区域水文要素复杂性研究是当今的热点问题,为了研究哈尔滨地区汛期径流量的复杂性特征及变化趋势,将R/S分析法和等概率粗粒化LZC算法引入到区域径流复杂性分析与变化趋势预测中,对地区内10个水文站点的汛期径流序列的复杂性进行诊断并对其变化趋势进行分析。研究结果表明:哈尔滨、通河、阿城、依兰、烟囱山各站未来的汛期径流量呈减少趋势,岔林河、莲花、西北河、延寿、四平山各站未来的汛期径流量呈增长趋势;各站点汛期径流序列的复杂度由高到低依次为:四平山、烟囱山、岔林河、阿城、西北河、依兰、莲花、通河、哈尔滨、延寿;从河流集水面积对其径流长程相关性和复杂性的影响可以看出,站点的河流集水面积越大,其径流量的长程相关性越强,复杂性指数越小。研究成果揭示了本地区汛期径流量的变化趋势以及复杂性演变特征,该特征可为区域径流预测及水资源优化配置提供科学依据。     

极端温度气象日母线日前负荷预测

极端高温、低温等气象条件下，母线负荷历史数据少，且受用户用电行为影响大，预测困难。为提高极端高、低温环境下母线日前负荷预测精度，提出一种计及多因素差异化影响的改进极端梯度提升(Xtreme Gradient Boosting, XGBoost)极端温度气象日母线日前负荷预测新方法。首先，以原始高维度特征集合构建XGBoost预测器，并在训练过程中获得特征重要度，分析极端温度气象日下母线与温度、降雨量等气象因素相关性；然后，构建基于XGBoost的母线日前负荷滚动预测器，以预测精度为决策变量确定母线日前负荷预测最优特征子集；最后，根据最优特征子集，针对性构建最优母线日前负荷预测模型。以东北某地区多条实际母线负荷数据验证新方法有效性，结果表明，新方法显著提高极端温度气象日下预测精度。     

城市中心区交通量时间序列的分形特征

要解决城市中心区日益突现的交通问题,实施短周期交通诱导与控制被认为是有效手段.提出用R/S分析方法与分数布朗运动模型研究城市中心区交通量时间序列,求证其具备分形特征与长程相关性的命题,以达到为城市中心区实施短周期交通诱导与控制提供前提条件的目的.在阐述R/S分析基本原理的基础上,对于西安城市中心区交通量时间序列进行了实例研究:分别对于以15 min、30 min、45 min、60 min为时间间隔的4组交通量时间序列做R/S分析,结果表明4组交通量时间序列都存在Hurst现象;其H指数均符合0.5相似文献   

近51年川中丘陵区的降水时空变化特征

为了提高雨水利用率,减少季节性干旱对四川省农业生产造成的影响,根据川中丘陵区9个气象站点1960~2010年的降雨资料,分别运用累计滤波器法和m-k秩次相关法定性和定量的描述了川中丘陵区降水变化趋势;从轮次和极差分析的角度揭示了降水丰、枯和持续性;基于morlet小波和降水集度探讨了该区降水在时间和空间上的稳定性。研究结果表明：川中丘陵区降水的m-k秩相关系数均小于0,降水总体呈下降趋势,但并不明显;降水集度和Hurst指数分别在11.6-14.2和0.54-0.79之间变化,降水呈季节性变化、持续性强;川中丘陵区降水具有5a、9a、21a左右的主周期,其中9a的周期振荡最强,降水时空变化较稳定。     

基于误差修正的极端天气下风速预测

精确地预测极端天气下的风速能为配电网防灾抗灾提供重要的指导作用.本文提出基于时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)与双向长短期记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory, BiLSTM)和误差修正的组合模型对极端天气下的风速进行预测.首先对天气数据进行预处理,用TCN提取多特征数据的时间序列特性,将提取信息输入到BiLSTM中进行风速预测.为进一步提高预测精度,引入变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)对误差序列进行分解,分别对分解后的误差子序列构建BiLSTM模型进行误差预测,用误差预测值对风速预测值进行误差修正.结合河南省某地实测天气数据进行实验,仿真结果验证了所提方法能有效预测风速,并在极端天气发生时,对风速具有较高的预测精度.     

CLIGEN模型主要降雨参数精度评价

选择川中丘陵区内江气象站作为研究对象,对CLIGEN模型(v5.22564)内置的无插值、线性插值和傅里叶插值3种算法生成的主要降雨参数进行了精度评价。研究结果表明,CLIGEN模型(v5.22564)在内江地区模拟结果较好,3种算法模拟的降雨天数、降雨事件概率、年均降雨量、季度降雨量、月降雨量分布和相对误差等降雨参数均较合理。相比傅里叶插值法和线性插值算法,模型内置的无插值算法所得的结果与实际观测值更接近,说明在气候特征变化不异常的气象站点用模型内置的无插值算法模拟精度更高。但是3种算法模拟的部分参数如年降雨量标准差、季节降雨(特别是夏季降雨)标准差和年降雨极值等,其结果值偏低。     

数字调制信号多重分形特性分析

多重分形能够对分形集的局部尺度行为进行精细的描述,可用于时间序列内在特征信息的精细刻画和准确提取。非高斯性和长程相关性是一时间序列具有多重分形特性的重要标志,验证数字调制信号的多重分形特性,能够为利用多重分形理论进行数字调制信号分析提供理论基础。文章根据斜度系数和峰度系数,验证了数字调制信号的非高斯性;根据Hurst指数验证了数字调制信号的长程相关性;理论分析和仿真结果证明数字调制信号具有多重分形特性。     

考虑气象因子的城市日用水量预测模型

讨论了影响城市用水量变化的气象因素,对某市6个月的用水量及气象数据进行分析,评估了温度、湿度、降水量与城市用水量的相关程度,并通过分别引入单气象因子和多气象因子,建立了日用水量预测的ARX模型.结果表明,在单步长(1 d)预测中,综合考虑最高温度和平均湿度的影响后,预测精度较时间序列的自回归模型有较大改进,同时也优于仅考虑单气象因子的预测模型.此外,在多步长的预测中,考虑气象因子后的预测模型精度仍具有明显的优势,是对用水量自回归时间序列预测方法的有效完善.     

昌吉地区旱涝特征分析

通过Z指数法和降水资料对昌吉地区8个国家级气象观测站37 a(1971-2007年)的旱涝变化趋势和时空分布特征研究,发现昌吉州各地降水和旱涝变化具有一致性.20世纪70年代以来,各地具有由偏旱转为偏涝的趋势,其中,西部地区的偏涝速度最快,东部地区的偏涝速度最慢.各地出现干旱的频率高于雨涝的频率,其中,西部出现干旱频率...     

基于季节ARIMA模型的近海表层水温时间序列模拟与预测

基于1996—2007年逐月时间序列数据,采用季节ARIMA模型对连云港近海表层水温时间序列进行模拟,并依据残差不相关和简洁性原则确定模型的结构,建立最优预测模型ARIMA（1,0,1）（0,1,0）12。运用该模型对2008年逐月表层水温进行预测,预测值与实际值的变动趋势基本一致,且平均相对误差仅为3.5%。在此基础上对2009年连云港近海逐月表层水温进行预报,预报结果符合该海域表层水温的逐月变化趋势,表明模型用于近海表层水温预报是可行的。     

淮河流域近545年旱涝等级序列完善及变化特征分析

结合历史文献资料与实测站点降水数据,补充完善1470—2014年淮河流域8个站点旱涝等级序列,利用泰森多边形法计算各区域面积并进行加权处理,重建淮河流域近545年旱涝等级序列,采用累积距平、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法探索旱涝时空变化特征。结果表明:①经典型旱涝年验证,重建的淮河流域旱涝等级序列是基本可靠的,其不符合年数所占比例为12.5%;近545年淮河流域发生涝灾事件的次数多于旱灾的,涝灾平均3.7 a发生一次,旱灾平均5 a发生一次。②淮河流域1470—1542年、1762—1814年和1855—2014年气候偏旱,1543—1761年和1815—1854年气候偏涝,1509年左右气候发生突变,开始偏湿;其旱涝变化周期特征明显,具有39、72、27、100 a以上的周期变化规律,且自1800年以来各时间尺度旱涝变化周期均在不断变短。③旱涝灾害事件的发生频率在空间上存在差异,淮河上游地区旱灾事件的发生频率高于涝灾的,中游、下游及沂沭泗河地区涝灾事件的发生频率高于旱灾的;各地区旱涝灾害事件的发生频率均较高,都在27%以上。     

宁夏近40年极端气温变化特征分析

为了深入了解气候变化规律,探讨气候变化的原因,选用1961—2004年宁夏20个气象工作站逐月极端最高气温和极端最低气温资料,采用气候趋势系数和M ann-Kendall突变法等方法,分析了宁夏极端最高、最低气温变化的基本事实,得出:1961—2004年宁夏年极端最高气温、极端最低气温均在波动中上升,且年极端最低气温上升幅度明显超过年极端最高气温;各季极端最高、极端最低气温呈非对称性变化,即秋季各地极端最高气温增温幅度超过极端最低气温,但春夏冬三季极端最低气温增温远比极端最高气温明显,且该特点在夏季表现得更突出;各月极端最高气温、极端最低气温均呈升温趋势,除4月、11月和12月外,其他月极端最低温度的升温趋势均大于极端最高温度.表明近40年各月(除4月、11月、12月)宁夏气温变化范围正在逐步减小,极端温度趋于缓和.     

河南省降水量主模态演变时空特征

对河南省61个气象观测站1958—2013年的季降水量时间序列进行SEOF分析,研究河南省降水量主模态季节演变的时空变化特征,重点分析了前4个模态的时空分布特征。结果表明:前3个模态具有明显的年际变化和阶段性变化特征;第3模态为冬季旱(涝)-春季涝(旱)-夏季北部太行山涝(旱)、其他地区旱(涝)-秋季旱(涝)型,冬春两季模态为高度负相关关系,冬秋两季模态则为极显著的正相关关系;第4模态年际变化相对较小,但阶段性变化特征明显。