西江流域水文气象综合干旱评价

综合分析气象干旱与水文干旱事件,可同时解析大规模干旱和供水风险,为综合识别旱情和早期干旱预警提供支持.利用1981～2013年西江流域集水区域逐月降水与流量资料,基于标准化降水指数和标准化流量指数构建水文气象干旱综合指标及其状态转移参量,并结合马尔科夫链模型研究流域水文气象综合干旱.结果表明,研究区水文干旱与气象干旱存...     

改进马尔可夫链模型在梅雨和干旱预测中的应用

根据马尔可夫链不同步长的状态转移概率矩阵问存在的关系,在充分运用历史样本信息的基础上,采用自相关技术确定模型的显著相关历史状态步长,以熵权描述历史状态对未来状态预测的影响,构建了可调整状态转移概率矩阵的改进马尔可夫链预测模型.井将该模型应用于梅雨和干旱强度指数状态预测中.与已有的马尔可夫链预测模型比较结果表明,改进的马尔可夫链预测模型对梅雨和干旱强度指数状态预测更准确,状态转移概率矩阵和权重的确定更为合理,在水文水资源预测中具有推广应用价值.     

基于标准降水指数的河南省干旱时空演变规律分析

基于河南省17个气象站1960~2010年的月降水资料,采用标准降水指数（SPI）统计分析了年尺度和季尺度的SPI干旱指数,探讨了不同时间尺度下不同干旱等级的时间演变趋势及空间分布特征。结果表明,河南省年尺度干旱总体上呈增加趋势,不同年代呈现不同的变化趋势;季尺度干旱表现为春旱和秋旱的干旱强度和干旱站次比均呈增加趋势,而夏旱和冬旱有所减缓,在当前气候变化背景下,河南省干旱整体上呈现对农业生产不利影响加重的趋势。在区域上,河南省北部易发生干旱,但干旱程度较低,而南部和西南部相对易发生严重干旱和极端干旱。     

基于GAMLSS模型的云南省非一致性标准化降水指数分析

干旱指数对干旱的研究至关重要。随着气候变化和人类活动的影响，水文序列的频率分布随时间变化，因此需考虑干旱指数的非一致性。标准化降水指数S_SPI认为降水服从Gamma分布，对应的分布函数参数通常稳定不变，而实际的分布函数参数与时间序列具有一定相关性，因此利用GAMLSS模型以时间序列为协变量构建了降水序列的非一致性Gamma分布模型，在此基础上计算出非一致性标准化降水指数N_NSPI。以云南省为例，分别计算了1960～2019年的逐月N_NSPI、S_SPI,将两者进行对比分析，发现两者对干旱的识别结果总体趋势相近，但在1960～1985年N_NSPI识别的干旱数量和等级强于S_SPI,1986～2005年两者相近，而在2006～2019年，S_SPI识别的干旱数量和等级逐渐超过N_NSPI,进一步分析表明，考虑了分布函数参数随时间变化的N_NSPI能更精确反映实际干旱情况。     

基于WRF-NoahLSM耦合模型的江苏省淮北地区土壤旱情评估

针对江苏省淮北地区土壤旱情评估问题,采用WRF-NoahLSM耦合模型模拟了淮北地区2011年2~7月降水量及土壤含水率,并与实测的降水量及土壤含水率做了对比,进而评估了淮北地区的土壤旱情。结果表明,WRF-NoahLSM耦合模型能较准确地模拟降水发生日和弱降水的降水量,以及2~7月土壤含水率变化规律;模拟土壤含水率的时空合格率大部分达到了60%以上,尤其是模拟深层土壤含水率的合格率较高;模拟评估淮北地区2、5、6月为中等干旱,3、4、7月为轻度干旱,在大部分地区模拟的干旱等级在干暖季略偏高,湿季略偏低。     

基于大气环流因子的西南地区干旱预测模型及应用

为了有效识别西南地区干旱发生的前兆环流信号,基于标准化降水指数(SPI)和环流特征量月值数据,考虑致旱因子与区域干旱的非线性关系,对满足不同线型的非线性因子作线性化处理,筛选出通过显著相关检验的预报因子,基于多元线性回归方法建立了四种西南地区秋季干旱预测模型,比较了四种模型的估计值与西南地区实际干旱指数值。结果表明,在1961~2004年的模型率定期,四种回归模型均通过了显著性水平为0.01的F检验;非线性模型对2005~2012年验证期的干旱试报成功率高于线性模型,且成功预测了2005、2007、2009年的三场西南地区秋季干旱,预见期长达6个月,对数模型对西南秋季干旱预测效果较其他模型更稳定;欧亚及亚洲经向环流、大西洋及北非副高、北半球极涡和西藏高原位势高度等均为西南致旱的显著强信号。非线性因子处理方法适用于西南地区干旱预测建模,且具有潜在应用前景。     

基于诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链的电量组合预测模型的研究

将诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链相结合,提出一种基于诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链的组合预测模型,该模型可以克服传统的组合预测方法赋予不变的权系数和以单一误差指标作为预测精度衡量的缺陷,同时采用马尔科夫链推出各单项预测模型在各个预测时间点预测精度的状态,从而得到组合模型的权系数。文中首先采用回归法、指数平滑法及灰色预测法分别建立了陕西省某市年用电量单项预测模型,随后引进诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链的概念,建立了年用电量的组合预测模型,并对年用电量进行了实证分析。实例分析表明了新模型能有效地提高组合预测精度,降低预测的风险性,从而证明这种组合模型具有较好的实用性。     

基于诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链的电量组合预测模型的研究

将诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链相结合,提出一种基于诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链的组合预测模型,该模型可以克服传统的组合预测方法赋予不变的权系数和以单一误差指标作为预测精度衡量的缺陷,同时采用马尔科夫链推出各单项预测模型在各个预测时间点预测精度的状态,从而得到组合模型的权系数。文中首先采用回归法、指数平滑法及灰色预测法分别建立了陕西省某市年用电量单项预测模型,随后引进诱导有序加权调和平均算子和马尔科夫链的概念,建立了年用电量的组合预测模型,并对年用电量进行了实证分析。实例分析表明了新模型能有效地提高组合预测精度,降低预测的风险性,从而证明这种组合模型具有较好的实用性。     

基于Copula函数的赣江流域气象干旱特征分析

赣江流域是我国粮食主要产区之一,也是干旱灾害频发的区域。基于流域内39个站点1960～2018年的逐月降水和气温资料,计算逐月标准化降水蒸散发指数,通过游程理论提取干旱历时和烈度,分析其逐年变化趋势,对干旱历时进行边缘分布拟合前预处理,利用Copula函数计算‘或’和‘且’两种情境下不同等级干旱的重现期,分析干旱历时与烈度的时空特征。研究结果表明,赣江流域干旱历时和烈度两变量均呈减少趋势,跨季节干旱为主要类型;干旱历时的最优边缘分布函数中威布尔分布居多,Frank-Copula函数能很好地描述大部分站点的联合分布状况;重旱及以上两种重现期均小于7年,表明干旱严重且多发。     

钦江流域干旱时空变化特征分析

针对钦江流域近年来的干旱及水资源短缺问题,以钦江流域1970~2007年的降水资料为基础,利用标准化降水指数、Z指数、干旱站次比、干旱强度等指标分析了流域干旱的时间分布特征,并利用ArcGIS中的地统计分析方法研究了流域干旱的空间分布情况。结果表明,钦江流域发生干旱的时期主要集中在20世纪80年代、90年代初期和2006年以后,干旱强度多为中度,达到重度干旱强度的只有1989年,钦江流域中部地区是干旱的频发区。     

游程理论在云南省干旱重现期分析中的应用

运用游程分析理论计算干旱频率和重现期等数字特征,估计区域实际不同历时干旱重现期大小。选取云南省内26个气象站作为代表站,以多年逐月降水量距平百分率为指标,采用5组不同的截取水平识别干旱过程,分析了不同截取水平下干旱频率和重现期的统计规律,并选定截取水平为-0.4绘制了全省范围内干旱历时为4～9个月的干旱重现期分布图。结果表明,同一干旱历时的重现期随截取水平绝对值的增大而增大,同一截取水平下的重现期随历时单调递增;云南省干旱历时为1、2、3个月的干旱重现期分别小于5个月、2年和10年一遇,大于10个月的干旱重现期都大于150年一遇;云南省干旱易发区分布在丽江、大理、楚雄和昆明一带,西北部贡山一带为干旱少发区。     

不同干旱评估方法在滇中地区的适用性研究

不同干旱评估方法对干旱的识别能力不同,研究适合滇中地区的干旱评估方法很有必要。基于滇中地区月降水量、农作物受旱面积、因旱临时饮水困难人口和因旱粮食减产量资料,对比分析了降水量距平百分率(P a)、标准化降水指数(S PI)、Z指数(Z)、农作物受旱率(I)、因旱临时饮水困难人口比率(Y)五种干旱评估方法确定干旱等级的一致率。结果表明,年尺度上,P a、S PI、Z确定的干旱等级平均一致率在74%~82%之间,季尺度上三种方法的平均一致率在40%~57%之间;I、Y的平均一致率为54%。P a、S PI、Z与I、Y确定的干旱等级在年尺度上差异较大,而在季尺度上P a确定的干旱等级与I、Y确定的干旱等级的一致率较高;P a相对其他四种方法更适合用于滇中地区的干旱评估。     

干旱历时与干旱烈度的尾部相关性分析

针对干旱频率分析中干旱历时与干旱烈度两变量间的尾部相关性问题,基于四川省30个代表性站点1958~2012年的逐月降雨资料,采用SEC法计算了各站点干旱历时与干旱烈度的经验尾部相关系数,分析了Archimedean Copula函数在描述干旱变量尾部相关性时的差异。结果表明,四川省干旱历时与干旱烈度的上尾相关系数介于0~1之间,下尾相关系数为0,因此该地区干旱历时与干旱烈度上尾相关,下尾渐近独立;Archimedean Copula函数族中Clayton、Frank和Gumbel三种函数的对比分析表明,仅Gumbel Copula函数能较好地描述两变量间的上尾部相关性,其他函数效果不佳。     

基于帕默尔干旱指数的云南地区干旱评价

基于云南省昆明站、楚雄站、蒙自站、腾冲站及德钦站5个气象站1951～2008年气象资料,运用帕默尔干旱指数法分别计算各站逐月干旱指数,并统计各站年、季发生干旱的频率。结果表明,1951～2008年期间,德钦站发生干旱的频率较大,楚雄站发生干旱的频率相比于其他4站较低,但其发生极端干旱的频率高于其他4站;昆明站秋季易出现干旱,发生干旱的频率为29.3%,腾冲站春季较易发生干旱,发生干旱的频率为32.9%,蒙自站、德钦站及楚雄站均在冬季易出现干旱情况,3站发生干旱的频率分别为37.9%、37.0%、27.4%,楚雄站四季发生极端干旱的频率均大于其他4站。     

合肥市干旱识别及基于Copula的特征值重现期分析

以合肥市月降水量为干旱指标，以轻旱等级的上下限值为干旱发生阈值，并以月水面蒸发量与土壤耕作层有效含水率之和为干旱解除阈值，采用三阈值游程理论法识别干旱，以干旱烈度和峰值强度为干旱事件的特征值，利用适于描述具有上尾相关性的GH Copula函数构建特征值的联合分布，计算干旱事件特征值的各种重现期，辨析各种重现期的内涵及其对实际旱情的反映。结果表明，基于月降水量和月水面蒸发量识别的干旱能较准确地反映实际旱情；合肥市干旱始于10、7月的可能性最高，严重干旱绝大多数均始于或包含7月；发生于2019年7~12月的干旱烈度、峰值强度的重现期分别为27.4、42.9年，烈度和峰值强度的“AND”、“OR”联合重现期分别为48.0、25.7年；联合重现期越大的干旱不代表其对承灾体造成的损失越严重。     

不同水文干旱指数在天山西部山区的适用性分析

为了更好地指导天山西部山区干旱早期预警及防灾减灾工作,基于区域水文干旱指数、标准化径流指数、径流距平指数和径流Z指数,从与历史干旱事件的相符性和典型干旱事件的甄别能力等方面评估了1960～2014年天山西部山区喀什河流域的干旱特征。结果表明,区域水文干旱指数监测干旱效果最为准确,能够全面识别和反映研究区的干旱特征,主要原因是该指数充分考虑了对干旱发生起决定作用的降水、径流要素。总体上,研究区干旱呈减弱趋势,尤其在1980s以后干旱缓解更为明显。     

基于标准化降水指数与Z指数的萍乡市干旱特征分析

基于萍乡市6个监测站点1965～2013年的逐月降雨资料,结合历史干旱资料对比分析了标准化降水指数及Z指数在萍乡市干旱评估中的适用性,并从干旱频率、覆盖范围及强度角度分析了年际和季节干旱特征。结果表明,标准化降水指数在月尺度和季尺度上对萍乡市干旱识别能力优于Z指数,在年尺度上二者表现基本一致,前者更适用于分析萍乡市干旱特征;年尺度上,轻旱及中旱多发于莲花县及芦溪县南部,重旱和特旱则多发于湘东区、上栗县及芦溪县北部,干旱强度和影响范围均呈增大趋势;季尺度上,春旱多发于湘东区、莲花县,夏旱、冬旱多发于中部和东西部,秋旱则多见于湘东区、莲花县和芦溪县,四季干旱具有全域性和局域性特征且多为轻、中旱,冬旱覆盖相对均匀,其余三季干旱覆盖范围呈缩减趋势。     

基于土壤含水率距平百分率指数的东北地区农业干旱评估研究

鉴于土壤含水率距平百分率能有效解决不同气候区农业旱灾识别标准不一致的问题,选取土壤含水率距平百分率指数,利用VIC模型模拟了东北地区1951～2010年逐日30 km分辨率网格逐日平均土壤含水率资料,计算逐日土壤含水率距平百分率,结合东北地区历史实际干旱发生情况,采用频率分析方法制定农业干旱定量评价标准,对典型历史干旱...     

TOPSIS客观赋权法在干旱综合评估中的应用研究

以西安地区为例,选取连续无雨日数、降水距平百分比、标准化降水指数和相对湿润度指数4个干旱指标进行了干旱单指标评估研究,针对单指标评估的局限性,引进了TOPSIS客观赋权法构建了一个干旱综合指数,将单指标评估结果加权,并结合遗传算法求取权重进行干旱综合评估。结果表明,综合评估结果与实际干旱状况基本一致,具有一定的可信度。