基于马尔科夫链模型的湖北省干旱短期预测

针对干旱预警预测十分困难的问题,基于湖北省16个气象站点1960~2009年的逐月降水资料,计算了各站点的标准化降水指数(SPI),并利用马尔科夫链模型预测了湖北省未来干旱的发生概率,得出了各个干旱等级的发生概率、预计持续时间、初次转移到无旱状态的时间、重现时间以及预见期为1~3个月的短期概率。与实际统计频率对比发现,马尔科夫链模型能很好地估算各个干旱等级的发生概率,且大多数站点未来干旱等级预测概率的误差都控制在20%以内,说明该模型对于未来干旱情况具有一定的预测能力,可以为早期干旱预警提供依据。     

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。     

三种干旱指数在西南地区的应用及相关性分析

基于西南地区实测的降水、气温及水文模型模拟的土壤含水率和径流资料,分别选取反映气象、农业、水文干旱的标准化降水蒸散指数(SPEI)、土壤含水率距平指数(SMAPI)和标准化径流指数(SRI),分析了三者之间的时空相关关系及其对干旱过程的反映特征,探讨了三种类型干旱指数的联系与差别。结果表明,SPEI对干旱识别敏感,干旱过程等级变化频繁,SMAPI对干旱过程刻画稳定,起止时间合理,SRI过程最为平缓,表现出水文干旱滞后于气象、农业干旱的特性;SPEI揭示的干旱等级和范围较SMAPI、SRI大,表明气象干旱的发展较农业、水文干旱严重,不同时间尺度的SPEI或SRI的干旱空间分布存在差异;三种指数之间具有较好的相关性,SMAPI与SPEI3和SRI3相关性最高,表明其具有3个月时间尺度的特征。     

粒子群优化极限学习机模型在河南省干旱预测中的应用

干旱预测是提高防旱抗旱能力的重要非工程措施。在评价不同时间尺度标准化降水蒸散指数(S_SPEI)对河南省干旱识别能力的基础上,以能有效表征河南省干旱状况的S_SPEI为模型输出,以基于信息变化率和条件互信息的特征变量选择方法(ICR-CMIFS)筛选得到的河南省主要致旱气候系统指数为模型输入,构建了基于粒子群算法优化极限学习机(PSO-ELM)的干旱预测模型,通过对比该模型与标准极限学习机(ELM)、差分进化算法优化极限学习机(DE-ELM)模型的干旱预测结果,验证PSO-ELM模型在河南省干旱预测中的适用性。结果表明,S_SPEI-3能有效识别河南省典型干旱事件,从时间和空间上可较准确地反映河南省干旱状况;ICR-CMIFS筛选出的河南省主要致旱气候系统指数为西太平洋副高面积指数和NINO指数;PSO-ELM模型能较准确地预测河南省干旱,且预测精度优于DE-ELM模型和标准ELM模型,在河南省干旱预测中具有较好的适用性。     

长江流域气象干旱与降水季节性关系研究

为揭示长江流域气象干旱与降水时空分异特征之间的关系,利用长江流域39个分区1960～2019年的月降水数据,先采用标准化降水指数方法构造了长江流域气象干旱指数系列;然后根据游程理论对干旱指数系列进行干旱过程识别,并由此提取干旱次数、干旱历时、干旱烈度、干旱频率等干旱特征变量;最后引入季节性指数,探讨了干旱特征变量与降水季节性之间的关系。结果表明,长江流域降水具有显著的季节性,降水季节性指数自西向东逐渐减少。干旱特征变量与降水季节性指数之间在空间上存在较好的线性关系,即降水季节性越弱的区域,干旱越严重(干旱历时越长、干旱烈度越大)。这可能归因于降水季节性较弱区域春、冬两季干旱发生频率较高。该研究可为长江流域气象干旱成因机制的深入研究提供一定参考。     

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。     

基于相对湿润度指数的河南省干旱易发区预测

鉴于河南省干旱灾害时有发生,严重影响了其农业生产,选择能够反映农作物水分供需平衡的相对湿润度指数作为干旱评价指标,以春、初夏、伏、秋季为时间尺度评价了河南省典型年份的干旱事件,并与历史干旱记载进行对比,发现以春、初夏、伏、秋为时间尺度的相对湿润度指数在河南省具有较好的适用性。在此基础上,预测了不同气候变化情景下河南省的干旱易发区。结果表明,春和初夏季是河南省最容易发生干旱的两个季节;空间分布上,未来干旱易发区主要分布在河南省北部,在两种气候情景设置下,安阳、新乡、郑州、商丘、开封、宝丰、三门峡、许昌等地市均发生干旱事件,因此应重视以上地市的防旱抗旱工作。     

塔里木河流域干旱态势时空变化规律分析

基于塔里木河流域1960~2013年25个气象站台的气象水文资料,利用标准化降水指数,结合干旱频率分析、小波分析等方法,从干旱强度、频率、周期、季节干旱情况等方面对比研究了近53年来塔里木河流域干旱的变化规律。结果表明,塔里木河流域的干旱强度具有阶段性特征,在1960~1980年间,干旱频繁发生,尤其是在1960年代,更是重旱和极旱多发的时期;从干旱强度变化趋势来看,塔里木河流域干旱情况呈现缓解的趋势,尤其是在1990年以来塔里木河流域干旱情况有了明显好转;塔里木河流域标准化降水指数SPI12呈现6~7年的主周期。     

联合降水亏缺指数在黄河流域干旱分析中的应用

根据黄河流域及周边101个气象站52年(1961~2012年)逐月降水资料,对传统标准降水指数SPI进行修正,以不同时间尺度累积降水量序列为边缘分布,利用Copula函数构建联合降水亏缺指数(JPDI),分四种情形对比了JPDI与不同时间尺度修正后的SPImod w对干湿状况的表征能力,并分析了黄河流域历史典型干旱年份旱情空间分布,探究了JPDI在黄河流域干旱分析中的适用性。结果表明,JPDI能识别初现干旱和持续干旱,较SPImodw有更强的识别和反映干旱的能力,也具有更高的稳定性,避免了不同时间尺度SPImodw表征干旱时可能引起的不一致现象。JPDI所反映的历史旱涝特征与有关资料一致,能反映黄河流域干旱时空分布状况,可作为分析黄河流域干旱情势的有效工具。     

横断山区典型干旱河谷干湿状况演变特征及影响因素研究

利用1959～2015年6个气象站点的连续监测数据,基于Vyshotskii模型、线性倾向分析、Hurst趋势预测等方法,研究了横断山区典型干旱河谷干湿状况演变特征及影响因素,发现干湿状况在年际与年内尺度上的变化均表现出明显的非同步性,除巴塘和西昌有暖干化趋势外,其余河谷均呈现出暖湿化趋势,年内春季与秋季的干湿变化规律性较明显;年际尺度上雷波未来演变为暖干化的概率较大,而其余河谷仍将维持历史时期的变化趋势,年内尺度上夏季、冬季的未来趋势倾向规律明显;随着海拔升高及纬度增加,干旱河谷暖干化程度越突出,而越偏东的河谷,暖湿化的演变趋势越突出;干湿状况与降水量、相对湿度和降水日数呈正相关,与平均气温、积温、日照时数及平均风速呈负相关,降水量的变化状况直接影响着干湿状况的波动及演变趋势,而特殊地形与人类活动间接影响干旱河谷区的干湿度演变。横断山区干旱河谷的干湿变化以暖湿化趋势为主,气候变化尤其是降水变化是该趋势的主控因素。     

澜沧江流域干旱气候变化特征及影响因素分析

基于澜沧江流域10个气象站1961～2010年逐日气象资料,利用Penman-Monteith模型计算了年、月湿润指数,并对其进行了标准化,统计了极端干旱事件发生的频率,进而采用Mann-Kendall趋势检验方法分析了澜沧江流域干旱气候变化特征及其影响因素。结果表明,从上游向中下游多年平均湿润指数逐渐增加,上游和中游的湿润指数呈增加趋势、下游呈下降趋势;自20世纪60年代至今,澜沧江流域经历了相对冷干-冷湿-冷干-暖湿-暖干五个阶段,暖干化趋势较为明显,其中冬季和春季为暖干化趋势最明显的季节;年降水量、湿润指数均在波动中呈下降趋势,气温和潜在蒸发量呈明显增加趋势,年降水量、湿润指数、气温和潜在蒸发量的变化倾向率分别为2.095mm/(10a)、0.006/(10a)、0.276℃/(10a)、6.231mm/(10a);澜沧江流域极端干旱事件频率在波动中呈减少趋势,下游呈上升趋势(上升速率为0.010 3次/a),20世纪60年代和21世纪初为澜沧江流域极端干旱事件频发的年代;降水量和日照时数为影响澜沧江流域极端干旱事件的主要气象要素。     

我国省际能源效率的影响因素分析

随着能源效率对地区经济、社会环境及国家安全的影响日益凸显,对于能源效率的研究一直是学术界关注的热点。本文借鉴前人研究成果,采用数据包络分析法对我国2004-2007年省际及地区能源效率进行实证分析,在此基础上,运用灰色关联分析法对我国各省份及地区能源效率影响因素进行实证研究。研究发现不同地区能源效率的主要影响因素存在较大差异。其中,东北地区以科技进步的影响最为明显;华北、华中地区以能源消费结构的影响最大,华东地区以产业结构影响最为关键;华南、西北、西南则以工业内部结构影响最为重要。     

基于GRNN神经网络的生态足迹影响因素预测

为预测区域生态环境的变化趋势,以北之江流域为例,建立了基于时间序列的GRNN神经网络预测模型,将耕地、化石能源地、草地、建筑用地、林地及水域这6类生物生产性土地面积作为生态足迹影响因素,利用GRNN神经网络对生态足迹影响因素进行预测,通过与灰色预测法和BP神经网络模型进行对比,验证了GRNN神经网络模型具有更高的预测精度,进而利用生态足迹影响因素计算了流域的生态足迹。结果表明,北之江流域的生态足迹在2013~2015年会逐步上升,且生态赤字会不断加剧,因此需对流域进行综合规划和治理。     

中国干旱频率分析分区探讨

干旱频率分析是水资源规划设计和旱灾风险管理的基础,其分析指标的合理选取依赖于不同下垫面的空间特征。选择降雨、气温、日照时数、高程、土壤类型和年径流深等影响干旱的主要因素描述不同地理区域干旱现象在气象、地貌和水资源等因素上的空间差异,并基于这些因素的空间差异性和相似性,采用定性和定量相结合的方法对中国干旱频率分区进行了研究。通过在地理信息系统平台上构建分区因子图层,并利用等值线叠加法划分出10个在空间上具有相似性的地理区域作为中国干旱频率分析的一级大区,为中国不同区域选择适宜指标进行干旱频率分析提供了参考。     

一种减压装置在圆管中的减压性能影响因素分析

为提高可调式栅栏减压装置作为高层与多层建筑直连供暖系统中循环装置中的减压能力,在对减压装置不同开度及不同雷诺数Re的试验基础上,得到减压装置减压效率的影响因素及其规律。结果表明,减压装置开度越大,减压效率越高;雷诺数越大,减压效率有降低的趋势。低层管网经过加压泵向高层供水时采用添加剂可提高加压泵效率及管道输运能力,采用Fluent数值模拟方法模拟了减压装置在不同浓度添加剂溶液作用下的减压规律,添加剂溶液的减压抑制率达10%~17%,抑制效果较好。     

深埋特长的云雾山隧道涌水影响因素及涌水量预测

为合理评价不同隧道涌水影响因素的影响程度,基于现场监测结果,采用数量化理论Ⅲ筛选各涌水影响因素的影响程度及其耦合强度,并利用极限学习机构建了隧道涌水量预测模型,进而实现隧道涌水影响因素分析及涌水量预测的综合评价。实例研究表明,隧道涌水影响因素之间的耦合度均偏高,隧道涌水受多种影响因素的综合作用,并不是单一影响因素作用的结果;另外,基于数量化理论Ⅲ分析结果构建的极限学习机模型可有效预测隧道涌水量,且通过试算法和混沌理论能进一步提高预测精度,验证了该模型在隧道涌水量预测中的适用性和可靠性。     

西北地区某填埋场覆盖层的甲烷排放量及其影响因素研究

为了研究填埋场覆盖层的甲烷排放量及其影响因素,在西北地区某城市生活垃圾填埋场原位测试了覆盖层的甲烷排放量及甲烷氧化能力,并对温度、含水量以及大气压力的影响进行了分析.结果表明:覆盖层的甲烷排放量受环境条件影响明显,甲烷排放量随着大气压力的增加而减小,试验期间测得的甲烷排放量为26.5～125.6gm-2d-1;由于夏季覆盖层含水量更低,其甲烷排放量比冬季更高;覆盖层的甲烷去除效率为24.0％～55.1％,经过约2年的覆盖,覆盖土的甲烷氧化能力能够有效消耗部分甲烷气体,降低覆盖层的甲烷排放量.     

输电线路造价水平变化的影响因素及影响量化分析

为合理降低输电线路工程造价,提高工程投资回报率,以某地区2008~2013年竣工投产的220kV输电线路工程为例,引入数理统计理论和方法,深入揭示总体样本、高造价水平样本和低造价水平样本的造价水平和造价波动状况,并分析了工程量、价格水平、建场费及其他影响因素对造价水平的影响,同时量化了各影响因素的影响程度。结果表明,线路走廊日益拥挤是导致输电线路工程造价水平和工程量上涨的主要原因。     

天津市用水结构演变及其影响因素分析

基于2004~2013年天津市农业、工业、生活、生态及总用水量数据,分析了各类型用水量的变化态势及其影响因素,采用信息熵的方法分析了用水结构的演变过程,并通过灰色关联法识别出影响用水结构演变的主要影响因素。结果表明,天津市总用水量呈微增趋势;农业用水量为波浪式下降趋势;以2008年为界,工业用水出现先减少后增加的态势;生活用水和生态用水总体上均呈增加趋势;2004~2013年,天津市用水结构的信息熵和均衡度均于2010年达到峰值,用水结构发展已较为成熟,系统内部处于较为均衡的状态,单一因素的影响力逐渐减弱;经济社会发展因素对用水结构的演变具有较强的影响,其中农村用电量、耕地面积、园林绿地面积、农业总产值、万元工业产值用水量、轻工业产值等10个影响因素与天津市用水结构呈强关联。