加权马尔可夫链理论在肉类产量预测中的应用

为准确反映肉类产量的波动特征,基于加权马尔可夫链理论提出了灰色残差修正模型,采用均值-均方差分级法,将残差灰拟合精度指标划分为4个状态,利用加权马尔可夫链理论对残差预测值进行修正.以1994-2011年郑州市肉类产量为基础,建立预测模型进行实证分析,并在模型中加入等维信息,结果表明,与传统的灰色预测相比,预测平均相对误差由21.88％降低为1.312％,较好地提高了预测精度.     

未来5a华北地区小麦生育期降水量变化趋势分析

根据北京、天津、太原、石家庄近60 a冬小麦生育期降水量数据,综合运用多年趋势线、3 a滑动平均值法、Hurst指数法、M-K突变分析法,对该地区冬小麦生育期降水量进行分析,同时使用加权马尔可夫链对降水量进行预测,目的是了解华北地区冬小麦生育期自然降水的变化趋势,并对未来降水进行预测。结果表明,近60 a来,冬小麦生育期降水量略呈下降趋势,且各站点差异较大,下降幅度从高到低排序为天津>北京>太原>石家庄。Hurst指数均大于0.5且都接近0.5,表明各站点未来降水变化均具有持续性,但持续性不强。通过M-K突变分析可知,降水突变年份可能出现在20世纪七八十年代,但近年来各地区生育期降水量基本上均呈下降趋势。构建了马尔可夫链降水预测模型,预测精度都在20%以内,完全符合预测标准。比较预测的未来5 a的降水量与之前年份的降水量发现,未来华北地区冬小麦生产区生育期降水量均呈下降趋势,但下降持续性不强。     

河南省渔业增加值的加权Markov残差修正预测研究

引入友精度指标,基于加权马尔可夫链(Markov)理论提出了灰色残差修正模型,并运用马尔可夫状态转移矩阵对未来残差的符号进行判定.以1994-2011年河南省渔业增加值为基础,建立预测模型,并在模型中不断加入新信息,进行实证分析.结果表明,与传统的灰色预测相比,预测值平均相对误差由8.33％降低为2.54％,较好地提高了预测的精度.     

基于模糊集修正加权马尔可夫模型在新疆降水预测中的应用

[目的]为提高降水预报精度,准确预测一个地区未来的降水丰枯状况和降水量,为该地区工农业生产生活提供决策参考.[方法]以年降水时间序列为研究对象,利用模糊集理论和加权马尔可夫模型建立一种基于模糊集的修正加权马尔可夫预测模型.该模型改进加权马尔可夫模型中初始状态向量的确定方法,即通过引入模糊集理论,基于距离测度建立隶属度函数,计算出随机变量序列各时段序列值隶属于所有状态的隶属度,并将隶属度向量作为该时段的初始状态向量.[结果]根据新疆1957 ～2010年的年降水数据,利用该模型预测新疆2011 ～2012年的降水丰枯状况及降水量预报值.2011 ～2012年丰枯状态的预测结果与实际完全一致,降水量预测值的误差分别为0.99;,0.54;.进一步利用该模型动态预报了2013 ～2017年的降水丰枯状况及降水量.[结论]基于模糊集的修正加权马尔可夫模型具有更高的预测效果,可用于新疆降水丰桔状况预报和降水量预测.     

3种时间序列分析模型在水稻稻瘟病预测中的应用

【目的】研究3种时间序列分析模型对水稻稻瘟病的预测效果,为该病害的预测提供参考。【方法】以1980-2007年四川省剑阁县水稻种植面积和稻瘟发病面积为原始数据,分别采用时间序列分析中的滑动平均、指数平均和方差分析周期外推法建立水稻稻瘟病发病情况的预测模型,分析其预测效果,并在2008年的稻瘟病预测中进行了验证应用。【结果】滑动平均、指数平均和方差分析周期外推法3种时间序列线性模型均能较好地预测水稻稻瘟病的发病趋势,1980-2007年其预测值与实测值的拟合度分别为97.7%,96.1%和99.8%;2008年预测值与实测值的相对误差分别为14.5%,18.1%和8.4%。【结论】3种时间序列分析模型均可用于水稻稻瘟病的长期预测。     

加权马尔可夫链在泰安地区年降雨量预测方面的应用

依据1960~1990年泰安地区的年降雨量资料,采用均值-标准差分级法,对其进行状态分级,分为枯水年、偏枯年、平水年、偏丰年和丰水年5个状态,利用加权马尔可夫链建立年降雨量预测模型,针对其对极端降雨量年份预测不准的缺点,利用灰色系统理论进行极端降雨量年份预测,作为原模型的补充。结果表明,采用该方法预测的结果与实际情况相吻合,且34年后泰安地区将出现旱情。     

GM(2,1)模型在玛纳斯河流域绿洲区气温、降水预报中的应用

根据灰色系统理论,利用1964~2007年玛纳斯河流域绿洲区5个气象台站逐月气温、降水数据,通过数据质量控制,建立灰色预测GM(2,1)模型预估玛纳斯河流域绿洲区未来3年气温和降水变化情况,并与实际值进行比较。结果表明,采用5年原数据建立模型进行预测相对误差最小,后验差检验结果显示,温度、降水预测模型的方差比均小于0.35,相对误差概率均大于0.95,表示模型精度好,可用于对气温和降水进行预测;预测结果显示,今后3年玛纳斯河流域绿洲区年平均气温逐渐升高,到2010年可能达9.34℃,而降水量呈减小趋势;将预测值与利用一元线性回归方程求得的变化倾向率的结果对比后得出,GM(2,1)对气温预测的结果较好,而对与波动较大的降水序列预测还存在一定弊端。     

石灰岩区宜林荒山春季土壤含水率预测

该文利用４年的实地观测资料，进行了石灰岩区宜林荒山春季土壤含水率预测研究。采用逐步回归方法，按隔候、隔旬两个预期间隔期，建立了阳坡、半阳坡、阴坡３个坡向，５、２０ｃｍ两个土层的预测模型，平均精度９４．８％。为了解决预测间隔期内产生降水对预测结果的影响，提出了用更正系数和降水量计算更正值的方法，对预测值进行更正．     

基于SVM分类的淮河流域夏季降水预测模型

采用1959--2009年逐月74项大气环流特征量序列、500hPa月平均高度场和月平均海温场,计算与预报对象淮河流域夏季降水量相关系数,选取预测因子;用主分量分析方法组合预测因子。用支持向量分类机方法分别建立山东淮河流域、河南淮河流域、江苏淮河流域、安徽淮河流域共4个区域夏季降水短期气候预测模型。对2007--2009年夏季降水量SVM分类预测,4个区域的训练集回预测正确率为85％～99％,平均训练集回预测正确率91％;预测结果误差最大不超过1级,绝对值平均为0．4级。结果表明,该模型具有较强的预测能力和推广前景,可在气候预测业务中使用。     

模糊权马尔可夫链在原州区降雨量预测中的应用

依据1971—1997年宁夏固原市原州区的降雨量资料,采用均值-标准差分级法,对其进行状态分级,分为丰水年、偏丰年、平水年、偏枯年和枯水年5个状态,根据马尔可夫链预测方法,验证该降雨序列满足马氏性,并以规范化的各阶自相关系数为权,结合模糊集理论,建立适用于原州区降雨量的模糊权马尔可夫链预测模型.利用灰色系统理论进行降雨量极值年份预测,弥补了模糊权马尔可夫链预测模型对极值预测不准的缺点.结果表明,采用这种方法预测的结果与实际情况相互吻合.     

井灌区降水量的特征分析及灰色预测

根据太原盆地井灌区54年(1954—2007)降水量的数据,利用滑动平均法进行趋势分析,利用滑动t检验法计算统计量t,进行突变分析。结果表明,太原盆地井灌区近54年降水量为递减趋势;1985年的统计量t达到极大值,且超过了信度α=0.001的显著性水平,表明近54年来太原盆地井灌区年降水量在1985年前后存在明显的突变现象。此外,1954—2007年各月降水量的统计结果表明,太原盆地井灌区降水年内分配极不均匀,71.23%集中在6—9月份,1.49%集中在12,1,2月份,多年各月降水量均有较大变动,其中12月份CV=1.4,1月份CV=1.09,2月份CV=1.08,均属于强变异性。最后利用灰色系统GM(1,1)的分解模型、降水量的长期趋势量x(0)(t)、周期波动量E(t)i以及随机变化量R(t)对井灌区降水量进行预测,经过检验模型精度有明显的提高,预测数据可以作为预测井灌区地下水可开采量的基础数据,并且可以为井灌区水资源开发利用和保护提供科学依据。     

基于熵权的年降雨量预报优化组合模型研究

鉴于单一预测模型在建模时预测值比实际值存在较大偏差问题,为了提高预测精度,在此首先采用自回归综合移动平均ARIMA模型（简称A模型）、Elman神经网络模型（简称B模型）、小波网络分析模型（简称C模型）、灰色系统GM（1,1）模型（简称D模型）,利用广西田东县1990～ 2007年的年降雨量分别进行了模拟计算,然后在各单一模型预测（拟合）的年降雨量偏差值基础上,应用熵权法对4种模型的偏差值进行客观赋权后优化组合,并根据最优组合结果,选用A、B、C单一模型和最优选的A-B-C优化组合模型对广西田东县2008～ 2010年的年降雨量进行预测对比.结果表明,A、B、C和A-B-C模型得到的均方根误差RMSE和模型效率EF分别为0.018、0.015、0.017、0.013和0.817、0.877、0.843、0.897,优化组合模型的预测精度和拟合度比单一模型的结果得到了提高和改善,该组合方法提高了年降水量的预测精度,为诸如广西田东县以雨养农业为主的区域农业干旱预报提供了新的方法和依据.     

四川省农村居民生活消费增长分析及预测——基于Markov预测和ARMA模型

选取1978～2009年四川农村居民人均生活消费值的32个样本,首先,通过Markov预测法预测未来生活消费水平的增长速度以10%～20%的概率较大;然后,为提高预测精度,在传统ARMA模型中加入时间变量t进行建模并预测,预测结果表明平均相对误差率为1.56%,其中2006～2009年的相对误差的绝对值均小于0.5%;最后,将Markov预测和ARMA模型对2010～2012年的预测结果对比,发现两者在生活消费增长幅度上吻合,预测结果可靠。结果表明,在与目前相似的政策力度下,短期内四川省农村居民消费需求将持续增长,需进一步扩大消费市场。     

近50年宁夏沙坡头区降水变化特征分析

[目的]对宁夏沙坡头区中心气象站1961～2010年降水资料进行分析,以期找到该区降水变化的历史演变规律,为中长期降水趋势预测提供依据。[方法]采用五点滑动平均法、趋势系数法、Mann-Kendall趋势检验法和方差分析法,分析了沙坡头区1961～2010年的降水资料。[结果]1961～2010年宁夏沙坡头区年降水序列有下降趋势,但变化趋势不显著;季降水序列中春季降水与年降水变化基本一致;夏季降水在1978年以前呈微弱下降趋势,1978年以后呈明显下降趋势;秋季降水变化趋势在1978年以前呈下降趋势,1978年以后呈上升趋势,但是变化趋势不显著;冬季降水变化趋势在1978年以前呈明显上升趋势,1978年以后呈上升趋势,但是变化趋势不显著。年降水和季降水序列均具有明显的周期变化规律。[结论]该研究结果有助于了解宁夏沙坡头区年降水序列变化总体趋势及其季节分布特征和变化规律,为该地区未来水情预报提供可靠依据,为中长期降水变化趋势估报提供参考。     

近50年宁夏中卫市降水变化特征分析

[目的]对宁夏中卫市中心气象站1961～2010年降水资料进行分析,以期找到该地区降水变化的历史演变规律,为中长期降水趋势预测提供依据。[方法]采用五点滑动平均法、趋势系数法、Mann-Kendall趋势检验法和方差分析法,分析了中卫市1961～2010年的降水资料。[结果]1961～2010年宁夏中卫市年降水序列有下降趋势,但变化趋势不显著;季降水序列中春季降水与年降水变化基本一致;夏季降水在1978年以前呈微弱下降趋势,1978年以后呈明显下降趋势;秋季降水变化趋势在1978年以前呈下降趋势,1978年以后呈上升趋势,但是变化趋势不显著;冬季降水变化趋势在1978年以前呈明显上升趋势,1978年以后呈上升趋势,但是变化趋势不显著。年降水和季降水序列均具有明显的周期变化规律。[结论]该研究结果有助于了解宁夏中卫市年降水序列变化总体趋势及其季节分布特征和变化规律,为该地区未来水情预报提供可靠依据,为中长期降水变化趋势估报提供参考。     

武汉市城市化发展对气候变化影响研究

根据武汉市1966-2015年的气候数据资料及统计年鉴资料,使用线性趋势分析法、滑动平均法、MK和MTT突变检验法对武汉市50 a气候进行分析,选取5个城市化指标,建立城市化指数模型并与气象要素做相关拟合分析。结果表明,武汉市50 a的年平均气温、极端最高气温、极端最低气温呈上升趋势,相对湿度、日照时数呈下降趋势,降水量变化不显著;年平均气温、极端最低气温、相对湿度、日照时数突变年份分别为1983、1980、1994、1988年。城市化指数与年平均气温、极端最低气温呈显著正相关,与相对湿度、日照时数呈显著负相关,与极端最高气温和降水量无明显相关性。城市化指数与年平均气温拟合曲线的拟合程度较高,说明城市化发展对年平均气温影响较大。     

气候和CO2变化对北京山区油松林NPP的影响

应用BIOME-BGC模型模拟估算了1974—2010年北京十三陵油松林的净初级生产力(NPP),并分析了不同CO2浓度和气候变化情景对NPP的影响。结果表明:模型模拟所得NPP与实际测定值相差8.9%,变化趋势基本一致;表现出低值高值的波浪形年际变化,年际变动率为30.69%;油松林模拟NPP与降水量呈现显著的线性相关关系(相关系数为0.85),与平均温度无线性相关关系(相关系数为-0.18);油松林NPP对单独的CO2的浓度加倍、降水增加表现出正向响应,而单独的温度增加不利于油松林NPP的积累;CO2浓度加倍、降水增加和温度增加三因子共同作用降低了油松林NPP,各因子之间表现出较强的交互作用。     

宁夏近50年极端强降水事件的时空变化分析

[目的]研究近50年宁夏极端强降水事件的时空变化特征。[方法]根据宁夏20个站点1961～2010年的逐日降水资料,采用百分位的方法定义宁夏极端降水事件的阈值,选取极端降水事件的降水量、频率、强度等多个指标,并利用线性回归和M-K非参数统计检验法分析了宁夏极端降水事件的时空分布及变化趋势特征。[结果]采用百分位法确定的宁夏近50年平均极端降水阈值大致呈现从南到北逐渐减小的分布状况,阈值较大的区域主要位于宁夏海原以南的固原地区,较小的区域位于宁夏的同心、盐池以北的大部地区,与宁夏气候平均年降水量的分布极为相似;近50年宁夏大部分地区的极端降水频率、极端降水量以减少趋势为主,而极端降水强度呈增大趋势。对麻黄山、六盘山2个典型站的极端降水事件分析发现,麻黄山极端降水频率与极端降水量呈减少趋势,极端降水强度为增大趋势,六盘山极端降水频率、极端降水量与极端降水强度均呈减少趋势;麻黄山年极端降水频率在1994年之前呈减少趋势,1994年以后呈增加趋势,突变发生在2003年;年极端降水强度1984年以来为增加趋势,突变时间为1984年,六盘山从1978年至今为减小趋势。[结论]该研究为宁夏气候突变分析提供理论依据。     

叠加马尔科夫链在年降水量预测中的应用

[目的]采用叠加马尔科夫链方法预测年降水量。[方法]利用位于川西高原的小金站1961～2010年年降水量资料,运用叠加马尔科夫链方法预测2001～2010年小金站的年降水量,并与该站实际观测值进行对比。[结果]2001～2010年小金站降水量的预测误差控制在10%以内的年份有7年,其中在5%以内的年份有4年,说明叠加马尔科夫链方法能较好地预测年降水量。但对于大旱或大涝年份降水量的预测,该方法仍存在着一定的缺陷,有待进一步改进。[结论]叠加马尔科夫链预测方法物理概念清晰,计算简便,为降水量预测精度的提高提供了一条值得探索的途径。     

丹江流域典型地区降雨侵蚀力的研究

以长江上游丹江流域典型地区陕西省商南县为研究区,收集该地区2010年13个水文雨量站降雨资料,以经典算法计算的降雨侵蚀力作为基准值,对比分析6个简易模型的计算精度,并优选适用性最佳模型估算各站的降雨侵蚀力,插值绘制成空间分布图进行空间分析。结果表明:卜氏模型计算精度最高,平均达到89.325%,在研究区具有较好适用性。商南县2010年降雨侵蚀力平均为254.46 MJ.(hm2.h.a)-1.mm。7月份降雨量与降雨侵蚀力均达到最高,分别占年总量的50.41%和89.56%,降雨侵蚀力呈高度集中的季节分布态势。降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有较为明显的高值区,南、北部较低,东北部地区几个站均较高,形成一个小范围高值区。