小波分解架构下降水量灰色预测方法研究

针对灰色模型在降水量预测中精度较低、稳定性差等问题,选取朝阳地区1996~2011年的降水量为试验数据,引入小波分析理论,对小波分解与灰色模型结合的方法进行研究,从而改进灰色模型的预测精度。运用小波强大的多分辨率分析能力,将降水量数据分解为不同的高频分量和低频分量,分别根据高、低频分量的不同特性选取不同的预测方法,对降水量低频部分进行灰色建模预测;降水量高频部分采用波形预测的方法进行预测,最后合成两部分预测结果。结果表明:低频分量数据的平均灰色模拟精度为0.066;高频分量数据的波形模拟精度为0.159,采用小波多分辨率分解与灰色预测模型相结合的预测方法结果比传统灰色预测精度提高53.4%。     

基于BP神经网络与灰色模型的干旱预测方法研究

为了提高降水量预测的精度,采用BP神经网络与灰色模型相结合干旱预测的理论方法,研究数据的灰色建模与预测,再对模拟值与真值残差进行BP网络建模,利用残差模拟值修正总体降水量预测值,并对朝阳地区降水量进行预测。研究结果表明:BP神经网络与灰色模型预测相结合降水量平均预测误差为0.0799,比单纯用灰色模型预测误差降低0.1311,说明BP神经网络与灰色模型相结合的预测方法适合朝阳地区降水量的预测。     

近50年来玛纳斯河流域气候变化对可利用降水量的影响

选择1961～2009年逐月降水和温度资料,计算出玛纳斯河流域年平均蒸发量及可利用降水量。在详细分析了近50年来玛纳斯河流域降水、气温、蒸发及可利用降水量变化特征的基础上,采用灰色预测分析法对降水、气温和可利用降水量进行了模拟,并对未来5年上述要素进行了预测。结果表明,近50年来玛纳斯河流域温度、降水和可利用降水量变化基本呈上升趋势,而蒸发量则呈现出下降的变化特征。建立灰色预测GM(1,1)模型对玛纳斯河流域2010～2014年的年降水、气温及可利用降水量进行预测,发现今后5年该流域温度将继续升高,而降水量和可利用降水量将出现减少的趋势。因此,为保证水资源能满足该绿洲干旱区可持续发展的要求,必须合理规划,注重水资源的保护和合理利用。     

百色市右江灌区洪涝灾害趋势的灰色灾变预测

根据百色市右江灌区1961—2010年降水量统计数据,分析该地区洪涝灾害发生时间的分布特征,建立灰色灾变预测模型,利用残差检验对模型进行了精度检验,并对该灌区未来2次洪灾年份进行预测。结果表明,预测模型避免了人为主观原因造成的误差,精度较高,方法简单,为制定防洪减灾决策提供科学依据。     

基于GM(1,1)、DGM与Verhulst模型的降水量灰色预测——以龙口和栖霞两地为例

根据龙口和栖霞两地近30年(1981年～2010年)的年降水量数据,分别建立GM(1,1)模型、DGM模型与Verhulst模型三种灰色模型对数据进行分析。通过对未来20年(2010年～2030年)预测数据的比较分析,得出了Verhulst模型的预测精度更高,更适合于两地降水量的预测分析的结论。同时,预测结果也表明,运用灰色理论建立的降水量预测模型在实际工作中是可行的。     

怀化市汛期降水量的灰色拓扑预测

采用灰色拓扑预测方法,以怀化市1981 ～2008年汛期降水量(4～9月)数据为基础建立了降水量预测模型,并利用2009～2013年降水数据对模型的预测结果进行了检验,最后对2014 ～2018年汛期降水量进行了预测.研究表明,灰色拓扑预测方法具有良好的预测效果,其结果可为怀化市汛期降水预报提供借鉴和参考.     

三江平原典型灌区近58年降水量及其丰枯特征分析

为获取三江平原龙头桥灌区降水的变化特征,根据龙头桥灌区1959～2016年的逐月年降水量的统计数据,首先,对龙头桥灌区近58年的总体降水量的统计参数进行求解,再运用滑动平均法得到降水量总体的变化趋势、其次应用M-K(Mann-Kendall)突变检验法对降水量突变的年份进行求解,并利用Morlet小波分析法得到总体降水量的变化周期,然后应用求得的结果对龙头桥灌区近58年来降水量的统计规律、趋势性变化、突变性变化和周期性变化特征研究分析。最终,利用1,3,6,12,24,36个月等多时间尺度的标准降雨指数(SPIn)求得龙头桥灌区总体降水量的丰枯程度状态变化特征,并分析了在多时间尺度下不同旱涝程度发生的频率。研究结果表明:龙头桥灌区1959～2016年的年降水量平均值为531.00mm,降水量年际间分配不均匀,且整体呈下降趋势,年际倾向率为-0.0172mm·a-1;年降水量在2012年发生明显的突变;龙头桥灌区年降水量周期存在多时间尺度特征,其年降水量具有18年和28年两个主要周期。随着SPI值时间尺度的增大,总体的旱涝变化特征越来越明显,其中12和24个月尺度能明显看出旱涝的周期变化,随着时间尺度的再增加其变化趋势无明显变化,最终得到龙头桥灌区干旱主要发生在1967～1969年和1977～1980年。通过不同时间尺度SPI值的比较和旱涝发生频率分析发现,龙头桥灌区58年来旱涝变化交替出现,正常年份发生频率在60%以上,极涝、极旱和重旱发生的频率不足5%。表明本研究区域属于雨量充裕区且适合灌区的发展。研究成果可为实现灌区多水源的高效利用、促进灌区水资源系统协调发展提供重要决策依据。     

基于灰色系统的地下水动态研究

为了深入探求地下水动态变化规律,以陕西洛惠渠灌区实测数据为例,首先采用改进的灰色斜率关联法,对灌区自然-人工-生物条件下地下水动态敏感性因子进行研究,分析了各因子与地下水埋深的关系,并运用灰色动态模型对敏感因子进行灾变预测.结果表明:蒸发量是影响该灌区地下水动态的主要因子,而各因子之间相互作用影响,形成了复杂条件下的耦合关系;灰色动态模型对蒸发量的灾变预测精度较高,完善模型系统.将灰色系统理论应用到灌区地下水动态评价中是切实可行的,是对传统地下水动态研究方法的补充与完善,可为灌区管理和调控提供一定的依据.     

河南省第一产业增加值的关联分析与灰色预测

根据1998～2007年的相关数据,利用灰色关联度分析了农业、林业、牧业和渔业对河南省第一产业增加值的影响程度。采用灰色理论对2003～2007年相关数据建立了河南省第一产业增加值的预测灰色模型,经检验模型具有较好的精度。将该模型应用到2008～2012年河南省第一产业增加值的预测中,得出了河南省第一产业增加值在2011年将超过3000亿元的结论。     

灰色马尔柯夫模型在陕西省苹果产量预测中的应用

【目的】将灰色系统理论与马尔柯夫链相结合,建立灰色马尔柯夫预测模型,并对陕西省苹果产量进行预测,为指导苹果产业发展提供科学依据。【方法】首先建立陕西省1998~2007年苹果产量的GM(1,1)预测模型,确定出苹果产量的发展趋势和预测值,在此基础上应用马尔柯夫链理论对预测结果进行修正。【结果】2008年陕西苹果产量预测值为769.71万t,实例计算表明,灰色马尔柯夫模型更适用于随机波动性较大的数列预测问题。【结论】将灰色GM(1,1)模型和马尔柯夫链相结合用于苹果产量预测是可行的。     

枣庄市秋季降水变化特征分析

利用枣庄市1971—2010年的秋季(9—11月)逐日降水资料,采用线性趋势估计、5年滑动平均以及降水距平百分率等方法,分析近40年枣庄市秋季降水变化特征。结果表明:近40年枣庄市秋季降水减少趋势明显,通过显著性检验;枣庄市秋季降水年代际变化较明显,其中1971—1987年为多雨期,1988—2010年为少雨期;枣庄市秋季平均降水量距平百分率为偏旱、偏涝的年份占65%,季平均降水量一般在73~110 mm,大旱年份大于大涝年份10%。枣庄市秋季平均降水量近10年比前30年减少了35%,秋季各旬仅9月中旬较常年偏多108%,其他各旬减少12%~68%,秋季阶段性干旱和连年秋季干旱明显。     

黔东南州剑河县秋季干旱指标分析

为寻求适合乡镇干旱等级评价的指标,提高乡镇一般气象站为农业服务的水平,同时为黔东南州剑河县气候预测和干旱现象的研究提供参考,利用2007—2016年剑河新搬迁国家一般气象站逐日降水、蒸发记载数据,2016年9—10月乡镇区域自动站降水资料、暴雨山洪水位站水位资料及革东土壤水分站记载数据,计算降水距平百分率(Pa)、K指数、土壤相对湿度指数,并将计算结果与实况干旱资料进行对比分析。结果表明:Pa指标对乡镇干旱等级的评估时有偏重或偏轻的情况,K指数判定乡镇的旱情评估会偏重,使乡镇干旱评定的等级偏大1~2级,对乡镇干旱的评估不适合;土壤相对湿度指标判定农业气象干旱等级较符合实际,能反映土壤水分站址干旱的入旱日、旱情解除及干旱等级情况;暴雨山洪水位的变化趋势对干旱也有指示作用,特别是干旱的解除情况。     

三峡库区上游(川渝地区)旱涝指标研究

根据1961~2007年川渝地区156个台站逐日温度降水资料,测试了3种单站旱涝指标,并做了相互比较。结果表明,CI指数能较好地反映逐日的干旱变化,Z指数对月、季的旱涝评估较好,对Z指数的划分标准进行修正,修正后Z指数更适合三峡库区上游(川渝地区)旱涝等级的划分。基于各站Z指数,提出了一种能反映三峡库区上游区域旱涝强度的区域旱涝计算方法。     

安徽省旱涝受灾时空特征及与降水关系研究

旱涝灾害是安徽省主要的气象灾害，对农业生产有着重要的影响。研究安徽省旱涝灾害变化特征对降低灾害损失十分重要。基于安徽省2000—2017年旱涝受灾面积数据、降水数据，利用M-K突变检验、趋势分析法和相关性分析方法研究了安徽省旱涝受灾情况以及降水对其的影响。结果表明：安徽省旱涝受灾面积年际变化较大，且干旱受灾面积要高于洪涝受灾面积；旱涝受灾情况分别在2013年和2007年存在明显的突变，通过突变前后区域受灾情况对比可知，旱灾受灾率有明显的下降趋势，洪涝受灾率大部分呈下降趋势，但长江下游区以及长江-东南诸河区呈上升趋势；旱灾受灾面积整体都有下降趋势，南方地区下降趋势尤其显著，洪灾受灾面积南方呈上升趋势，北方呈下降趋势，且旱涝受灾面积的升降趋势与降水存在一定的关系；在3个极端降水指数中，强降水日数与旱涝受灾面积的关系最为密切。     

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。     

春植蔗生长季降水变化及其影响

[目的]了解广西来宾市甘蔗生长季降水特征及其变化趋势。[方法]运用农业气象统计分析方法,结合春植蔗阶段需水特点,分析了广西来宾市甘蔗种植区1965～2007年3～11月逐月降水资料。[结果]广西来宾市有2／3的年份降水不能满足甘蔗需水,特别是9～10月几乎年年发生干旱,甘蔗生长季月降水变率大,春植蔗生长季总降水有随年份减少趋势,但主汛期6—7月降雨量随年份增加,这将导致来宾市春植蔗易发生干旱,特别是秋旱,且干旱发生机率和强度变大,同时也存在着主汛期6—7月发生局地渍涝灾害的风险。最后提出了相应的生产对策与建议。[结论]该研究对科学安排蔗田灌溉与人工增雨作业,提高甘蔗生产应对气候变化的能力具有一定指导意义。     

基于分形理论的安徽省旱、洪涝灾害时序特征分析

基于安徽省1949-2003年的旱、洪涝灾害统计资料,运用分形理论重构了其嵌入相空间序列,探讨了其时序的分形特征,计算出了分维数.结果表明,安徽省旱、洪涝灾害受灾面积的时序分布具有分形特征,相应的饱和分维数分别为d=2.56和d=3.55.饱和关联维数对应的嵌入空间的最小维数为8.R/S分析结果显示,20世纪80年代以来,安徽省旱、洪涝灾害受灾面积呈扩大态势.     

运城市旱涝灾害与太阳黑子周期关系分析

根据1956～2007年山西省运城市的降水资料和美国观测站公布的太阳黑子活动周期的观测资料,在用Z指数对降水资料进行处理而确定旱涝等级和年份后,对太阳黑子活动周期与运城市旱涝年的相关关系进行了分析。发现运城市涝灾主要发生在太阳黑子周期的极大值年及其后第3年,旱灾则在太阳黑子周期的极值年及前后1～2年内都有可能发生。     

基于SPI指数的黑河地区5—9月干旱趋势分析

利用黑河地区1968—2015年5—9月的降水资料对时间尺度为12个月的SPI指数进行了计算,探讨了黑河地区干旱发展特征及变化趋势。结果表明,近48年内SPI最大值出现在2013年,最小值出现在2008年;2007年以后总趋势在向干旱发展,2015年前后达到顶点,未来几年黑河地区有向干旱发展的趋势。从旱涝趋势的变化周期来看,16年的时间尺度为旱涝变化的第1主要周期。2015年黑河地区处于丰水期,预计未来将逐渐向枯水期转换。干旱指数变化的突变点发生在1980年,20世纪80年代以后转入多水年,2000年以后,趋势向少水发展,到2010年前后,再次出现突变点,气候转向湿润。从黑河地区干旱发生频次来看,20世纪80年代开始,中旱和重旱频次一直在增加,到2000—2010年,旱情达到最重,中旱和重旱频次显著高于其他年代。     

盘锦春季旱涝特征分析

选取当地1955~2004年春季3~5月降水资料,首先分析各年的降水概况,进而根据辽宁旱涝划分标准对当地旱涝进行划分,并通过小波分析方法进行周期分析,得出盘锦旱涝周期明显,具有5~6年和1~2年周期,最后对重度旱、涝年的500 hPa高度场距平合成图进行对比分析,旨在找出旱涝年的环流特点,以期为今后的旱涝状况预测提供科学依据。