宿州春季重旱发生年份的灰色神经网络预测模型

宿州春季严重干旱序列数据偏少,可用传统GM（1,1）模型进行预测,但由于序列变化幅度较大,预测效果不理想。本文利用灰色与BP神经网络组合模型对宿州春季重旱发生年份进行预测,即首先弱化序列变化幅度,并改进GM（1,1）模型导数信息处理方式,构建可逼近精度目标的m—GM（1,1）预测模型,然后应用BP神经网络对m—GM（1,1）模型的残差进行拟合,对m—GM（1,1）预测模型进行修正。结果表明,灰色神经网络组合模型的精度（｜Q｜=0．0045）比单一的1．7-GM（1,1）模型（｜Q｜=4．18）和传统的单一GM（1,1）模型精度（｜Q｜=9．36）提高许多。预测2005年后的下一个宿州市春季严重干旱发生年份为2009年,可以作为预报当地春季干旱时的参考,并结合其他方法作进一步预测,为当地防灾减灾提供科学依据。     

灰色预测方法在山东省粮食总产量预测中的应用

以1995年~2004年山东省粮食总产量为原始数据,建立GM（1,1）灰色预测模型。对模型进行一次残差序列分析后,经精度检验小误差概率p=0.8889,后验比c=0.4830,模型精度等级达到合格水平,可以用来进行预测。用该模型预测未来3年山东省粮食总产量分别为3335.735万t、3247.150万t和3161.735万t,粮食产量有逐年下降的趋势。     

GM(1,1)模型改进技术在咸阳市地下水动态预测中的应用

针对地下水埋深变化离散性程度较大的咸阳市,采用GM（1,1）模型改进技术对其地下水动态进行预测研究,为地下水埋深的准确预测提供支持。以灰色理论GM（1,1）模型为基础,运用滑动平均法对离散性程度较大的原始序列进行改造,使原始数据的变化变得缓慢,再利用改造后的序列建立GM（1,1）^*模型,以咸阳市地下水埋深资料为研究对象,进行地下水动态预测,并与未改进的GM（1,1）模型的预测结果进行比较。咸阳市地下水动态的预测结果显示,该区地下水埋深有逐年减小的趋势,说明该区地下水资源得到了有效的保护与利用。利用2001-2007年的地下水埋深资料建立GM（1,1）^*模型进行预测,相较于实测数据,GM（1,1）^*模型的预测结果科学合理;相较于未改进的GM（1,1）模型的预测结果,改进后的GM（1,1）^*模型具有更高的预测精度和实用性。GM（1,1）模型改进技术的应用,减小了原始序列的离散性程度,提高了预测精度,为地下水动态预测提供一种新思路。     

巢湖泥沙淤积预测与防治

本文建立了巢湖泥沙淤积序列灰色预测模型GM(1,1),率先提出GM(1,1)模型的时段长度选取原则。该模型考虑了流域多年水土流失量增加的趋势,使得模拟的精度比非线性回归模型更高,同时预测变量不依赖于其它随机变量,比非线性回归模型更适合于序列预测。最后本文提出了巢湖泥沙防治途径。     

烟台市人口分析及预测

利用时间序列分析模型和GM(1,1)模型拟合了烟台市人口数量,并对未来4年烟台市人口进行了预测.结果显示,二次滑动平均模型的相对误差波动范围为-0.731%～0.70%,均接近于0,预测精度最高.利用二次滑动平均模型预测未来4年烟台市人口分别为646.395万人、646.445万人、646.495万人和646.545万人,人口有逐年缓慢上升的趋势.     

基于GM(1,1)模型的宁化县油料产量和播种面积预测

依据福建省宁化县1994~2011年油料产量和播种面积数据分别建立GM(1,1)预测模型,经检验模型精度分别为89.13%和91.30%,并用该模型对2012~2022年的油料产量和播种面积进行外推预测。预测结果表明,模型的预测精度较高,在面积和产量预测中有较强的科学性和可行性,符合其灰色特性,适用性好。     

浙江省严重干旱发生年份的GM（1，1）预测模型

传统灰色GM（1，1）模型对稳定序列的中长期预测效果较好，对变化幅度较大的严重干旱年序列的中长期预测效果较差。本文采用中心逼近式灰色GM（1，1）模型，通过调整m值，使模型精度达到要求，从而建立浙江省严重干旱发生年份的GM（1，1）预测模型。拟合结果表明，该方法对预测浙江省下一个严重干旱发生年有一定的参考价值。     

基于遗传算法最小二乘支持向量机的耕地变化预测

针对耕地变化内部规律与模拟方法进行研究,提出最小二乘支持向量机耕地变化预测方法,有效构建耕地变化与耕地变化影响因子之间复杂的非线性关系模型。利用遗传算法全局寻优功能优化最小二乘支持向量机内部参数,提高最小二乘支持向量机耕地变化预测模型精度。利用该模型对江苏无锡市1987－2000年期间耕地变化进行预测,并与多元回归、GM(1,1)、BP网络、支持向量机（SVM）耕地预测模型和实际调查耕地变化数据进行比较分析。预测精度评价结果证实,该方法耕地预测精度远高于多元回归、GM(1,1),BP网络模型,略高于SVM模型,但算法复杂度和计算效率远优于SVM预测模型,是一种有效的耕地变化预测方法。     

基于改进的GM(1,1)模型的辽西地区地下水预测研究

传统灰色动态预测模型GM(1,1)未能考虑各个变量之间的权重,在收敛计算时易出现无收敛解的缺陷,因此引入改进的GM(1,1)模型。该模型引入权重系数对每个变量赋予权重值,从而解决传统模型存在无收敛解的缺陷,并将改进的GM(1,1)模型用于辽西地区地下水预测。结果表明改进的GM(1,1)模型可解决传统模型无收敛解的局限,且在地下水预测中具有较好的精度,可用于辽西地区地下水的预测。研究为辽西地区地下水预测提供参考。     

GM(0,N)灰色预测模型在云南小春作物产量预报中的应用

利用1972-2004年的云南小春作物单产和与其灰关联度最优的10个气象因子时间序列,采用原始序列和残差序列进行GM（0,N）预测建模,对云南小春作物产量趋势进行预测.结果表明：通过残差修正后所建立的云南省小春作物产量预测模型适用于产量趋势预报,通过了小概率统计检验,预报结果有一定的参考价值.     

山西省春玉米生育期干旱特征分析

应用山西省15个气象站点1981-2011年春玉米生育期内逐日气温、降水量资料分别计算不同生育期的相对湿润度指数、降水与作物需水的耦合度,以相对湿润度指数（M）作为春玉米干旱等级评价指标,分析近31a山西省春玉米不同生育期干旱变化特征。结果表明：（1）近31a来,山西春玉米各生育期中,以出苗-拔节期干旱发生频率最高,达86.95%,干旱发生等级以中等以上为主,降水与作物需水的耦合度最小,仅0.41,该生育期缺水最严重;播种-出苗期干旱发生频率达82.47%,干旱发生等级以中等以上为主,北部和中部地区降水与作物需水耦合度分别为0.45和0.41,南部地区降水能满足玉米需水要求;拔节-抽雄期降水与作物需水耦合度为0.69,干旱发生频率为51.51%,干旱发生等级以轻旱为主;抽雄-乳熟期和乳熟-成熟期干旱发生频率较低,为32.58%～43.33%,以轻旱为主,降水与作物需水耦合度在0.95以上,降水基本能满足春玉米的需水要求。(2)从北部至南部,山西春玉米各生育期干旱发生频率基本呈递减趋势,降水与春玉米需水耦合度呈递增趋势。全省播种-出苗期中等以上干旱占各级干旱发生频率的比重均为最高,北部、中部和南部地区分别达86.73%、79.43%和72.88%。     

基于华北地区气象指数SPI干旱时空分析

干旱是全球范围内影响最广的自然灾害,近年来,华北地区几乎每年都有不同程度的干旱发生,旱情持续时间长,影响范围广,作物受旱程度十分严重,甚至出现连年干旱情况,影响较为巨大。依据1998—2017年气象降水资料,计算标准化降水指数（SPI）,采用SPI栅格化处理和时间序列相结合的方法从SPI的年、月时序变化和空间尺度的季节性干旱演变分析了华北地区这20年的干旱时空变化特征。结果表明:（1）华北地区1998—2017年干旱发生频繁,在年与年之间发生干旱的程度和范围有所不同;（2）干旱主要发生在春、夏、秋3个季节,春、夏旱发生频率较高;（3）河南、山西、山东部分地区春旱较为严重,华北地区夏旱面积最广。     

冬小麦干旱指标及干旱预测模型研究

干旱是河北省冬小麦生长期内主要的气象灾害之一。准确监测、预测干旱发生程度, 可以为防灾、减灾、救灾提供科学的决策依据。本研究以位于河北省南部冬小麦区的南宫县为例, 选取1991~2007 年冬小麦全生育期农业气象观测数据及常规气象资料, 基于Jensen 模型得到冬小麦返青~拔节、拔节~抽穗、抽穗~乳熟、乳熟~成熟4 个生育阶段的水分敏感系数; 在减产百分率标准的基础上, 确定了冬小麦返青后4 个生育阶段以相对蒸散表示的轻旱、中旱、重旱、严重干旱4 个等级冬小麦干旱指标值; 并应用回归分析方法, 建立了4 个生育阶段的干旱预测模型。结果表明：考虑冬小麦不同发育阶段对水分的敏感程度, 确定的冬小麦干旱指标值比较客观地反映了干旱程度。建立的干旱预测模型均通过了0.05 的显著性检验。模型的拟合正确率70.8%, 预测正确率75.0%, 平均正确率71.4%;经简化干旱等级, 即轻旱为1 个等级, 中旱、重旱、严重干旱为1 个等级, 则模型的拟合正确率达81.3%, 预测正确率达75.0%, 平均正确率达80.4%, 模型预测结果可信。     

基于SPI指数的白洋淀流域干旱演变特征分析

为探究白洋淀流域在气候变化背景下的干旱时空演变特征,基于1979—2018年0.1°分辨率降水格点数据,采用年尺度和季节尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),结合Mann-Kendall趋势检验法研究了白洋淀流域干旱频次、干旱面积的时空演变特征。结果表明:(1)研究区发生轻旱的频次最高,中旱、重旱、特旱发生的频次依序减少,春季和夏季是干旱频次发生较高的季节,但特旱主要分布在秋季和冬季。(2)研究区年尺度下干旱程度呈不显著减缓趋势,干旱面积略有减少; 春季和夏季干旱程度呈不显著增加趋势,干旱面积略有增加; 秋季和冬季干旱程度呈显著减缓趋势,秋季干旱面积显著减少。(3)轻旱和中旱在整个流域内分布广泛,下游平原区的发生频率高于上游山区,大清河山区的北部和西部以及流域的东南边缘是重旱和特旱的高发地带。综上,白洋淀流域整体呈干旱缓和趋势,但春夏季干旱情况在未来可能会加重。     

基于不同时间尺度的贵州省近50年气象干旱时空演化特征

[目的]基于气候因子分区条件下,分析贵州省不同区域在不同时间尺度下气象干旱的时空演变特征,可为干旱监测和预测、抗洪救灾提供理论依据。[方法]基于贵州省31个气象站点1970—2019年的逐月降水和气温数据,利用主成分分析讨论贵州省降水及气温变化特征,结合SPEI指数研究贵州近50年气象干旱时空演化规律。[结果](1)贵州近50年气温变化由东向西逐渐递增,即西部为气温极端变化和重度变化区、中部和东部为中度变化区、南部和北部边缘为轻度变化区; 贵州省降水变化由西向东逐渐递减,其中西部为极端变化和重度变化区、中部为重度变化区、东部为轻度变化及正常区;(2)贵州省近50年气象干旱强度中度变化区最大、其次是轻度变化区,重度变化区最小; 随着年代的递增及时间尺度增大,气象干旱逐渐增强,并呈现“峰—谷”交替现象,其中1970—1985年及1990—2000年为干旱“低谷”期、1985—1990年及2000—2019年为干旱“峰值”期;(3)贵州近50年逐月干旱频率以中低频为主,主要发生在贵州东部、南部及北部; 轻度变化与中度变化区70s干旱频率最小、变幅最大,10s干旱频率最大、变幅次之,其余年代干旱频率变化相对较小。[结论]气象干旱具有显著的时间尺度特征,干旱的时空演化是气候变化、流域地表及人类活动时空耦合的结果。     

苗期干旱胁迫及复水对春玉米叶片光能利用特性及抗氧化酶活性的影响

通过盆栽进行春玉米控水试验,设置3个控水水平(正常供水、中度干旱、重度干旱)、2个水分控制时段(干旱、复水),研究苗期不同程度干旱胁迫及复水对春玉米叶片光响应曲线、CO2响应曲线及曲线拟合参数和抗氧化酶活性的影响。结果表明:干旱胁迫条件下春玉米叶片对光辐射的利用能力下降,随着干旱胁迫程度增加,叶片最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(Jmax)、最大羧化速率(VCmax)均显著下降,而光补偿点(LCP)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著升高。复水后,前期中度干旱处理条件下玉米叶片Pnmax、AQY、LSP、Jmax、VCmax均高于一直正常供水水平和中度干旱水平;而前期重度干旱处理的上述各参数(Jmax、VCmax除外)均未达到一直正常供水水平,但高于重度干旱水平。SOD、POD和CAT活性均有所下降,但仍高于一直正常供水水平和干旱水平,而重度干旱后复水则下降幅度较小。苗期中度干旱锻炼具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,复水后其膜容易修复,使叶片光合效率产生超补偿效应,而重度干旱后复水其膜修复滞缓,使光合效率产生部分补偿效应。因此,在西北旱区春玉米生产实践中,如果进行抗旱锻炼,应限制在中度干旱水平,避免重度干旱。     

关中地区降水特征及其对旱涝灾害的影响

为了减少关中地区降水引发的旱涝灾害带来的损失,基于关中地区各市站30~60a的降水量数据,运用数理统计并结合Mann-Kendall突变检验法对该地区降水量的Z指数进行了分析,就关中地区降水对旱涝灾害的影响做了研究。结果表明:(1)关中地区降水量相对比较丰富,但极差较大,易出现旱涝灾害,旱涝发生的总年份占研究序列的41.33%。其年内旱涝程度的分布与年际基本一致,但各地区分布又不尽相同。(2)关中地区冬春季Z指数朝着干旱化的趋势发展,且春旱更严重;夏秋季旱涝灾害均易发生且频繁,为主要的防灾期。(3)关中地区的旱涝变化交替出现,但总体趋势正在向着偏旱的趋势发展。该研究为关中地区旱涝灾害的防治提供了一定的科学依据。     

基于相对湿润度指数的西南地区季节性干旱时空分布特征

西南地区是中国重要农业生产区,季节性干旱是该区域最主要的农业气象灾害,研究季节性干旱时空分布特征对西南地区防旱减灾具有重要意义。该文收集西南地区4个省(市)共97个代表气象站50a(1959年-2008年)的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,选用国家标准中相对湿润度指数(M)作为干旱指标,以年、季为时间尺度,研究西南地区干旱频率和强度的空间分布特征,并分析近50a干旱强度和发生范围的年际变化规律。结果表明:西南地区年尺度干旱频率呈西部高,东部低的带状分布,高发区位于川西高原、川西南山地、云南西北部和中北部的山地、高原及河谷地带,发生频率在3年2遇以上;年干旱强度以中旱以上为主。不同季节干旱频率差异大:冬旱发生频率最高,春旱次之,秋旱较低,夏旱最低;干旱强度方面,冬旱强度最大,春旱次之,秋旱较小,夏旱最小;总体而言,干旱发生频率高的地方干旱强度也大。从年际变化看,西南地区总体上略有变湿的趋势,年干旱强度明显减弱,其中春旱、秋旱有减轻趋势,夏旱和冬旱有所增强;但近10a,年干旱强度增大明显,夏旱、秋旱、冬旱也明显上升,这与西南地区近几年干旱频繁发生相吻合。     

基于SPEI指数分析河西走廊气象干旱时空变化特征

利用河西走廊1965-2017年21个气象站点逐日气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算不同时间尺度的SPEI,分析河西走廊气象干旱的变化趋势、发生频率和持续时间等时空变化特征。结果表明：（1）近53a来河西走廊月、季、年尺度SPEI均呈显著上升趋势,即干旱有显著减弱趋势,但个别站点干旱持续时间较长,其中武威站在2013年持续时长达到11个月;（2）河西走廊四季均存在变湿趋势,且冬季变湿显著,其中春、夏、秋季干旱呈不稳定变化,而冬季在1989年前后发生突变,由干旱向湿润突变;（3）河西走廊干旱的空间分布具有明显的区域特征,干旱区域主要集中在西北部,湿润区域主要集中在南部;（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律具有一致性,轻中旱发生频率远高于重特旱,且年、季尺度重特旱发生相对高频区空间分布特征与轻中旱正好相反。总之,近53a来河西走廊干旱呈减弱趋势,有利于当地的农业生产开展和生态环境改善,但该区域气候变化较复杂,需要注意局部干旱情况。