干旱致灾临界状态辨识及汉江上游未来气候情景下干旱预测研究

发布时间：2020-04-10 09:20

【摘要】：干旱灾害是一种对人类社会经济影响巨大的自然灾害。干旱的发生发展是一个渐进的蠕变过程,干旱的发展很难被识别,由旱至灾的过程存在一个临界状态,临界态的辨识对干旱预测预警具有重要意义。未来干旱灾害的发生与气候变化紧密相关,特别是对于气候敏感的区域,气候变化的影响更加显著,论文在对干旱致灾状态识别的基础上,结合未来气候变化,开展汉江石泉以上流域干旱预测研究,为该区域旱灾防治提供科学依据。结合国内外对干旱灾害的定义和对干旱指标的理解,综合考虑降水、径流、蒸发和土壤含水量的影响,选取能够反映干旱持续时间、严重程度和极值特征的多个指标,确定潜在干旱样本,并采用主成分分析对这多个指标进行降维处理,去除因指标相关性而产生的冗余信息,生成互不相关的低维综合指标,以更加客观的反映干旱的特征属性。结合历史旱灾记录,基于支持向量机寻求最优分类平面,对包含低维综合指标的潜在干旱样本是否致灾进行分类,由此确定的分类平面即是唯象意义上的干旱致灾临界面,它可以更加直观的揭示干旱的发展过程和趋势,便于在干旱预警中推广应用。文中分别采用SDSM和SVR两种统计降尺度方法对气候变化下的研究区域气象要素进行预测。通过1986~2015年NECP再分析资料和研究区域内9个雨量站和5个蒸发站的实际观测数据,结合主成分分析方法,建立了日降水量PCA-SDSM模型和日蒸发量PCA-SVR模型。根据1986~2015年实测资料对模型进行了率定和验证,将建立好的PCA-SDSM模型和PCA-SVR模型应用到RCP4.5排放情景下CanESM2气候模式中,分别预测了未来气候变化下2021-2040研究区域的日降水量和蒸发量。基于新安江模型建立了研究区域的水文模型,结合2009~2015年降水、蒸发和径流实测数据,采用SCE-UA算法对新安江模型的参数进行了优化率定与验证。将未来气候情景下的日降水量和蒸发量输入到新安江模型中,得到了研究区域未来径流变化情况。通过潜在干旱样本选样方法,利用已建立的干旱致灾临界方程,对研究区域未来发生干旱情况进行了预测和分析。
【图文】：

-1技术路线图

置和气候条件流域石泉以上区域作为本文研究区域，石泉以上流域位于 106°08′-108°52′之间，流域东西全长 230km，南，占汉江干流总长的 15%，控制流域面积 23821km2，流域地势由西部向东逐渐降低，西部为秦巴山地，高程为山地和丘陵；干流两岸高山林立，水流急且水量大，带季风气候，四季分明，降水季节分布明显，冬季和春季，，年降水量 800~1000mm，汛期降水约占全年降水量 72极端最高气温多出现在夏季，约 38℃-41℃。流域气候发生，受大陆性气团和蒙古高压气团影响，冬季降水量洋副热带气团和蒙古低压气团影响，降水集中，局部伴随寒潮、霜冻、浮沉等灾害性天气发生。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P426.616;P456

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本文编号：2622051