两种典型气象干旱指数的不确定性分析 ——以黑河流域为例

发布时间：2022-01-09 14:35

　　近年来,全球极端气候频发,干旱问题十分突出。干旱指数是进行干旱研究的有效工具;为了将复杂的干旱过程概念化和抽象化,干旱指数通常采用一些数学方程和参数来描述、评估实际的干旱过程和干旱特征。在干旱指数确定的过程中,往往受到方法、数据等方面的限制,使得干旱评估结果具有一定的不确定性。本文以黑河流域为研究区,基于标准化降水指数（SPI）和标准化降水蒸散指数（SPEI）,选取干旱强度、干旱峰值、干旱最大持续时间和总持续时间四个干旱特征变量,分别从模型结构、参数估计、输入数据三个方面分析其不确定性对干旱指数以及对干旱评估结果的影响。文中选取4个三参数概率分布模型和5个两参数概率分布模型计算SPI,5个三参数分布概率模型和4个两参数概率分布模型计算SPEI,以此讨论模型结构引起的不确定性;采用最大似然参数估计法并基于正态性假设,通过随机生成参数的方法来量化参数估计的不确定性;使用非参数Bootstrap重采样法量化数据采样的不确定性,并研究不同序列长度对干旱指数及干旱评估的影响。研究结果如下:（1）概率分布拟合优度对干旱评估结果的可靠性具有重要影响;整体上来看,三参数概率分布模型拟合效果比两参数模型... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

黑河流域位置图

11纪频繁，特别是2001年，出现了近60年最严重的秋、冬、春三季连旱，甚至引发了沙尘暴的发生（曹玲等，2003）。干旱问题不仅导致当地生态环境过于脆弱，同时也限制了当地经济社会的发展。黑河流域中游走廊平原是发展农业的理想产区，而河西走廊在大地形边缘下沉气流和亚洲东岸西北气流控制下，是世界上同纬度最干旱的地区之一，流域来水期滞后灌溉期2~3个月，每年4~6月是农作物需水高峰期，却正是黑河的枯水期，致使夏灌“卡脖子”旱的矛盾十分突出，造成该区主要作物—春小麦的生产量大幅度下降。2.2数据资料本文选用流域内9个国家级气象站点作为研究站，具体包括：位于流域上游的托勒站、野牛沟站、祁连站，位于中游的山丹站、张掖站、酒泉站、高台站和鼎新站，以及位于流域下游的额济纳旗站。为保证数据的完整性，选用9个气象站点1960~2015年的降水数据和气温数据，数据来源于中国气象数据网（http://data.cma.cn/）。流域站点位置见图2-2，流域各站点地理位置信息见表2-1。图2-2黑河流域各气象站点分布图

12表2-1黑河流域气象站基本信息站点名称纬度经度海拔(m)数据资料起止时间(年)托勒38°48′98°25′3367.01960~2015野牛沟38°25′99°35′13320.01960~2015祁连38°11′100°15′2787.41960~2015山丹38°48′101°05′1765.51960~2015张掖39°05′100°17′1461.11960~2015酒泉39°46′98°29′1477.21960~2015高台39°22′99°50′1332.21960~2015鼎新40°18′99°31′1177.41960~2015额济纳旗41°57′101°04′940.51960~2015为了更直观的表示黑河流域近年来气候变化的特征，图2-3绘制了1960-2015年黑河流域年降水量和年平均气温的时间序列变化图。从图中可以看出流域年降水量和年平均气温均存在不同程度的上升趋势，相比之下，年平均气温的上升趋势更明显。这与刘浏等（2017）的研究结果一致，刘浏等（2017）研究表明黑河流域1960-2012年间年降水和年平均气温都具有显著上升趋势，其中年降水上升速率为3.8mm·（10a）－1，年平均气温上升速率为0.3℃·（10a）－1。图2-31960-2015年黑河流域年降水量和年平均气温图

【参考文献】：
期刊论文
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[5]基于SPEI和SPI指数的青海省东部农业区春夏气象干旱特征的评估[J]. 唐敏,张勃,张耀宗,王国强,马彬,贾艳青.  自然资源学报. 2017(06)
[6]基于游程理论和Copula函数的干旱特征分析及应用[J]. 王晓峰,张园,冯晓明,冯玉,薛亚永,潘乃青.  农业工程学报. 2017(10)
[7]近53 a黑河流域水文气象要素时空演变特征[J]. 刘浏,刘丽丽,索滢.  干旱区研究. 2017(03)
[8]基于PDSI和SPI的黑河上游干旱特征对比分析[J]. 杨礼箫,曾晟轩,蒋忆文,顾娟,贺缠生.  水土保持研究. 2017(02)
[9]基于Bootstrap法的水文模型参数不确定分析——以伊通河流域为例[J]. 宋文博,卢文喜,董海彪,张正,肖传宁.  中国农村水利水电. 2016(10)
[10]基于站点降雨量最优拟合函数的SPI指数计算[J]. 吴绍飞,张翔,王俊钗,刘建峰,潘国艳.  干旱区地理. 2016(03)

博士论文
[1]新疆区域性极端干旱事件及其数值模拟和预测研究[D]. 石彦军.兰州大学 2014

硕士论文
[1]基于标准化降水指数的内蒙古地区干旱特征分析[D]. 杨舒畅.南京信息工程大学 2017
[2]基于标准化降水蒸发指数的中国区域干旱化特征分析[D]. 庄少伟.兰州大学 2013



本文编号：3578901