一種長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法，具體的說(shuō)是一種可以將長(zhǎng) 江中下游汛期降水進(jìn)行時(shí)間尺度分離，并對(duì)不同時(shí)間尺度的汛期降水分別預(yù)測(cè)，進(jìn)而得到 長(zhǎng)江中下游汛期降水預(yù)測(cè)值的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)江中下游的汛期主要是指每年的6-7月份，由于在這段時(shí)期，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 強(qiáng)度大，故長(zhǎng)江中下游地區(qū)經(jīng)常發(fā)生洪澇災(zāi)害，如近代發(fā)生的最著名的幾次洪澇災(zāi)害分別 發(fā)生在1954、1991、1998和1999年，給長(zhǎng)江中下游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和人民財(cái)產(chǎn)安全造成了極大 的損失。因此，長(zhǎng)江中下游汛期降水預(yù)測(cè)是每年中國(guó)氣候汛期預(yù)測(cè)重點(diǎn)內(nèi)容。
[0003] 由于亞洲季風(fēng)區(qū)是全球季風(fēng)區(qū)中年際變率最強(qiáng)的區(qū)域，東亞季風(fēng)的年際變率大小 可達(dá)到季節(jié)變率的量級(jí)。受此影響，長(zhǎng)江中下游汛期降水具有很強(qiáng)的年際變率，其中，準(zhǔn)兩 年振蕩（TB0)和準(zhǔn)四年振蕩特征最為明顯。除了具有年際變化特征外，年代際也是長(zhǎng)江中 下游汛期降水變化的一個(gè)非常重要的時(shí)間尺度，其中最明顯的一次年代際變化發(fā)生在上世 紀(jì)70年代末以后。由于東亞夏季風(fēng)由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱，導(dǎo)致我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水增多，而華北 降水減少，呈現(xiàn)出顯著的"南澇北旱"變化趨勢(shì)，使得長(zhǎng)江中下游地區(qū)由少雨階段進(jìn)入多雨 階段。
[0004] 導(dǎo)致長(zhǎng)江中下游汛期降水變化的物理因子是多方面的，如東亞夏季風(fēng)、ENS0循環(huán)、 西太平洋暖池?zé)崃顩r、青藏高原積雪、極區(qū)海冰、太陽(yáng)活動(dòng)等。在這些因子中，影響長(zhǎng)江 中下游汛期降水年際和年代際變化的因子是不同的。長(zhǎng)江中下游汛期降水的變化是年代 際變化因子和年際變化因子共同作用的結(jié)果。但由于這些因子與大氣之間存在復(fù)雜的相互 作用，且對(duì)長(zhǎng)江中下游汛期降水變化具有不同的影響，使得準(zhǔn)確預(yù)測(cè)長(zhǎng)江中下游汛期降水 的難度非常大。趙振國(guó)等人對(duì)長(zhǎng)江中下游15個(gè)旱澇年的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)技巧進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)只有 53%的年份能夠成功。而長(zhǎng)江中下游汛期降水預(yù)測(cè)水平偏低的重要原因之一在于長(zhǎng)江中下 游汛期降水的年際和年代際變化預(yù)測(cè)信號(hào)有的時(shí)候并不一致。平凡等指出，要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)長(zhǎng) 江中下游汛期降水變化，必須將年代際和年際變化這兩種時(shí)間尺度進(jìn)行分離。
[0005] 因此，設(shè)計(jì)一種既考慮年際預(yù)測(cè)信號(hào)，又考慮年代際預(yù)測(cè)信號(hào)，并能對(duì)不同時(shí)間尺 度的長(zhǎng)江中下游汛期降水進(jìn)行預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型，是一件非常具有實(shí)用價(jià)值的研宄內(nèi) 容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種可將長(zhǎng)江中下游汛期降水進(jìn)行時(shí)間尺度分離預(yù)測(cè)的新方法，該 方法既考慮長(zhǎng)江中下游汛期降水的年際預(yù)測(cè)信號(hào)，又考慮它的年代際預(yù)測(cè)信號(hào)，可對(duì)不同 時(shí)間尺度的長(zhǎng)江中下游汛期降水分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，避免年際和年代際預(yù)測(cè)信號(hào)的不一致對(duì)預(yù) 測(cè)效果的影響，達(dá)到提高長(zhǎng)江中下游汛期降水的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的目的。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 步驟1 :采用諧波分析的方法對(duì)長(zhǎng)江中下游汛期降水（R0)進(jìn)行年際和年代際時(shí)間尺度 分離。具體方法是將R0時(shí)間序列進(jìn)行傅立葉變換，將周期2年<T〈8年的波歸為年際分量 (RA)，將周期8年<T〈30年的分量作為年代際分量（RD1)，將周期多30年的分量作為年代 際分量（RD2); 步驟2 :采用相關(guān)分析的方法，在全球范圍內(nèi)尋找與RA、RD1、RD2相關(guān)的物理因子作為 預(yù)測(cè)因子。選取預(yù)測(cè)因子的標(biāo)準(zhǔn)：一是相關(guān)系數(shù)要通過(guò)信度為0.05的顯著性檢驗(yàn)，二是要 具有明確的物理意義； 步驟3 :采用線性回歸的方法，針對(duì)RA、RD1和RD2分別建立不同的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型。最 后，將預(yù)測(cè)的RA、RD1和RD2相加，即得到預(yù)測(cè)的R0; 在步驟1中對(duì)R0進(jìn)行時(shí)間尺度分離時(shí)，為避免邊界的影響，對(duì)1951-2012年的R0進(jìn)行 傅立葉變換分解出RA、RD1和RD2,但只截取1966-2000年共35年的RA、RD1和RD2進(jìn)行預(yù) 測(cè)因子篩選和建模； 在步驟2篩選預(yù)測(cè)因子的過(guò)程中，由于預(yù)測(cè)量與預(yù)測(cè)因子的相關(guān)性隨月變化而變化， 甚至在同一季節(jié)內(nèi)有相反的變化，因此采用月平均資料而不是季節(jié)資料進(jìn)行預(yù)測(cè)因子篩 選； 在步驟3中根據(jù)步驟2篩選的預(yù)測(cè)因子，利用多元線性回歸的方法和1966-2000年的 資料分別對(duì)RA、RD1和RD2建立預(yù)測(cè)模型，R0由以下公式得出：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)新方法，其特征在于它包括步驟： 步驟1 :采用諧波分析的方法對(duì)長(zhǎng)江中下游汛期降水（R0)進(jìn)行年際和年代際時(shí)間尺度 分離，具體方法是將R0時(shí)間序列進(jìn)行傅立葉變換，將周期2年<T〈8年的波歸為年際分量 (RA)，將周期8年<T〈30年的分量作為年代際分量（RD1)，將周期多30年的分量作為年代 際分量（RD2); 步驟2 :采用相關(guān)分析的方法，在全球范圍內(nèi)尋找與RA、RD1、RD2相關(guān)的物理因子作為 預(yù)測(cè)因子，選取預(yù)測(cè)因子的標(biāo)準(zhǔn)：一是相關(guān)系數(shù)要通過(guò)信度為0.05的顯著性檢驗(yàn)，二是要 具有明確的物理意義； 步驟3 :采用線性回歸的方法，針對(duì)RA、RD1和RD2分別建立不同的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型，最 后，將預(yù)測(cè)的RA、RD1和RD2相加，即得到預(yù)測(cè)的RO。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)新方法，其特征在于： 在步驟1中對(duì)RO進(jìn)行時(shí)間尺度分離時(shí)，為避免邊界的影響，對(duì)1951-2012年的RO進(jìn)行傅立 葉變換分解出RA、RD1和RD2,但只截取1966-2000年共35年的RA、RD1和RD2進(jìn)行預(yù)測(cè)因 子篩選和建模。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)新方法，其特征在于：在步 驟2篩選預(yù)測(cè)因子的過(guò)程中，由于預(yù)測(cè)量與預(yù)測(cè)因子的相關(guān)性隨月變化而變化，甚至在同 一季節(jié)內(nèi)有相反的變化，因此采用月平均資料而不是季節(jié)資料進(jìn)行預(yù)測(cè)因子篩選。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)新方法，其特征在于： 在步驟3中根據(jù)步驟2篩選的預(yù)測(cè)因子，利用多元線性回歸的方法和1966-2000年的資料 分別對(duì)RA、RD1和RD2建立預(yù)測(cè)模型，RO由以下公式得出：
其中f為長(zhǎng)江中下游汛期降水的多年平均值，這里取 1951-2012年平均值。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種長(zhǎng)江中下游汛期降水的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)新方法，具體步驟為：1.采用諧波分析的方法對(duì)長(zhǎng)江中下游汛期降水進(jìn)行年際和年代際時(shí)間尺度分離，分離成周期2年≤T<8年的年際分量（RA）、周期8年≤T<30年的年代際分量RD1和周期≥30年的年代際分量RD2；2.采用相關(guān)分析的方法，在全球范圍內(nèi)尋找與RA、RD1、RD2相關(guān)的物理因子作為預(yù)測(cè)因子；3.采用線性回歸的方法，針對(duì)RA、RD1和RD2分別建立不同的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型，并將預(yù)測(cè)的RA、RD1和RD2相加得到預(yù)測(cè)的長(zhǎng)江中下游汛期降水。本發(fā)明可對(duì)不同時(shí)間尺度的長(zhǎng)江中下游汛期降水分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，避免年際和年代際預(yù)測(cè)信號(hào)的不一致對(duì)預(yù)測(cè)效果的影響，對(duì)長(zhǎng)江中下游汛期降水具有較好的預(yù)測(cè)效果。
【IPC分類】G06Q10-02
【公開號(hào)】CN104809508
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510231779
【發(fā)明人】胡軼佳, 朱益民, 鐘中, 哈瑤, 孫源, 季亮
【申請(qǐng)人】胡軼佳, 朱益民, 鐘中, 哈瑤, 孫源, 季亮
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日