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1.
基于Copulas函数的二维干旱变量联合分布 总被引：1，自引：1，他引：0
通过构建干旱变量的联合分布揭示干旱演变规律,可作为干旱分析的重要手段。基于8种单参数族的Copulas函数进行新疆乌鲁木齐和石河子气象站二维干旱变量的联合分布。经拟合优度评价:Frank Copula对干旱历时和干旱烈度、干旱历时和烈度峰值的拟合度最好;Clayton Copula对于干旱烈度和烈度峰值的拟合效果最好。二维变量联合超越概率值随单变量值的减小而增大;单变量的重现期介于二维变量联合重现期与同现重现期之间。表明Copulas函数能够描述二维干旱特征变量的联合分布。 相似文献
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以甘肃省陇西站月降水资料为例,应用9种3维Archimedean Copulas函数构造了干旱历时、干旱烈度和烈度峰值的联合概率分布,并进行了多变量的拟合优度评价,利用优选出的3维非对称型M12 Copula函数,计算联合分布的重现期以及不同组合下的条件概率与条件重现期。结果表明,M12Copula函数可以描述干旱历时、干旱烈度和烈度峰值间的联合分布。由于Copula函数能够用来构建不同边缘分布的联合分布,可以获得变量间不同组合下的重现期,因而能够更全面客观地反映干旱的特征,是描述干旱多变量分布的一种有效途径。 相似文献
3.
根据多年逐日降水资料,采用第95个百分位值作为极端降水阈值,利用Archimedean Copula函数构建极端降水量和年最大日降水量(P95,Pmax)、极端降水强度和年最大日降水量(I95,Pmax)、极端降水量和极端降水贡献率(P95,R95)之间的二维联合分布函数。以高邮站1968—2020年日降水资料为研究对象,进行实例分析。Frank Copula能较好地描述(P95,Pmax)、(I95,Pmax)之间的联合分布,Clayton Copula函数能较好地描述(P95,R95)之间的联合分布。相比于联合重现期和同现重现期,Kendall重现期能更准确地反映给定重现期情况下多变量极端降水要素的概率。 相似文献
4.
椭圆型Copulas函数在西安站干旱特征分析中的应用 总被引：5，自引：1，他引：4
本文研究了干旱发生的联合概率、条件概率和重现期等干旱特征.以陕西省西安站月降水为例,应用Meta-Gaussian Copula和Student t Copula构造了干旱历时、干旱烈度和烈度峰值的联合概率分布,并进行了多变量分布拟合优质评价及拟合检验,在此基础上计算了联合分布的重现期以及2变量和3变量情形下的条件概率与条件重现期.研究表明,Meta-Gaussian Copula可以描述干旱历时、干旱烈度和烈度峰值三者的联合分布.由于多元联合分布可以考虑到多个变量之间的不同组合,能够求得不同干旱历时、干旱烈度或烈度峰值下的条件概率和条件重现期,因而能够更加全面客观地反映干旱的特征. 相似文献
5.
单变量水文统计中一些广为接受的概念在多变量环境下尚缺乏深入分析,也易被误解,如N年内重现期大于等于T的多变量事件发生的次数与N/T的关系。实践中,多变量联合重现期与其边缘分布变量重现期的一些经验关系被发现并通过了案例验证分析,但缺乏解释和推导。基于GH Copula推导了双变量联合重现期与边缘分布变量重现期的关系以及双变量事件发生次数与其重现期、变量相关程度间的定量关系。以昆明56年的逐月SPI(Standardized Precipitation Index)和SRI(Standardized Runoff Index)识别了干旱事件,采用GH Copula构建了干旱历时和烈度的联合分布函数,验证了双变量联合重现期与边缘分布变量重现期的关系以及多变量事件发生次数与其重现期的定量关系。表明不宜以“and”第1重现期是否接近于比该干旱事件的旱情更重的干旱发生的平均时间间隔来说明干旱特征值重现期分析的合理性。变量的相关性不强时,需谨慎采用边缘分布变量重现期的较大值近似代替“and”事件的第1重现期。 相似文献
6.
基于Copula函数原理,利用武江流域实测水文资料,以广义GDP为洪峰洪量边缘分布,构建了流域组合变量Copula概率分布模型,分析了洪峰与洪量、洪量与洪水历时、洪峰与洪水历时的联合概率分布,绘制各种变量组合下的联合分布图及重现期等值线图,并比较了同重现期条件下,洪水单变量设计值与多维联合设计值的区别。结果表明:广义GDP分布能很好的描述洪峰、洪量边缘分布,而基于广义GDP分布和指数分布构建的两变量Copula联合概率分布模型不限定变量的边缘分布,对各种类型的水文变量联合分布拟合效果较好;能全面反映洪水各特征属性不同等级下的联合发生频率,对同一频率下联合分布推求的洪水设计值比单变量设计值偏于安全。基于Copula函数的组合变量概率分布模型描述洪峰流量、洪量、洪水历时等特征的联合分布,较为全面地反映组合特征的洪水发生的概率和重现期,进一步反映洪水风险。 相似文献
7.
Copula函数是一种灵活构造多变量联合分布和处理多变量问题的有效工具,在水文水资源领域应用广泛;随着研究的广度和深度不断推进,显示出其良好的适用性和不可替代的优越性。重点综述了近10年来Copula函数在水文事件多变量频率分析、水文事件遭遇组合分析、水文随机模拟、水文模型与预报以及其他问题中的最新应用研究进展与不足。从应用条件、参数估计、不对称性、拟合优选、尾部特性、多变量重现期选取、成果抽样误差等方面阐述了Copula函数应用需要注意的问题。展望了未来Copula函数在水文水资源领域应用中的研究重点和发展方向,为今后的研究提供借鉴和参考。 相似文献
8.
极端洪水事件的频率分析往往局限于单个站点,当研究区域内包含多个水文站点时,单变量频率分析方法,会导致低估或高估洪灾风险率。因此,需要进行区域频率分析。传统区域重现期计算方法,同一重现期对应多种设计洪水组合,而基于Kendall分布函数的重现期计算方法(KRP)有效的解决了这一问题。故本文引入三维非对称Copula分布函数拟合区域内各个站点年最大流量的相关关系,利用半参数法估计Copula函数的参数,并采用KRP推求区域洪水发生的重现期。结果表明:区域发生T年一遇的洪水概率远远大于单个站点发生T年一遇的洪水概率;KRP克服了实测序列较短的问题,且能准确估算洪水重现期。本研究为防洪部门制定防洪措施提供一定的科学依据。 相似文献
9.
干旱持续时间久、影响范围大,时空连续性是干旱的基本特征,以往研究大多考虑单变量或双变量。通过给定阈值识别干旱斑块和判断两相邻时间干旱的连续性,提出了时空连续的干旱事件三维识别方法,用干旱历时、干旱面积、干旱烈度、干旱强度和干旱中心位置5个特征变量对一场干旱事件进行度量;提出了基于Copula函数的干旱历时-面积-烈度三变量频率分析方法。以中国西南地区为例,采用SPI(Standard Precipitation Index)干旱指标识别了近52年发生历时等于或大于3个月的干旱事件,一共78场,其中2009年8月至2010年6月最严重干旱事件的重现期为94年一遇。通过比较概率分布函数和Copula函数,表明在干旱频率分析时需要考虑干旱历时、面积、烈度3个特征变量。 相似文献
10.
基于宜昌站1951～2014年的实测月径流资料,选用标准化径流指数(SSI),运用游程理论识别干旱,应用Copula函数构建干旱特征变量间的多维联合概率分布,进而对宜昌站的干旱特征进行分析。结果表明:(1)宜昌在1950～1980年代,干旱次数呈现交替变化,自1990年代以来,特别是进入21世纪后,宜昌干旱事件增多、持续时间增大、干旱烈度和峰值增高,干旱情势有加重的趋势;(2)Copula函数可很好地描述宜昌地区干旱特征变量间的联合概率分布,多变量的联合重现期和同现重现期可分别作为实际单变量重现期区间估计的下限和上限,用以评估宜昌地区不同干旱变量值所代表的干旱事件发生的频率;(3)宜昌站近60年出现两次严重的干旱事件,一次发生于1978年9月～1979年7月,该事件的干旱历时和干旱烈度均达到了历史极值,这两个变量的联合重现期约为32a,同现重现期约为110a;该事件的干旱历时、干旱烈度和烈度峰值三个变量的联合重现期为9a,同现重现期约为115a。另一次干旱事件发生于2006年6月～12月,其烈度峰值达到了历史极值,其重现期接近90a;该次事件的干旱历时、干旱烈度和烈度峰值三者的联合重现期只有13a左右,同现重现期则超过了231a。 相似文献
11.
内蒙古中西部地区土壤水分对沙尘暴的贡献 总被引：2，自引：0，他引：2
以2001年4月至2002年6月内蒙中部地区逐时观测的土壤水分资料为基础，论证了该区日土壤水分和日平均风速的变化规律，统计分析了日平均风速与土壤水分对沙尘暴的成生综合贡献。得出的主要结论是：①该地区沙尘暴发生时日平均风速的最小值是3．5m／s。如果日平均风速大于8．0m／s，预示着有沙尘暴的发生。②在平均风速大于3.5m／s的条件下，观测样本中18．4％日数发生沙尘暴，而81．6％日数没有发生。说明大风的天气条件不应当被视其为沙尘暴的唯一重要的因子。③在同一地点、同样的风力条件下，在沙尘暴发生时，日平均风速与日平均土壤水分呈明显的反相关变化；而它们的反相关关系不明显时，沙尘暴就很少发生。 相似文献
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以2001年4月至2002年 6月内蒙中部地区逐时观测的土壤水分资料为基础，论证了该区日土壤水分和日平均风速的变化规律，统计分析了日平均风速与土壤水分对沙尘暴的成生综合贡献。得出的主要结论是：①该地区沙尘暴发生时日平均风速的最小值是 3．5 m／s。如果日平均风速大于 8．0 m／s，预示着有沙尘暴的发生。②在平均风速大于 3．5 m／s的条件下，观测样本中 18．4％日数发生沙尘暴，而81．6％日数没有发生。说明大风的天气条件不应当被视其为沙尘暴的唯一重要的因子。③在同一地点、同样的风力条件下，在沙尘暴发生时，日平均风速与日平均土壤水分呈明显的反相关变化；而它们的反相关关系不明显时，沙尘暴就很少发生。 相似文献
13.
苏干湖沉积物粒度组成记录尘暴事件的初步研究* 总被引：6，自引：13，他引：6
文章通过分析苏干湖表层沉积物、流域表层沉积物、大气降尘以及湖泊冰面囚固碎屑颗粒等的粒度组成,比较了流域地表沉积与湖泊沉积物粒度组成的差异和苏干湖表层沉积粒度组成的空间变化。初步认为苏干湖沉积物粗颗粒组分(>63μm)主要由风力搬运入湖,>63μm组分的含量可以用来指示研究区尘暴事件的演化。结合湖泊沉积岩芯纹层计数年龄,重建的1000年来尘暴演化历史显示,在1210A.D.之前尘暴事件较弱,且变化幅度较小;1210A.D.以来则表现出高频率或者高强度,其中13世纪上半叶以及17世纪的高值段与东部降尘变化历史一致。就气候变化的特征时段(中世纪暖期、小冰期等)而言,尘暴事件主要与气候变冷情况下较强的盛行风场有关;而极端干旱区有效湿度的增加可能有利于地表粉尘的释放,助长了尘暴事件的发生。 相似文献
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使用珠海市1984—2015年R1h-R6h、R1h-R12h、R1h-R24h3个历时暴雨组合推算排水排涝两级标准衔接的设计暴雨水平。应用阿基米德极值Copula与Kendall分布函数构建不同历时暴雨组合的联合概率分布模式。分析各历时暴雨组合的遭遇概率、"或"重现期、"且"重现期和二次重现期,以出现最大可能概率的方法推算各组合的设计暴雨值。结果表明:二次重现期所对应的累积频率更准确地代表了特定设计频率情况下不同历时暴雨组合的风险率;重现期分别为2年、3年、5年、10年、20年、50年、100年推算的二次重现期设计值介于"或"重现期和"且"重现期设计值之间,小于相应的边缘分布重现期设计值,R1h-R6 h组合推算的设计值相对误差为3.1%~7.1%;R1h-R12h组合推算的设计值相对误差为3.3%~9.3%;R1 h-R24 h组合推算的设计值相对误差为3.9%~12.0%。二次重现期推算的不同历时暴雨组合的设计暴雨分位值为内涝工程的风险管理和管渠尺寸提供了优选标准和设计参考。 相似文献
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Losses resulting from winter storms contribute a significant part to the overall losses among all natural hazards in most
mid-latitude European countries. A realistic assessment of storm risk is therefore essential for prevention and coping measures.
The paper presents a framework for probabilistic storm risk assessment for residential buildings which is exemplarily performed
for Germany. Two different approaches are described, and results are presented. The hazard-based approach brings together
hazard, vulnerability and building assets to calculate risk curves for each community. The storm-based approach uses loss
information from past storm events to calculate statistical return periods of severe storms. As a result, a return period
of 83 years to the most severe storm series in 1990 is calculated. Average annual losses of €170 million to residential buildings
are calculated for all over Germany. The study demonstrates how the approaches complement each other and how validation is
performed. 相似文献
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北京2002年3月20～21日尘暴过程的降尘量与降尘粒度特征 总被引：27，自引：3，他引：24
本文对2002年3月20～21日发生在北京地区的一次尘暴过程进行了降尘量和降尘粒度的研究。通过对分时段监测取得的13组降尘样品进行降尘量和粒度测定,结合风速变化情况,可将本次尘暴分为尘暴前期和尘暴后期两个过程。降尘量和粒度参数值在尘暴前期和后期都呈现不同特征。结论认为,风速是降尘量变化的重要因素。当风速进一步增大时,降尘量反而有所下降。说明北京地区尘暴降尘量除受本地风速影响外,还与粉尘浓度等特征有关。尘暴降尘的粒度基本呈双峰态分布。本次尘暴初始降尘主要为细粒径颗粒,尘暴前期降尘粒径随风速而变化,尘暴后期降尘粒径基本维持在5～6之间 相似文献
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In this research, the frequency of dust storms was prepared at 87 synoptic stations for the period of 1987–2013. These data were classified by means of Fuzzy c-means clustering algorithm. Satellite images of MODIS and brightness temperature index were also used for detection and tracking dust storm of 30 Jun 4 July 2008. The results indicated that Iran is classified in five clusters by the dust-storm-frequencies from which, cluster 5 is reclassified in three clusters because of its wide range. The maximum number of days with dust storms was observed in cluster 1 that includes only Zabol station with the frequency of 790 days with the duration 1987–2013. The minimum number of days with dust storms was observed in cluster 5-3 that includes the stations located in portions of North, Northwest, Northeast Iran and the higher elevations of the Zagros in western Iran. A case study about a severe dust storm in Iran using satellite images indicate that brightness temperature index (BTI) is a desired index for detection and monitoring of dust storms. The source of the investigated dust storms is Iraq and South of the Arabian Peninsula that had influenced the western half of Iran in several days. The frequency of dust storms increased markedly in the west, southwest of Iran and Persian Gulf around as main receptors from emerging dusty areas but it increased slightly in the eastern half of Iran. 相似文献
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A mathematical model has been developed to forecast or hindcast wind, waves, and longshore currents during the passage of a coastal storm. Storm intensity is a function of the barometric pressure gradient which is modeled by rotating an inverted normal curve around the center of an ellipse. The length and orientation of the major and minor axes of the ellipse control the size and shape of the storm. The path of the storm is determined by a sequence of storm positions for the hindcast mode, and by interpolated positions assuming constant speed and direction for the forecast mode. The site location, shoreline orientation, and nearshore bottom slope provide input data for the shore position. The geostrophic wind speed and direction at the shore site are computed from the latitude and barometric pressure gradient. The geostrophic wind is converted into surface wind speed and direction by applying corrections for frictional effects over land and sea. The surface wind speed and direction, effective fetch, and wind duration are used to compute wave period, breaker height, and breaker angle at the shore site. The longshore current velocity is computed as a function of wave period, breaker height and angle, and nearshore slope. The model was tested by comparing observed data for several coastal locations with predicted values for wind speed, wave period and height, and longshore current velocity. Forecasts were made for actual storms and for hypothetical circular and elliptical storms. 相似文献
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基于GRAPES的西北地区沙尘暴数值预报模式及其应用研究 总被引：16，自引：0，他引：16
介绍了中国气象局兰州干旱气象研究所和中国气象科学研究院数值预报研究中心合作研制的耦合于GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）的沙尘暴数值模式GRAPES_SDM。该模式包括沙尘的起沙、传输、吸湿增长、并合、干沉降与云下清洗等详细的物理过程，可以对沙尘暴的起沙和空气中沙尘浓度进行模拟和预报。在此基础上形成了西北地区的沙尘暴数值预报模式系统，并于2005年4月开始在兰州中心气象台试运行，同时还将模式结果与卫星遥感资料反演的沙尘暴监测结果进行了对比验证。以2005年4月17~19日和5月28~29日发生在西北地区的2次强沙尘暴为例，利用GRAPES_SDM对这两次沙尘天气的起沙、传输、扩散直至消散进行了数值模拟。结果表明，模式输出的沙尘时空分布与实况观测和卫星云图监测的沙尘分布范围基本一致，说明该模式系统对西北地区沙尘暴天气的起沙、传输有较好的模拟和预报能力。 相似文献
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干旱、半干旱地区湖泊沉积物能否有效地记录大气粉尘源区的风沙活动历史对理解沙尘暴发生的气候和环境背景具有重要的意义。对于位于内蒙古浑善达克沙地南缘的夏日淖(湖)近代沉积物进行 137Cs/210Pb定年和沉积学分析显示,碎屑沉积物具有两个明显的粒度组分,其一是与当地沙丘砂粒度分布相同的中细砂组分; 另一为与大气降尘粒度相似的粉砂组分,自1957年以来反映这两个粒度组分相对变化的中值粒径和>63μm砂的含量都具有显著的变化。与浑善达克地区和中国北方气象记录对比发现,沉积物中值粒径和>63μm砂的含量分别与沙尘暴和6m/s风速(或大风)发生频次呈正相关,与温度呈负相关; 最近50年来这些沉积和气候参数具有总体一致的变化。这样的事实说明,夏日淖沉积物主要由风力搬运沉积的,其粒度与风沙活动存在内在联系,粗粒沉积物增加是风沙活动加强的结果。因此,干旱、半干旱地区湖泊中风力搬运的沉积物粒度受风沙活动强度控制,可以成为重建过去风沙活动历史的重要标志。 相似文献