A nonstationary extreme value distribution for analysing the cessation of karst spring discharge          下载免费PDF全文

Yan Liu  Yonghong Hao  Yonghui Fan  Tongke Wang  Xueli Huo  Youcun Liu  Tian‐Chyi J. Yeh 《水文研究》2014,28(20):5251-5258

The effects of climate change and population growth in recent decades are leading us to consider their combined and potentially extreme consequences, particularly regarding hydrological processes, which can be modeled using a generalized extreme value (GEV) distribution. Most of the GEV models were based on a stationary assumption for hydrological processes, in contrast to the nonstationary reality due to climate change and human activities. In this paper, we present the nonstationary generalized extreme value (NSGEV) distribution and use it to investigate the risk of Niangziguan Springs discharge decreasing to zero. Rather than assuming the location, scale, and shape parameters to be constant as one might do for a stationary GEV distribution analysis, the NSGEV approach can reflect the dynamic processes by defining the GEV parameters as functions of time. Because most of the GEV model is designed to evaluate maxima (e.g. flooding, represented by positive numbers), and spring discharge cessation is a ?minima’, we deduced an NSGEV model for minima by applying opposite numbers, i.e. negative instead of positive numbers. The results of the model application to Niangziguan Springs showed that the probability of zero discharge at Niangziguan Springs will be 1/80 in 2025, and 1/10 in 2030. After 2025, the rate of decrease in spring discharge will accelerate, and the probability that Niangziguan Springs will cease flowing will dramatically increase. The NSGEV model is a robust method for analysing karst spring discharge. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

A multiscaling‐based intensity–duration–frequency model for extreme precipitation          下载免费PDF全文

Hans Van de Vyver 《水文研究》2018,32(11):1635-1647

Rainfall intensity–duration–frequency (IDF) curves are a standard tool in urban water resources engineering and management. They express how return levels of extreme rainfall intensity vary with duration. The simple scaling property of extreme rainfall intensity, with respect to duration, determines the form of IDF relationships. It is supposed that the annual maximum intensity follows the generalized extreme value (GEV) distribution. As well known, for simple scaling processes, the location parameter and scale parameter of the GEV distribution obey a power law with the same exponent. Although, the simple scaling hypothesis is commonly used as a suitable working assumption, the multiscaling approach provides a more general framework. We present a new IDF relationship that has been formulated on the basis of the multiscaling property. It turns out that the GEV parameters (location and scale) have a different scaling exponent. Next, we apply a Bayesian framework to estimate the multiscaling GEV model and to choose the most appropriate model. It is shown that the model performance increases when using the multiscaling approach. The new model for IDF curves reproduces the data very well and has a reasonable degree of complexity without overfitting on the data.  相似文献   

近30 a甘肃省河东地区极端气温指数时空变化特征及趋势预测          下载免费PDF全文

黄浩  张勃  黄涛  王怀军  马尚谦  马彬  王晓丹  崔艳强 《干旱区地理》2020,43(2):319-328

基于甘肃省河东地区61个气象站点1988—2017年逐日气温数据，利用Mann-Kendall检验，Sen’s斜率估计方法分析甘肃省河东地区极端气温指数的时空变化趋势，并探讨极端气温指数与其影响因素之间的关系，最后利用NAR神经网络结合Hurst指数对甘肃省河东地区极端气温指数变化进行预测分析。结果表明：(1)从时间上看，冷极值相对指数呈下降趋势，冷极值绝对指数、暖极值以及气温日较差、作物生长期呈上升趋势。(2)从空间上看，对冷极值变化反应最为敏感的是高寒湿润区，对暖极值变化反应最为敏感的是温带半湿润区和北亚热带湿润区，除北亚热带湿润区外各区域作物生长期的变化都达到了显著水平，而气温日较差仅在温带半湿润区达到了显著水平。(3)多数极端气温指数与经纬度、海拔之间有显著相关性，但受区域自然特点影响，经度与海拔对其影响实为一类。(4)亚洲区极涡强度、北半球极涡强度以及青藏高原指数B与极端气温指数变化有密切关系，而太阳黑子等只与个别指数之间存在显著的相关性。(5)预测出的极端气温指数冷极值相对指数仍呈现下降趋势，冷极值的绝对指数、暖极值以及气温日较差、作物生长期仍然呈现增加趋势，但大多数指数与1988—2017年相比变化幅度有所降低。（6）与其他区域相比甘肃省河东地区大多数气温指数变化幅度处于中间水平，表现出其为多种不同气候区、自然区交界地带的特色。  相似文献   

新疆S214公路台特玛湖干涸湖盆段风沙危害及防治     

蔡东旭  李生宇  王海峰  俞祥祥  王世杰  徐新文 《中国沙漠》2020,40(1):1-11

新疆S214（考干-米兰，考米线）公路位于库鲁克塔格沙漠东南缘，穿越台特玛湖干涸湖盆。由于该区气候干旱，风力强劲，沙源丰富，流动沙丘广布且快速移动，风沙危害对公路运输构成严重威胁。通过对风沙环境和风沙危害定位观测和土壤水盐特征系统调查，确定了风沙危害极为严重的公路区段，提出了合理的风沙防护措施及防沙体系结构。结果表明：该区具有明显的单风向风况，主要盛行ENE和NE风，偶有反向风沙活动，起沙风频率、输沙势、输沙率极高，属于高能-大比率风能环境；受土壤水分、盐分含量影响，地表紧实度差异较大，部分地段为极疏松的沙层，部分地段为紧实的盐壳；S214公路风沙危害防护区段为K4+900~K18+200，设计建造的阻-固-输相结合的机械-植物复合防沙体系，防沙效果明显，保障了道路安全运营。这一强风沙、高盐区公路防沙体系建设模式可为类似环境地区工程防沙提供借鉴。  相似文献   

中国主要经济区的近期气候变化特征评估     

张学珍  郑景云  郝志新 《地理科学进展》2020,39(10):1609-1618

论文在中国《第三次气候变化国家评估报告》基础上,根据2012年以来的最新研究成果和中国气候公报,综合评估了环渤海经济区、长江经济带、华南经济圈和东北经济区的近期气候变化特征。主要结论有：① 1961—2018年,环渤海经济区、长江经济带、华南经济圈和东北经济区的平均气温上升趋势分别达0.35 ℃/10 a、0.20 ℃/10 a、0.20 ℃/10 a和0.33 ℃/10 a;尽管在1998—2014年间这些区域均出现了增暖趋缓特征,但除东北经济区外,环渤海经济区、长江经济带和华南经济圈均在2014年之后突破了其前最暖年的年均气温记录。② 1961—2018年各经济区(圈、带)的降水趋势变化虽均低于1 mm/10 a,但其间年际和年代际波动显著;2012—2018年降水虽总体偏多,但时空差异较大,其中东北经济区2013年和长江经济带2016年降水为1961年以来最多,而辽宁2014年降水却为1961年以来最少。③ 2014—2018年,各经济区(圈、带)最高气温超历史极值或极端阈值(发生概率≤10%的分位值)的极端高温事件频发,同时环渤海和东北经济区的区域性跨季连旱和极端特大暴雨等事件的发生频率增多,长江经济带暴雨日数偏多,华南经济区受台风影响呈加重态势;长江经济带和东北经济区在增暖同时也出现了多次大范围的极端低温事件。  相似文献   

Predicting quantiles of water quality from catchment characteristics     

Danlu Guo  Shuci Liu  Dhananjay Singh  Andrew W. Western 《水文研究》2021,35(1):e13996

Water quality is often highly variable both in space and time, which poses challenges for modelling the more extreme concentrations. This study developed an alternative approach to predicting water quality quantiles at individual locations. We focused on river water quality data that were collected over 25 years, at 102 catchments across the State of Victoria, Australia. We analysed and modelled spatial patterns of the 10th, 25th, 50th, 75th and 90th percentiles of the concentrations of sediments, nutrients and salt, with six common constituents: total suspended solids (TSS), total phosphorus (TP), filterable reactive phosphorus (FRP), total Kjeldahl nitrogen (TKN), nitrate-nitrite (NO_x), and electrical conductivity (EC). To predict the spatial variation of each quantile for each constituent, we developed statistical regression models and exhaustively searched through 50 catchment characteristics to identify the best set of predictors for that quantile. The models predict the spatial variation in individual quantiles of TSS, TKN and EC well (66%–96% spatial variation explained), while those for TP, FRP and NO_x have lower performance (37%–73% spatial variation explained). The most common factors that influence the spatial variations of the different constituents and quantiles are: annual temperature, percentage of cropping land area in catchment and channel slope. The statistical models developed can be used to predict how low- and high-concentration quantiles change with landscape characteristics, and thus provide a useful tool for catchment managers to inform planning and policy making with changing climate and land use conditions.  相似文献   

Monte-Carlo模拟与经验路径模型预测台风极值风速的对比   总被引：2，自引：2，他引：0  

郭云霞  侯一筠  齐鹏 《海洋学报》2020,42(7):64-77

台风是我国东南沿海区域每年发生的严重自然灾害之一。本文分别采用传统的Monte-Carlo模拟方法以及较为先进的经验路径模拟方法预测中国东南沿海区域台风的极值风速(10 m高度处10 min平均值)，并对两种方法的预测结果进行了对比。本文将东南海岸线向内陆扩展约200 km的区域划分为0.25°×0.25°的网格，以每个网格点作为研究点。首先采用Monte-Carlo模拟方法产生每个研究点1 000年间的虚拟台风事件。然后采用经验路径模型方法构建了西北太平洋1 000年的热带气旋事件集，采用模拟圆方法从中提取对各个研究站点有影响的台风事件。接着采用Yan Meng风场模型计算每个研究点台风的最大风速，构成极值风速序列。最后采用极值分布模型预测每个研究点不同重现期的极值风速，并对两种不同方法预测的结果进行了对比。研究发现在研究区域的内陆侧经验路径方法预测的风速略高于Monte-Carlo模拟方法预测的结果，而在海岸沿线一带经验路径方法预测的结果略低，这主要是由两种方法构造的虚拟台风的中心压强存在差异以及模型本身的不确定性造成的。本文的研究结果可以为防灾减灾系统提供有益的参考。  相似文献   

基于大数据分析下的气候模型     

张宸豪  冯曦  冯卫兵  刘涛  丁坤 《海洋科学》2020,44(10):1-11

为研究全球变暖与极寒天气间的关系，对加拿大13个省代表性测站10年的观测数据进行时空变化趋势分析，采用经验正交函数（EOF）寻找海洋表面温度历史数据的变化规律。另外利用BP神经网络建立了年平均温度、日降水量与地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度间的关系，预测未来25年气候的变化，并建立了“极寒天气”与气候变化的关系模型。研究表明：高纬度地区温度、降水量普遍较低，同经度地区的温度差异较小且降水量变化不大；加拿大地区温度呈周期性变化，符合北半球的季节变化特征；北大西洋的东部与其他海洋的温度是反相关的，西太平洋南北回归线附近的海洋表面温度升高；“极寒天气”出现频率与气候变化有一定关系，局地极寒现象与全球变暖的大趋势并不矛盾。本研究为人们认识和理解“全球变暖”提供了一个新的思路。  相似文献   

一种基于流形正则化的半监督指纹定位算法     

朱顺涛  卢先领  于丹石 《测绘通报》2018,(2):11-15,20

针对传统指纹定位算法采集带标签训练数据成本高的问题,本文提出了一种基于流形正则化的半监督指纹定位算法。首先以流形假设为依据,利用批量输入的带标签数据与无标签数据之间的相似度构建图拉普拉斯算子;然后与极限学习机算法相结合,通过随机特征映射建立隐含层;最后在流形正则化框架下,求解隐含层和输出层之间的权值矩阵,从而建立位置估计模型。仿真结果表明,与INN、SVR、ELM 3种算法相比,该算法的训练和测试时间相对较短,且在带标签训练数据稀疏的前提下仍能保持较高的准确率与稳定性。  相似文献   

亚洲热带气候态夏季风涌传播特征及其对中国降水的影响          下载免费PDF全文

任菊章  郑彬  金燕  琚建华 《热带气象学报》2022,38(2):171-179

基于1979—2020年逐日的NOAA向外长波辐射资料、NCEP/NCAR再分析风场资料,以及全球CMAP再分析降水资料,探讨了气候态亚洲热带夏季风涌的传播过程及与我国夏季相应的降水联系。分析结果表明,主汛期亚洲热带气候态夏季风季节内振荡(CISO)活动是亚洲夏季风活动的主要特征,随时间北传的亚洲热带夏季风CISO称为亚洲热带夏季风涌,主要有南亚夏季风涌和南海夏季风涌。亚洲热带夏季风涌的传播可分为四个阶段。在亚洲热带夏季风涌的发展阶段,印度洋区域低频气旋与对流活跃,孟加拉湾和南海热带区域被低频东风控制,我国大部分地区无降水发生,降水中心位于两广地区。当进入亚洲热带夏季风涌活跃阶段,孟加拉湾和南海热带地区低频气旋和对流活跃,东亚低频“PJ”波列显著,我国降水中心北移到长江以南的附近区域。亚洲热带夏季风涌减弱阶段,孟加拉湾与南海低频气旋消亡,对流减弱,低频西风加强,日本南部附近为低频反气旋控制,我国长江中下游低频南风活跃,降水中心也北移到长江中下游地区,而华南地区已基本无降水,此阶段的大气低频环流场与亚洲热带夏季风涌发展阶段基本相反。进入亚洲热带夏季风涌间歇阶段时,孟加拉湾和南海热带地区低频反气旋活跃,对流不显著,日本南部附近的低频反气旋北移减弱,我国东部基本在低频南风的控制下,降水中心也逐步北移到华北-朝鲜半岛一带,此时的大气低频环流场与亚洲季风涌活跃阶段基本相反。   相似文献