一种长江中下游汛期降水的统计预测新方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种长江中下游汛期降水的统计预测方法，具体的说是一种可以将长 江中下游汛期降水进行时间尺度分离，并对不同时间尺度的汛期降水分别预测，进而得到 长江中下游汛期降水预测值的方法。
【背景技术】
[0002] 长江中下游的汛期主要是指每年的6-7月份，由于在这段时期，降水持续时间长， 强度大，故长江中下游地区经常发生洪涝灾害，如近代发生的最著名的几次洪涝灾害分别 发生在1954、1991、1998和1999年，给长江中下游地区的经济和人民财产安全造成了极大 的损失。因此，长江中下游汛期降水预测是每年中国气候汛期预测重点内容。
[0003] 由于亚洲季风区是全球季风区中年际变率最强的区域，东亚季风的年际变率大小 可达到季节变率的量级。受此影响，长江中下游汛期降水具有很强的年际变率，其中，准两 年振荡（TB0)和准四年振荡特征最为明显。除了具有年际变化特征外，年代际也是长江中 下游汛期降水变化的一个非常重要的时间尺度，其中最明显的一次年代际变化发生在上世 纪70年代末以后。由于东亚夏季风由强转弱，导致我国长江中下游地区降水增多，而华北 降水减少，呈现出显著的"南涝北旱"变化趋势，使得长江中下游地区由少雨阶段进入多雨 阶段。
[0004] 导致长江中下游汛期降水变化的物理因子是多方面的，如东亚夏季风、ENS0循环、 西太平洋暖池热力状况、青藏高原积雪、极区海冰、太阳活动等。在这些因子中，影响长江 中下游汛期降水年际和年代际变化的因子是不同的。长江中下游汛期降水的变化是年代 际变化因子和年际变化因子共同作用的结果。但由于这些因子与大气之间存在复杂的相互 作用，且对长江中下游汛期降水变化具有不同的影响，使得准确预测长江中下游汛期降水 的难度非常大。赵振国等人对长江中下游15个旱涝年的业务预测技巧进行评估，发现只有 53%的年份能够成功。而长江中下游汛期降水预测水平偏低的重要原因之一在于长江中下 游汛期降水的年际和年代际变化预测信号有的时候并不一致。平凡等指出，要准确预测长 江中下游汛期降水变化，必须将年代际和年际变化这两种时间尺度进行分离。
[0005] 因此，设计一种既考虑年际预测信号，又考虑年代际预测信号，并能对不同时间尺 度的长江中下游汛期降水进行预测的统计预测模型，是一件非常具有实用价值的研宄内 容。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种可将长江中下游汛期降水进行时间尺度分离预测的新方法，该 方法既考虑长江中下游汛期降水的年际预测信号，又考虑它的年代际预测信号，可对不同 时间尺度的长江中下游汛期降水分别进行预测，避免年际和年代际预测信号的不一致对预 测效果的影响，达到提高长江中下游汛期降水的预测准确率的目的。
[0007] 本发明采用的技术方案如下： 步骤1 :采用谐波分析的方法对长江中下游汛期降水（R0)进行年际和年代际时间尺度 分离。具体方法是将R0时间序列进行傅立叶变换，将周期2年<T〈8年的波归为年际分量 (RA)，将周期8年<T〈30年的分量作为年代际分量（RD1)，将周期多30年的分量作为年代 际分量（RD2); 步骤2 :采用相关分析的方法，在全球范围内寻找与RA、RD1、RD2相关的物理因子作为 预测因子。选取预测因子的标准：一是相关系数要通过信度为0.05的显著性检验，二是要 具有明确的物理意义； 步骤3 :采用线性回归的方法，针对RA、RD1和RD2分别建立不同的统计预测模型。最 后，将预测的RA、RD1和RD2相加，即得到预测的R0; 在步骤1中对R0进行时间尺度分离时，为避免边界的影响，对1951-2012年的R0进行 傅立叶变换分解出RA、RD1和RD2,但只截取1966-2000年共35年的RA、RD1和RD2进行预 测因子筛选和建模； 在步骤2筛选预测因子的过程中，由于预测量与预测因子的相关性随月变化而变化， 甚至在同一季节内有相反的变化，因此采用月平均资料而不是季节资料进行预测因子筛 选； 在步骤3中根据步骤2筛选的预测因子，利用多元线性回归的方法和1966-2000年的 资料分别对RA、RD1和RD2建立预测模型，R0由以下公式得出：
【主权项】
1. 一种长江中下游汛期降水的统计预测新方法，其特征在于它包括步骤： 步骤1 :采用谐波分析的方法对长江中下游汛期降水（R0)进行年际和年代际时间尺度 分离，具体方法是将R0时间序列进行傅立叶变换，将周期2年<T〈8年的波归为年际分量 (RA)，将周期8年<T〈30年的分量作为年代际分量（RD1)，将周期多30年的分量作为年代 际分量（RD2); 步骤2 :采用相关分析的方法，在全球范围内寻找与RA、RD1、RD2相关的物理因子作为 预测因子，选取预测因子的标准：一是相关系数要通过信度为0.05的显著性检验，二是要 具有明确的物理意义； 步骤3 :采用线性回归的方法，针对RA、RD1和RD2分别建立不同的统计预测模型，最 后，将预测的RA、RD1和RD2相加，即得到预测的RO。
2. 根据权利要求1所述的一种长江中下游汛期降水的统计预测新方法，其特征在于： 在步骤1中对RO进行时间尺度分离时，为避免边界的影响，对1951-2012年的RO进行傅立 叶变换分解出RA、RD1和RD2,但只截取1966-2000年共35年的RA、RD1和RD2进行预测因 子筛选和建模。
3. 根据权利要求1所述的长江中下游汛期降水的统计预测新方法，其特征在于：在步 骤2筛选预测因子的过程中，由于预测量与预测因子的相关性随月变化而变化，甚至在同 一季节内有相反的变化，因此采用月平均资料而不是季节资料进行预测因子筛选。
4. 根据权利要求1所述的一种长江中下游汛期降水的统计预测新方法，其特征在于： 在步骤3中根据步骤2筛选的预测因子，利用多元线性回归的方法和1966-2000年的资料 分别对RA、RD1和RD2建立预测模型，RO由以下公式得出：
其中f为长江中下游汛期降水的多年平均值，这里取 1951-2012年平均值。
【专利摘要】本发明提出了一种长江中下游汛期降水的统计预测新方法，具体步骤为：1.采用谐波分析的方法对长江中下游汛期降水进行年际和年代际时间尺度分离，分离成周期2年≤T<8年的年际分量（RA）、周期8年≤T<30年的年代际分量RD1和周期≥30年的年代际分量RD2；2.采用相关分析的方法，在全球范围内寻找与RA、RD1、RD2相关的物理因子作为预测因子；3.采用线性回归的方法，针对RA、RD1和RD2分别建立不同的统计预测模型，并将预测的RA、RD1和RD2相加得到预测的长江中下游汛期降水。本发明可对不同时间尺度的长江中下游汛期降水分别进行预测，避免年际和年代际预测信号的不一致对预测效果的影响，对长江中下游汛期降水具有较好的预测效果。
【IPC分类】G06Q10-02
【公开号】CN104809508
【申请号】CN201510231779
【发明人】胡轶佳, 朱益民, 钟中, 哈瑶, 孙源, 季亮
【申请人】胡轶佳, 朱益民, 钟中, 哈瑶, 孙源, 季亮
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月8日