一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法与流程

本发明涉及气象水文学领域，尤其涉及一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法。

背景技术：

1、全球变暖改变全球水文循环过程，造成水资源的时空分布特征的变化。“自上而下”的分析方法，即采用气候模式输出的降水、气温变量，经过偏差校正，输入到水文模型对流域径流进行预估，成为科研界预估流域未来旱涝变化的重要工具。

2、现有全球的地理信息系统由多个模块组成，这些模块在计算多个全球气候要素过程中没有解析解，不同机构发布的不同模式在这些不确定性过程中采取了不同参数化方案，因此各机构各模式发布的不同变量在不同区域模拟效果不同。不同水文模型在同一流域的模拟效果不同，对流域进行径流预估时存在较大的不确定性。降水、最低和最高气温为径流预估中主要使用的输入变量。

3、为此，通过敏感性分析对径流预估中气候模式输出降水和气温和水文模型进行客观地评价，可以更好地对不同区域径流预估中选取适当的气候模式和水文模型，而当前关于径流预估时气候模式预估结果选择通常采用多模式结果平均，需要消耗较多的计算资料，且现有对径流预估效果的评价体系，存在较大不确定性。

技术实现思路

1、根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，从径流敏感性分析后，对气候模式和水文模型进行适当模型的选取，对于减少径流预估中存在较大不确定性的问题有着重要意义。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，包括以下步骤：

4、针对目标流域，获取历史时期内的参考年径流量、年降水量以及年平均气温；

5、根据实际需求，选取若干气候模式，使用每一气候模式输出气候要素到目标流域的多个水文模，获取多个气候模式输出气候要素对应多个水文模型在目标流域历史时期的径流日序列，其中，气候要素包括降水、最高气温及最低气温；

6、根据径流日序列得到模拟年径流量，获取各个气候模式对应的多个水文模型中模拟年径流量相对于年降水量以及年平均气温的径流敏感性的模拟坐标点；

7、将各个水文模型对应的径流敏感性的坐标点与参考敏感性坐标点进行对比，找到与参考敏感性坐标点距离最小的模拟坐标点，并找到距离最小的模拟坐标点对应的气候模式和水文模型。

8、进一步地，气候要素经过降尺度和偏差校正后输入到目标流域的多个水文模型。

9、进一步地，降尺度的方法为：

10、使用反距离插值法将低分辨率的气候要素插值到目标高分辨率的气候要素。

11、进一步地，采用dbc偏差校正方法校正降水、最低气温和最高气温。

12、进一步地，在各个水文模型中，以模拟年径流量相对于年降水量一次函数拟合的斜率为横坐标，以模拟年径流量相对于年平均气温的一次函数拟合的斜率为纵坐标，作为模拟年径流量相对于年降水量以及年平均气温的径流敏感性的模拟坐标点。

13、进一步地，径流相对于气候要素的相对敏感系数sc的计算公式为：

14、

15、式中，δy为模拟年径流量的变化量，δc为历史时期内气象要素的变化量，气象要素为降水或气温。

16、进一步地，与参考敏感性坐标点直线距离最小的模拟坐标点为与参考敏感性坐标点距离最小的模拟坐标点。

17、进一步地，气候模式从ipcc公布的cmip5或cmip6中选取。

18、进一步地，参考年径流量为目标流域出口站点年内平均每日径流量，年降水量为目标流域内年平均降水量，年平均气温为目标流域内年平均日气温。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

20、本发明提出的一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，径流预估的结合由相应优选气候模式和水文模型模拟结果确定。使用敏感性分析可得出最接近参考径流相对于降水和气温的模拟效果，从而得出径流模拟最优的气候模式和水文模型，从而克服了进行径流预估时，通常采用基于多气候模式和水文模型平均计算时过程较为冗杂、不确定性较大的问题。与现有计算方法相比，该方法计算量较小、节约计算资源，并通过优选气候模式和水文模型，降低了流域未来径流预估的不确定性。

技术特征：

1.一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于，降尺度的方法为：

4.根据权利要求2所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：采用dbc偏差校正方法校正降水、最低气温和最高气温。

5.根据权利要求1所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种径流预估中优选气候模式和水文模型的方法，包括针对目标流域获取历史时期内的参考年径流量、年降水量以及年平均气温，选取若干气候模式，使用气候模式输出降水、最高气温及最低气温气候要素，输入多个水文模型，获取多个气候模式输出气候要素对应多个水文模型在目标流域历史时期的径流日序列，进而得到模拟年径流量，获取各个水文模型中模拟年径流量相对于年降水量以及年平均气温的径流敏感性的模拟坐标点并与参考敏感性坐标点进行对比，找到距离最小的模拟坐标点和其对应的气候模式和水文模型。本发明从径流敏感性分析后，对气候模式和水文模型进行适当模型的选取，对于减少径流预估中存在较大不确定性的问题有着重要意义。

技术研发人员：雷雅文,罗斌,周超,张振东,唐海华,卞小草,朱思蓉,惠宇
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15