不同时段旱情变化的归因方法

本发明涉及干旱事件原因总结及未来预测，具体涉及不同时段旱情变化的归因方法。

背景技术：

1、干旱是世界上造成损失最大的自然灾害。近年来，随着全球变暖，极端干旱事件的发生频率、强度和持续时间都显著增加。干旱是由多种要素，如降水、温度、辐射、相对湿度和风速等多，共同决定的气象灾害。对比不同时段旱情变化，并量化不同因子在其中的贡献，对于掌握干旱事件的规律与发生机制、防灾减灾等具有重要意义。

2、现有技术一的技术方案为，对于由单一变量(如降水)表征的干旱指数，未来和历史干旱状况差异可量化为：式中，p是未来和当前干旱状态的差异；droughthistory是过去干旱事件的属性(频率、强度和持续时间)；droughtfuture是下一段时间的干旱事件的属性。该方法表达了未来和历史干旱事件的差异，对于由单一气象因子(如降水)表示的干旱指标，可间接实现归因。但是，对于多变量综合表达的干旱指标(如spei)，上式无法分离各变量的贡献。

3、现有技术二的技术方案为，去除特定时间内某一气象因子的趋势和变异性后提取干旱事件，再与真实情景干旱事件比较，其表达式为：式中，p是气象因子变化(趋势或变异)对干旱事件的贡献；droughtreal是真实情景干旱事件的属性(频率、强度和持续时间)；droughtcontrol是控制气象因子后的干旱事件的属性。该方法只能得到一段时间内气象因子的变化(趋势和变异性)对干旱事件的贡献，无法描述气象因子对未来和历史干旱状态之差的贡献。

4、如何设计一种方法合理可行，设计巧妙，数学形式简洁、物理机制明确，所需的数据易于获取，能够在区域及大范围使用，普适性强的不同时段旱情变化的归因方法是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术方案难以量化干旱状态变化中各气象因子(如温度、降水等)，无法分离各变量的贡献，无法描述气象因子对未来和历史干旱状态之差的贡献等技术问题，本发明提供不同时段旱情变化的归因方法，来实现方法合理可行，设计巧妙，数学形式简洁、物理机制明确，所需的数据易于获取，能够在区域及大范围使用，普适性强的目的。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：不同时段旱情变化的归因方法，包括以下步骤：

3、步骤一，收集气象数据，包括降水、温度、辐射、相对湿度和风速数据；

4、步骤二，利用气象数据，根据水平衡状态计算公式计算各像元的水平衡；

5、步骤三，逐一控制气象因子后，根据水平衡计算公式分别计算各自的水平衡；

6、步骤四，识别干旱事件，根据两个时间段的干旱事件变化差从干旱事件中分离出各气象因子的贡献。

7、以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述步骤二中，水平衡可以表示为降水与潜在蒸散发之差，即b＝pre-pet，式中，b、pre、pet分别为像元的水平衡状态、降水量和潜在蒸散发。

8、以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述pet计算方法包括penman-monteith、thornthwaite和hargreaves方法。

9、以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述步骤四中，未来所有变量的贡献共同决定两个时间段的干旱事件变化，即，droughtchange＝drought2-drought1，将第二个时间段中，某一气象变量x替换为过去的同一气象变量，识别干旱事件并与drought1做差，得到除气象变量x以外其余变量的贡献，可表示为：droughtchange-x＝drought2-x-drought1，则该气象因子x对干旱事件变化的贡献可表示为两者之差：

10、droughtx＝droughtchange-droughtchange-x＝drought2-drought2-x，从而得出由气象因子变化对干旱事件的贡献。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、本发明基于水平衡和因子分析方法，提出了一种从综合干旱指数中分离出各气象因子贡献的方法，将未来时段某一气象因子控制为历史状态，将真实干旱指数与控制了上述气象因子后计算的干旱指数之差作为该因子的贡献，对于揭示干旱事件响应气象变化规律与机制、防灾减灾等具有重要意义。

技术特征：

1.不同时段旱情变化的归因方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的不同时段旱情变化的归因方法，其特征在于：所述步骤二中，水平衡可以表示为降水与潜在蒸散发之差，即b＝pre-pet，式中，b、pre、pet分别为像元的水平衡状态、降水量和潜在蒸散发。

3.如权利要求2所述的不同时段旱情变化的归因方法，其特征在于：所述pet计算方法包括penman-monteith、thornthwaite和hargreaves方法。

4.如权利要求1所述的不同时段旱情变化的归因方法，其特征在于：所述步骤四中，未来所有变量的贡献共同决定两个时间段的干旱事件变化，即，droughtchange＝drought2-drought1，将第二个时间段中，某一气象变量x替换为过去的同一气象变量，识别干旱事件并与drought1做差，得到除气象变量x以外其余变量的贡献，可表示为：droughtchange-x＝drought2-x-drought1，则该气象因子x对干旱事件变化的贡献可表示为两者之差：droughtx＝droughtchange-droughtchange-x＝drought2-drought2-x，从而得出由气象因子变化对干旱事件的贡献。

技术总结
本发明涉及不同时段旱情变化的归因方法，包括收集气象数据，包括降水、温度、辐射、相对湿度和风速数据；利用气象数据，根据水平衡状态计算公式计算各像元的水平衡；逐一控制气象因子后，根据水平衡计算公式分别计算各自的水平衡；识别干旱事件，根据两个时间段的干旱事件变化差从干旱事件中分离出各气象因子的贡献。本发明方法合理可行，数学形式简洁、物理机制明确，所需的数据易于获取，能够在区域及大范围使用，普适性强，解决现有技术方案难以量化干旱状态变化中各气象因子(如温度、降水等)，无法分离各变量的贡献，无法描述气象因子对未来和历史干旱状态之差的贡献等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

技术研发人员：尹高飞,付锐
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13