程 林 鵬

(天津大學(xué) 數(shù)學(xué)系，天津市 30072 )

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東北地區(qū)夏季旱澇指標(biāo)的確定

程 林 鵬

(天津大學(xué) 數(shù)學(xué)系，天津市 30072 )

使用改進(jìn)的指標(biāo)法解決東北地區(qū)夏季旱澇災(zāi)害的評(píng)判問(wèn)題.利用最小二乘法確定指標(biāo)法中的需水系數(shù)，使用參數(shù)估計(jì)證明了改進(jìn)的指標(biāo)法需水系數(shù)優(yōu)于原方法參數(shù).最后進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明東北地區(qū)夏季旱澇指標(biāo)選取改進(jìn)后的指標(biāo)更為合理.

旱澇指標(biāo)；K指標(biāo)；最小二乘法；參數(shù)估計(jì)

旱澇災(zāi)是我國(guó)氣候?yàn)?zāi)害中最嚴(yán)重的災(zāi)害，由于其出現(xiàn)的頻率高、影響嚴(yán)重，故歷來(lái)被人們關(guān)注.旱澇災(zāi)害的形成與許多因素有關(guān)，其中最主要的是降雨量.黃道友，彭廷柏等[1]利用Z指標(biāo)來(lái)判定我國(guó)的旱澇災(zāi)害程度.除了降雨量外，溫度因子也對(duì)旱澇災(zāi)的形成起著相當(dāng)大的作用.亓來(lái)福等[2]從作物生長(zhǎng)時(shí)期的熱量分布規(guī)律提出積分濕度指標(biāo)，不過(guò)其只能判定干旱災(zāi)害程度.張尚印，姚佩珍等[3]在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得出K指標(biāo)來(lái)判定我國(guó)的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害狀況.另外關(guān)于Z指標(biāo)、K指標(biāo)方法的文章還有文獻(xiàn)[4-6]等.由于我國(guó)幅員遼闊，各地的地形、氣候千差萬(wàn)別，以上兩種指標(biāo)方法在某一局部地區(qū)進(jìn)行判定時(shí)產(chǎn)生較大誤差，本文針對(duì)東北地區(qū)特殊的氣候?qū)指標(biāo)的需水系數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，等到更加合理的結(jié)果.

1 利用最小二乘法改進(jìn)K指標(biāo)的需水系數(shù)

代入數(shù)據(jù)求得a=0.129 9

用以上方法可求得東北地區(qū)7，8月的需水系數(shù)a分別為0.199 5、0.194 8，改進(jìn)后的K指標(biāo)為

其中:Ki為i月旱澇指數(shù)，Ri為i月降水量，Ei=a∑t為i月需水量.

改進(jìn)后K指數(shù)的旱澇分級(jí)為7級(jí)(表1)，一般要求重澇和重旱所占比例分別為5%，澇和旱所占比例分別為10%，偏澇和偏旱所占比例分別為15%，正常級(jí)所占比例為40%.據(jù)此概率分布情況，經(jīng)過(guò)正態(tài)分布表的查算，得到相應(yīng)的K值范圍.

表1 改進(jìn)后K指數(shù)7級(jí)旱澇分級(jí)指標(biāo)

根據(jù)東北地區(qū)沈陽(yáng)，長(zhǎng)春，哈爾濱三個(gè)站點(diǎn)近19年夏季月總降水量，氣溫等資料，計(jì)算上述三種指標(biāo)并進(jìn)行對(duì)比分析.現(xiàn)以沈陽(yáng)地區(qū)為例分析1996～2014年7月三種旱澇指標(biāo)(表2)的分析結(jié)果.

表2 1996～2014年7月沈陽(yáng)代表站的特征值

將求得的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差代入以上公式求得三種指標(biāo)的置信區(qū)間如表3.

表3 三種指標(biāo)的置信區(qū)間

置信區(qū)間長(zhǎng)度越短，參數(shù)估計(jì)的精確性就越高，表3表明Z指標(biāo)的置信區(qū)間最長(zhǎng)，K指標(biāo)其次，改進(jìn)的K指標(biāo)最短，這說(shuō)明改進(jìn)的K指標(biāo)最精確，K指標(biāo)次之，Z指標(biāo)精度最差.

2 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)東北地區(qū)需要求得更精確的K指標(biāo)，利用最小二乘法從東北地區(qū)多年平均水分平衡原理，對(duì)K指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn).改進(jìn)后的K指標(biāo)不僅考慮降水量，需水量(即溫度因子)，還考慮東北地區(qū)實(shí)際情況.改進(jìn)后的K指標(biāo)比K指標(biāo)及僅考慮降水量資料確定旱澇指標(biāo)的Z指標(biāo)更合理.改進(jìn)后K指標(biāo)的方法及思路不僅適用于東北地區(qū)，也適用于全國(guó)其他地區(qū).

[1] 黃道友, 彭廷柏, 王克林, 等. 應(yīng)用Z指數(shù)方法判斷南方季節(jié)性干旱的結(jié)果分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2003, 24(4): 12-15.

[2] 亓來(lái)福, 王繼琴. 從農(nóng)業(yè)需水量評(píng)價(jià)我國(guó)的干旱狀況[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào), 1995, 6(3): 356-360.

[3] 張尚印, 姚佩珍, 吳 虹, 等. 我國(guó)北方旱澇指標(biāo)的確定及旱澇分布狀況[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào), 1998, 7(2): 22-28.

[4] 劉庚山, 郭安紅, 安順清, 等. 帕默爾干旱指標(biāo)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2004, 13(4): 21-27.

[5] 袁文平, 周廣勝. 干旱指標(biāo)的理論分析與研究展望[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 2004, 19(6): 982-991.

[6] 姚玉璧, 張存杰, 鄧振鏞, 等. 氣象、農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)綜述[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2007, 25(1): 185-189.

Determination of index of summer droughtand flood in northeast China

CHENG Lin-peng

(Department of Mathematics, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

In this paper, the improved index was used to solve the problem of the judge the summer drought and flood disasters in northeast China. Least squares method was used to determine the coefficient of water requirement. parameter estimation was used to determine the improvedKindicator was better than the other two indicators. Finally the numerical experiment results showed that for the summer drought and flood in northeast China the improvedKindicator was more reasonable.

index of drought and flood;Kindicator; least squares; parameter estimation

2016-03-23.

程林鵬(1991-)，男，碩士，研究方向：算法優(yōu)化.

O212

A

1672-0946(2016)06-0713-03