基于马尔科夫过程的珠江流域干旱特征研究.pdfVIP

第 37卷第 1期 华 北 水 利 水 电大 学 学 报 (自然 科 学 版) V0l_37No．1 2016年 2月 JournalofNorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition) Feb．2016 DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2016．O1．003 基于马尔科夫过程的珠江流域干旱特征研究 肖名忠 ，张强 ，孔冬冬 ，张正浩 ’ (1．中山大学 水资源与环境系，广东 广州 510275； 2．中山大学 华南地 区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室，广东 广州 510275) 摘 要 ：对干旱转移概率的有效把握是干旱预报的关键 ，进而能够用于减轻干旱危害 。基于此 ，根据 Copula函数导 出了马尔科夫链 的转移概率矩阵。将干旱分为 了6种状态 ，干旱事件和干旱状态不 同，当干旱事件的严重 程度不小于某一干旱状态时，在本文中就被定义为具有该严重程度 的干旱事件 。为了研究珠江流域 的干 旱特征 ，对某一严重程度干旱事件的平均历时、从任一干旱状态到没有干旱状态的平均首达 时间、以及从 没有干旱状态到某一严重干旱事件 的平均首达时间进行 了分析。研究结果表 明：①非常极端干旱事件持 续约 1．5个月，轻微干旱事件持续约 3个月；②从非常极端干旱状态恢复到没有干旱状态需要约 3．5个月， 从轻微干旱状态恢复到无旱情需要约 1．7个月的时间；③一般来说，珠江流域平均 0．5a中有一次中等干 旱事件 ，la中有一次严重干旱事件 ，1．5a中有一次极端干旱事件 ，以及 3．5a中有一次非常极端干旱事 件 。此外，研究结果还表 明，珠江流域东南部地 区干旱风险较高，而该地 区人 口稠密、经济发达 ，特别是其 中的珠三角地区，因而需要特别重视干旱风 险。同时 ，珠江流域西部地区也是干旱风险较高的区域。 关键词 ：干旱 ；马尔科夫链 ；Copula函数 ；转移概率 ；标准化降水蒸散发指数 (SPEI) 中图分类号 ：TV882．4；P333 文献标识码 ：A 文章编号 ：l002—5634(2016)Ol一0015—09 干旱通常定义为在某一段时间内的持续缺水现 实际上 ，目前监测干旱状况以及评估缺水状态 象 ，由于持续时间长，干旱会导致水循环过程 中的严 的指数很多，各指数详细 的优缺点可以参考 Mishra 重水量失衡 ，会对农业 、城市供水 、公共卫生 、生态系 和 Singh写 的综述 。标准化 降水指数 (Standard— 统 、能源以及经济等造成严重影 响 。具体来说 ， izedPrecipitationIndex，SPI)由于计算简单 ，同时能 干旱会对农业 、城市 、供水、公共卫生 、生态系统 、能 够用不同时间尺度描述短期和长期 的干旱，被广泛 源以及经济等造成严重影响 I3。据估计 ，美国由 运用于干旱 的各个属性 的监测 ’“ 。然而随 于干旱造成的经济损失每年高达80亿美元 ，远超其 着全球变暖，蒸散发也增加，这将极大影响干旱 的严 他气象灾害造成的损失 。同时 ，近年来随着人 口 重程度，因而作为 SPI的一个扩展 ，Vicente—Serrano 的快速增多 ，农业 、能源 、经济的快速发展 ，对水资源 等 提出了标准降水蒸散发指数 (StandardizedPre— 的需求量正成倍增加 ，从而导致世界上很多地 区几 cipitationEvapotranspirati0nIndex，SPEI)oSPEI被 乎每年都有缺水事件发生 ，尤其是气候变化和水 设计成 同时考虑降水和潜在蒸散发 的影响监测干 污染等因素更进一步加剧了缺水状况 。因而 ，干 旱 ，更能捕捉气温升高