检索结果-南通市图书馆

基于Budyko假设的黄河源区径流演变与量化归因分析

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2023年第3期44卷 53-60页

作者：马明卫王召航王文川罗党华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学数学与统计学院河南郑州450046

近几十年,黄河源区径流量的减少引起了科学界的广泛关注。黄河源区水资源短缺及由此引发的水生态安全问题严重威胁着当地社会经济的可持续发展。根据黄河源区1956—2018年的气象、水文和植被指数NDVI数据,采用Mann-Kendall检验法和线性... 详细信息

近几十年,黄河源区径流量的减少引起了科学界的广泛关注。黄河源区水资源短缺及由此引发的水生态安全问题严重威胁着当地社会经济的可持续发展。根据黄河源区1956—2018年的气象、水文和植被指数NDVI数据,采用Mann-Kendall检验法和线性趋势法综合分析了各要素的变化趋势及突变现象;采用基于Budyko框架的弹性系数法研究了气候因素、流域下垫面条件和人类活动对径流变化的影响;通过线性拟合方法获得了下垫面参数n与植被指数NDVI的函数关系。结果表明:1956—2018年黄河源区径流量减少,降水量显著增加,径流在1991年前后发生突变;下垫面参数n与NDVI的函数关系为n=25.292NDVI-6.9894(p<0.05),同基准期(1956—1991年)相比,变化期(1992—2018年)气候因素、流域下垫面条件(包括植被变化)和人类活动对径流减少的贡献率分别为-26.21%、55.61%(植被变化占25.30%)、70.60%;人类活动是影响黄河源区径流变化的首要因素,而植被恢复可能会使其产流量和径流量进一步减少。

关键词：黄河源区气候与植被变化径流演变 Budyko理论量化归因

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渭河流域干旱特征联合概率分布研究

水力发电学报 2012年第6期31卷 28-34页

作者：马明卫宋松柏于艺张雨李扬西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

应用椭圆copulas描述干旱多变量间的相依性结构。采用Pearson'sγn、Spearman'sρn、Kendall'sτn、秩相关图、Chi-plot和K-plot度量2变量相依性;根据极大似然法估计3维copulas的参数,并以AIC、BIC和RMSE进行copulas拟合效果评价;运用基... 详细信息

应用椭圆copulas描述干旱多变量间的相依性结构。采用Pearson'sγn、Spearman'sρn、Kendall'sτn、秩相关图、Chi-plot和K-plot度量2变量相依性;根据极大似然法估计3维copulas的参数,并以AIC、BIC和RMSE进行copulas拟合效果评价;运用基于Rosenblatt变换的Bootstrap法进行Gaussian copula和Student t copula的拟合度检验;选择Gaussiancopula描述干旱历时D、烈度S、和峰值P的联合概率分布,探讨渭河流域干旱重现期的空间分布规律。研究表明:①3维Gaussian copula和Student t copula均适合用来描述干旱多变量联合概率分布,且前者拟合效果优于后者;②渭河流域发生较长时期持续干旱的频率高、重现期短,应加强干旱预报与管理。

关键词：水文学干旱特征联合分布 Gaussian copula Studentt copula 空间分析

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基于SSP情景的黄河源区未来径流模拟预估

华北水利水电大学学报:自然科学版 2023年第5期44卷 31-40页

作者：马明卫王召航臧红飞王文川卫孟茹崔惠娟华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 河海大学水利水电学院江苏南京210098 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101

受全球气候变化影响,黄河源区的水文情势发生了较大改变,预估气候变化情景下未来流域径流变化趋势对区域水资源利用具有重要意义。利用气候模式数据驱动长短期记忆网络(LSTM)模型,研究了未来近期(2030—2059年)和未来远期(2060—2099年... 详细信息

受全球气候变化影响,黄河源区的水文情势发生了较大改变,预估气候变化情景下未来流域径流变化趋势对区域水资源利用具有重要意义。利用气候模式数据驱动长短期记忆网络(LSTM)模型,研究了未来近期(2030—2059年)和未来远期(2060—2099年)不同气候变化情景下黄河源区降水和气温的变化趋势,预估了相应径流过程的系统性变化趋势,并采用气候弹性系数法定量分析了气候变化对区域水资源的影响。结果表明:①LSTM模型在黄河源区径流模拟中具有良好的适用性,修正后的模型在训练期和验证期的纳什效率系数分别达到0.84和0.87。②2030—2099年黄河源区的气温呈持续升高态势,年均降水量呈轻微增长趋势,其中汛期降水量减少,非汛期降水量增加。③未来研究区年均径流量呈轻微减少趋势,其中非汛期径流量呈增长趋势,增长幅度大多在30%左右;汛期径流量呈减少趋势,减少幅度为30%~40%。④黄河源区水资源对降水和气温的弹性系数分别为0.392和-0.085,水资源量对降水变化的敏感性高于对气温变化的敏感性。预计降水量变化-15%~25%时,水资源量变化-5.87%~9.79%;气温升高1.0~3.0℃时,水资源量变化-7.29%~-2.42%。

关键词：气候变化径流预估黄河源区 LSTM模型水资源

TRMM卫星降水产品和SPDI在河南省干旱监测中的适用性

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水资源开发与管理 2022年第3期8卷 6-15页

作者：陈昊杰马明卫林远华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046

本文选取河南省15个具有代表性的气象站点,根据其1998—2019年的逐月气象观测资料和TRMM 3B43V7逐月卫星降水数据,运用多种统计指标评估TRMM 3B43V7卫星降水产品在河南省的适用性;采用卫星降水数据代替地面降水资料计算标准化帕尔默干... 详细信息

本文选取河南省15个具有代表性的气象站点,根据其1998—2019年的逐月气象观测资料和TRMM 3B43V7逐月卫星降水数据,运用多种统计指标评估TRMM 3B43V7卫星降水产品在河南省的适用性;采用卫星降水数据代替地面降水资料计算标准化帕尔默干旱指数(SPDI),并寻求最优时间尺度;结合历史干旱事件记载,评估SPDI指数在河南省干旱监测中的适用性。结果表明:TRMM3B43V7卫星降水数据与实测地面降水数据相比,精确度很高(Bias=-0.05)、相关性很强(CC>0.88);由TRMM卫星降水数据计算得到的SPDI指数用于评估河南省历史干旱表现良好,且12个月时间尺度的SPDI指数(SPDI12)适用性最好。鉴于以上结论,可以考虑基于TRMM卫星降水产品和SPDI12指数构建河南省的干旱监测业务化系统。

关键词：标准化帕尔默干旱指数干旱监测评估卫星降水产品河南省

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特大干旱事件灾害孕育机理及影响研究进展

水资源保护 2020年第5期36卷 11-21页

作者：马明卫韩宇平严登华张小丽华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

为有效推进特大干旱事件灾害孕育机理及其影响的研究,在回顾与展望特大干旱灾害的基础上,分别对其次生灾害孕育过程和对生态环境长期影响的研究进行梳理与评述,指出当前研究中存在的主要问题与薄弱环节,包括对特大干旱的聚焦不够、干旱... 详细信息

为有效推进特大干旱事件灾害孕育机理及其影响的研究,在回顾与展望特大干旱灾害的基础上,分别对其次生灾害孕育过程和对生态环境长期影响的研究进行梳理与评述,指出当前研究中存在的主要问题与薄弱环节,包括对特大干旱的聚焦不够、干旱灾害链及多灾种协同演进定量研究亟待深入、特大干旱对养分循环与生态过程的长期影响等方面的研究相对匮乏。认为特大干旱事件灾害孕育机理及影响方面的整体研究框架尚未确立,相应研究体系和技术方法体系也远未形成。建议未来着重研究特大干旱次生灾害的深层链式结构和复杂能量传递问题,有效揭示特大干旱事件灾害孕育机理与多灾种协同演进机制,进一步阐明特大干旱对水文生态过程和地表环境的多重影响。

关键词：特大干旱次生灾害灾害链极端气候全球变化生态环境

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渭河流域干旱指标空间分布研究

干旱区研究 2012年第4期29卷 681-691页

作者：马明卫宋松柏西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

基于月降水数据,运用干旱指标研究渭河流域的干旱特征。以西安站为例,详细对比了Z指数与SPI计算结果的一致性和差异;分别采用1、3、6、9、12个月和24个月时间尺度SPI分析了该站历史旱涝状况及持续时间,并探讨了其季节旱涝特征。计算了... 详细信息

基于月降水数据,运用干旱指标研究渭河流域的干旱特征。以西安站为例,详细对比了Z指数与SPI计算结果的一致性和差异;分别采用1、3、6、9、12个月和24个月时间尺度SPI分析了该站历史旱涝状况及持续时间,并探讨了其季节旱涝特征。计算了渭河流域1995年11月不同时间尺度的SPI值,并绘制了相应的空间分布图。结果表明:多时间尺度SPI能够反映出降水的分散情况,并给出降水量区间与干旱指标的对应关系,是进行旱涝监测和预报的一种有效手段;发生于1995年的渭河全流域干旱具有季节性和多年特征,干旱程度总体上由东南部向西北部递减。

关键词：干旱Z指数标准化降水指数(SPI) 干旱指标月降水量空间分布渭河流域

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变化环境下东江流域水文干旱特征及缺水响应

水科学进展 2016年第6期27卷 810-821页

作者：涂新军陈晓宏赵勇杜奕良马明卫黎坤中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 华北水利水电大学水利学院河南郑州450045

在干旱事件不确定性和枯期径流变异性的双重影响下,水文干旱特征时序非一致性问题为其联合分布模拟带来困难。基于东江干流测站日径流过程数据,采用游程理论提取水文干旱事件,并结合干旱特征均值变化、时序一致性分析及边缘分布模拟,以... 详细信息

在干旱事件不确定性和枯期径流变异性的双重影响下,水文干旱特征时序非一致性问题为其联合分布模拟带来困难。基于东江干流测站日径流过程数据,采用游程理论提取水文干旱事件,并结合干旱特征均值变化、时序一致性分析及边缘分布模拟,以确定干旱事件融合及剔除评判标准的合理取值。基于Rosenblatt变换Cramer-von Mises检验统计量拟合方法,构建水文干旱特征两变量联合分布Copula模型,并根据同频法设计两变量组合值。通过对比枯期径流变点分隔子序列干旱特征,分析变化环境下东江流域水文干旱特征及缺水响应。结果表明:水文干旱事件融合和剔除的评判标准值分别取0.1和0.3比较合理。干旱特征两变量之间具有较高的正相关性,但不同时间系列不同变量之间的联合分布及边缘分布最优模型并不一致。流域水库尤其是新丰江水库的径流调节作用,对于缓解东江中下游水文干旱效果明显,超阈联合重现期为2年的设计干旱持续时间、总缺水量和最大日缺水量分别减少了63%~71%、71%~84%和30%~47%,但如果要满足东江河道内最小管理流量目标,其依然分别达到了12~18 d、6 114万~9 030万m^3和715.0万~929.0万m^3。

关键词：水文干旱干旱事件融合干旱事件剔除联合分布模型变化环境东江流域

基于非平稳GEV模型的黄河源区枯季径流演变特征分析

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河海大学学报（自然科学版） 2023年第2期51卷 1-7,63页

作者：江善虎任明明章二子马明卫王孟浩刘亚婷丁雨任立良河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 南京市江宁区水务局江苏南京211112 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046

为剖析气候变化对水文极值非平稳性的影响,采用5 a滑动平均和Mann-Kendall突变检验法对黄河唐乃亥水文站1957—2018年最枯多日平均流量进行非平稳检验;根据Kendall等级相关分析法优选气候指数,以时间和气候指数为协变量构建非平稳广义... 详细信息

为剖析气候变化对水文极值非平稳性的影响,采用5 a滑动平均和Mann-Kendall突变检验法对黄河唐乃亥水文站1957—2018年最枯多日平均流量进行非平稳检验;根据Kendall等级相关分析法优选气候指数,以时间和气候指数为协变量构建非平稳广义极值分布(generalized extreme value,GEV)模型,并进行参数估计与模型优选,对比平稳与非平稳GEV模型在枯季径流模拟中的应用效果。研究结果表明:黄河源区枯季径流呈现明显的非平稳特征;平稳GEV模型的模拟值偏高,以西太平洋指数为协变量的非平稳GEV模型对极值的拟合效果较好,且能较好地解释极端枯水事件的波动性。

关键词：非平稳GEV模型枯季径流气候因子演变特征黄河源区

Meta-elliptical copulas函数在干旱分析中的应用研究

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Meta-elliptical copulas函数在干旱分析中的应用研究

作者：马明卫西北农林科技大学

学位级别：硕士

干旱是一种复杂的自然现象,具有随机性与多变量特征。本文采用随机理论和copula函数理论相结合的方法研究渭河流域的干旱特征。首先,通过对渭河流域90个气象站的月降水量序列应用游程分析进行干旱识别,从中提取相应的干旱特性变量,即干... 详细信息

干旱是一种复杂的自然现象,具有随机性与多变量特征。本文采用随机理论和copula函数理论相结合的方法研究渭河流域的干旱特征。首先,通过对渭河流域90个气象站的月降水量序列应用游程分析进行干旱识别,从中提取相应的干旱特性变量,即干旱历时D、烈度S和峰值P;然后,应用Gaussian copula和Student t copula两类椭圆copulas函数模拟干旱变量之间的相依关系与相依性结构,构建历时D、烈度S和峰值P的多元联合概率分布,分析渭河流域干旱的特征及干旱发生规律,旨在为未来区域水资源规划与管理、水利工程设计与运行、防旱抗旱与减灾等提供参考及数据支持。研究取得如下主要结论: （1）指数分布、Weibull分布、广义Pareto分布可分别作为渭河流域各测站干旱历时D、烈度S和峰值P的理论边缘分布,且均通过相应的拟合度检验;各测站干旱变量D、S和P之间存在明显的正相关关系,相依程度的高低大致为SP ＞ DS＞DP。（2）运用极大似然法（ML）估算2维和3维Gaussian copula与Student t copula参数的方法是可行和有效的;干旱历时D、烈度S和峰值P的2变量及3变量联合分布拟合表明,Gaussian copula和Student t copula均能较好地反映实测点据的经验概率分布。（3）归纳总结了基于Rosenblatt变换的Bootstrap方法进行2维copulas拟合度检验的方法与步骤,在此基础上研究了一种修正Rosenblatt变换的Bootstrap方法进行3维copulas拟合度检验的方法;拟合度检验结果表明,在显著性水平α=0.05的条件下Gaussian copula和Student t copula均能描述干旱2变量和3变量联合概率分布。（4）拟合评价结果表明,3维Gaussian copula和Student t copula的拟合效果优于Gumbel-Hougaard、Frank、Clayton、M5、M6和M12 copulas;2维Student t copula在自由度较大时与Gaussian copula拟合效果相当,而3维Gaussian copula的拟合效果则要明显好于Student t copula。Gaussian copula可作为构建渭河流域各测站干旱历时D、烈度S和峰值P多变量联合概率分布的最优copulas函数。（5）多变量联合分布重现期计算结果表明,同等条件下发生某几个干旱变量同时超过特定值干旱的重现期要大于其中一个变量超过相应特定值的情形;给定其中两个干旱变量同时大于等于或同时小于等于特定值,则第三个变量的条件重现期前者要大于后者;给定某一干旱变量大于等于或小于等于特定值,则其余两个变量的条件联合重现期前者也大于后者;单变量边缘分布的重现期总是介于相应联合分布的两种（“交”与“并”）重现期之间。（6）取各月多年平均降水量为截取水平,绘制了渭河流域各测站历时D =3月、烈度S =70mm、峰值P =40mm各种组合情况下（共20种）干旱联合重现期与条件重现期的空间分布图,实际干旱预报和管理中可作为参考。（7）在MATLAB R2008a环境下,开发了一套通用计算程序,包括“干旱识别”、“边缘分布拟合”和“Copulas联合分布拟合”3个模块,实现了基于降水数据进行干旱频率分析的可视化处理,为后续相关研究工作提供便利。随机理论和方法是研究干旱的一种有效手段,而copulas函数理论的引入弥补了单变量分析的不足、克服了传统两变量模型的局限。应用Gaussian copula和Student t copula建立干旱多变量联合分布模型,能够全面、客观地反映干旱的真实特征。同时,将椭圆copulas用于干旱特征研究也拓展了copula函数理论所能描述水文变量间相依关系的范围。

关键词：干旱多变量特征 Gaussian copula Student t copula 联合概率分布重现期空间分析渭河流域