發(fā)布時(shí)間：2021-03-21 09:04

　　【目的】驗(yàn)證空間貝葉斯層次模型在極端氣候事件當(dāng)中建模的適用性,探明淮河流域極端氣候事件的空間分布規(guī)律。【方法】基于空間貝葉斯層次模型,將經(jīng)度、緯度與海拔作為模型協(xié)變量捕捉氣候極值的空間變化特征。在建模過程中,將廣義極值函數(shù)（GEV）作為其邊際分布,采用馬爾可夫鏈蒙特卡羅算法（MCMC）確定空間極值模型所需的參數(shù)值。選用淮河流域1960—2015年日最大降水量（RX1day）、日最高氣溫（TXx）作為極端氣候變量進(jìn)行建模,將模型結(jié)果按站點(diǎn)提取,并與基于GEV的站點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行對比。【結(jié)果】空間貝葉斯層次模型能夠很好地模擬淮河流域氣候極值,模型結(jié)果的參數(shù)及各重現(xiàn)水平與直接基于站點(diǎn)數(shù)據(jù)的GEV分析相近。RX1day不同重現(xiàn)水平從流域西北向東南增加;TXx不同重現(xiàn)水平具有典型的經(jīng)向地帶性,從流域東部往西部增加。【結(jié)論】研究建立的空間極值模型可以獲得沒有觀測臺(tái)站所在位置的極端氣候重現(xiàn)水平,該結(jié)果拓展了淮河流域極端氣候事件時(shí)空規(guī)律研究。 

【文章來源】：灌溉排水學(xué)報(bào). 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

淮河流域氣象站點(diǎn)分布

由上述結(jié)果確定海拔、經(jīng)度和緯度均被納入RX1day和TXx空間貝葉斯層次模型中。在空間極值建模過程中，MCMC迭代次數(shù)為5 000次，通過GEV各參數(shù)（Loc、Scale、Shape）的跡線圖來評估模型的收斂性（圖2）。當(dāng)?shù)螖?shù)為400時(shí)，TXx的各GEV參數(shù)基本穩(wěn)定下來（圖2(a）—圖2(d））。與TXx相比，RX1day的迭代次數(shù)達(dá)到2 400才能保持GEV各參數(shù)跡線圖平穩(wěn)（圖2(e）—圖2(h））。TXx和RX1day的對數(shù)似然比也表明空間貝葉斯層次模型可以很好地模擬空間極值的變化，400和2 400的迭代可以使TXx和RX1day參數(shù)收斂到真實(shí)值，因此取400和2 400以后的參數(shù)均值作為模型參數(shù)。最終計(jì)算的模型參數(shù)如表2所示。為評估模型的準(zhǔn)確性，將空間極值模型參數(shù)按站點(diǎn)提取，并與直接基于GEV函數(shù)分析的站點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行對比（圖3）。結(jié)果顯示，TXx參數(shù)之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性，位置參數(shù)和尺度參數(shù)的決定系數(shù)分別達(dá)到了0.98和0.80（圖3(a）—圖3(b））；對于RX1day，位置和尺度參數(shù)的決定系數(shù)分別為0.79和0.24（圖3(c）—圖3(d）），這表明空間極值模型可以很好地模擬各站點(diǎn)的降水/溫度極值變化。對空間極值模型的結(jié)果按站點(diǎn)進(jìn)行提取，與站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)亦進(jìn)行了比較，每個(gè)臺(tái)站模擬的次數(shù)為5 000次（圖4，圖5）。對于TXx,所有觀測數(shù)據(jù)都包含在模擬數(shù)據(jù)中，表明空間貝葉斯層次模型結(jié)果可以很好地模擬觀測數(shù)據(jù)（圖4）。同樣，空間貝葉斯層次模型亦可以較好的模擬RX1day，但模擬效果總體上不如TXx（圖5）。

由建立的空間貝葉斯層次模型計(jì)算淮河流域氣溫與降水極值不同重現(xiàn)期重現(xiàn)水平的空間分布（圖6，圖7）。對于氣溫極值TXx，其重現(xiàn)水平顯示出2種分布模式，即流域東部重現(xiàn)水平相對較低，而流域西部重現(xiàn)水平高（圖6），這表明TXx具有典型的經(jīng)向地帶性，這可能與距離海洋的遠(yuǎn)近有關(guān)。流域西部高海拔地區(qū)也有較低的重現(xiàn)水平，這可能是高程相依性的影響。RX1day重現(xiàn)水平的空間格局與TXx有所不同（圖7），流域西北部為低值區(qū)，流域東南為高值區(qū)。值得注意的是，西部高海拔地區(qū)具有相對較高的重現(xiàn)水平，表明海拔高度同樣對降水極值分布有重要影響。圖4 淮河流域站點(diǎn)TXx模擬數(shù)據(jù)（藍(lán)色散點(diǎn)）和觀測數(shù)據(jù)（紅色散點(diǎn)）對比散點(diǎn)圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3092598