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本文基于河西内陆河流域18个气象站点1960~2010年的日降水资料、气温资料,构建三个极端降水指数(AM1D、AM5D、TWD)和四个极端气温指数(AMaxT、AMinT、Txq90、Tnq10),分析流域极端气候事件的特征;基于黑河流域上游3个气象站点的降水数据和莺落峡水文站的径流数据,选取特征变量,构建二维联合概率分布模型。主要结论如下:1.运用气候倾向率、5年滑动平均、复值Morlet小波分析方法对各站点的极端气候指数进行趋势和周期特征分析,结果表明:研究区55%的站点(10个)极端气候指数表现为波动上升趋势;极端气候指数普遍存在3~20年、23~28年时间尺度的周期特征,28年左右的时间尺度为第一主周期,并且可能存在大于50年时间尺度的周期特征。2.在进行概率分析之前,采用Mann-Kendall和Pettitt方法对极端气候指数进行一致性识别,对于非一致性序列进行变异类型修正,修正后序列再采用GEV、Log-Logistic、Log-Normal、Weibull和Gamma五种理论概率分布模型进行概率拟合,经Kolmogorov-Smirnov检验,选取最优理论分布模型。结果表明,GEV分布是三个极端降水指数和AMaxT、Txq90极端气温指数的最优概率分布模型,Log-Logistic分布是AMinT和Tnq10的最优概率分布模型。根据重现期估算结果可知,不同重现期水平下的三个极端降水指数的估算值大体都呈现出上游至下游的下降趋势,AMax T与Txq90呈现上游至下游的增加趋势,AMinT和Tnq10呈现上游至中游增加、再至下游下降的变化趋势。另外,研究区超过5年一遇重现期水平极端降水量的频次和强度均有所增加;70%以上站点在气候变暖条件下,极端气温Txq90、Tnq10估算值均高于原始气候条件下的估算值。3.基于Archimedean Copula函数,建立黑河流域上游最大五天降水量(AM5D)与最大一天径流量(AM1R)之间的二维联合概率分布模型,边缘分布函数为GEV分布,经RMSE、AIC和BIC拟合优度检验,最终优选Frank Copula进行联合分布概率及重现期的计算。结果表明:AM5D与AM1R相同取值组合下的同现重现期大于联合重现期,小于单变量重现期;不同给定条件下,AM5D越大,AM1R发生的概率越大,AM1R的条件重现期也越大。