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1. chinaXiv:202011.00103 [pdf]

基于机器学习模型的海河北系干旱预测研究

赵美言; 胡涛; 张玉虎; 蒲晓; 高峰
Subjects: Environmental Sciences, Resource Sciences >> Basic Disciplines of Environmental Science and Technology

提高干旱预测精度能为流域干旱应对及风险防范提供可靠数据支撑,构建比选合适的干 旱模型是当前研究的热点。研究以4个时间尺度(3、6、9、12月)标准化降水指数(SPI)为表征指标,利用小波神经网络(WNN)、支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)三种机器学习算法分别构建了海河北系干旱预测模型,利用Kendall、K-S、MAE 三种检验方法判定模型表现及其稳定性。研究表明:(1)WNN、SVR模型呈现结果在不同时间尺度SPI 存在差异,WNN最适合12个月尺度SPI 干旱预测;SVR最适合6个月尺度SPI 干旱预测。(2)对3、12个月尺度SPI,RF预测性能最优(Kendall>0.898,MAE<0.05);对6、9个月尺度SPI,SVR预测性能最优(Kendall>0.95,MAE<0.04)。(3)模型预测性能稳定性存在区别,RF预测稳定性最高,其次为SVR。(4)构建的三种模型表现异同主要是因为SVR转为凸优化问题解决了WNN易陷入局部最优解的不足,从而提高了模型预测性能,RF集成多样化回归树,降低了弱学习器的负面影响,提高了模型预测准确率及稳定性,同时,RF处理包含噪声的降水数据的能力更强。

submitted time 2020-11-19 From cooperative journals:《干旱区地理》 Hits36Downloads24 Comment 0

2. chinaXiv:201908.00013 [pdf]

2000—2015年三江平原主要作物需水量特征及影响因素分析

任修琳; 李宏亮; 张玉虎; 蒲晓; 张立林
Subjects: Environmental Sciences, Resource Sciences >> Basic Disciplines of Environmental Science and Technology

全生育期内作物需水量的研究是农业水资源有效利用和进行合理灌溉的重要依据。基于三江平原22个气象站点2000—2015年逐日气象观测资料及中国区域地面气象要素数据集,利用国际粮农组织 (FAO)Penman-Monteith模型和分段单值平均作物系数法,分别对三江平原水稻、玉米和大豆的作物需水量进行计算,分析作物需水量年际变化特征,采用通径分析法研究作物需水量的变化成因。结果表明:(1)三江平原16 a来年均参考作物蒸散量为537.4 mm,日均为 3.5 mm,呈波动减少趋势。(2)生长季内,水稻在分蘖期需水量最大,为177.1 mm,玉米在七叶期需水量最大,为99.7 mm,大豆在结荚期需水量最大,为96.1 mm;水稻、玉米和大豆的净灌溉需水量分别为195.4 mm、130.8 mm和72.2 mm,对灌溉的依赖程度水稻>玉米>大豆。(3)由通径分析结果可知,三江平原作物需水量的主要影响因素为净辐射、气温和日照时数。

submitted time 2019-08-02 From cooperative journals:《干旱区地理》 Hits1976Downloads479 Comment 0

3. chinaXiv:201810.00149 [pdf]

ARIMA和ANN模型的干旱预测适用性研究

杨慧荣; 张玉虎; 崔恒建
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

开展干旱预测是有效应对干旱风险的前提基础,本文根据1960~2016年三江平原7个站点逐日降水和气温数据,利用ARIMA和ANN模型对不同时间尺度标准化降水蒸散指数(SPEI)序列进行分析建模预测。借助相关系数R、纳什效率系数NSE、Kendall秩相关系数 、均方误差MSE和Kolmogorov–Smirnov (K-S) 检验对模型的有效性进行了判定,然后分别用ARIMA和ANN模型进行12步预测,并将预测值与实际值进行比较。结果表明:(1) ARIMA模型和ANN模型对SPEI的预测能力都随时间尺度的增加而逐渐提高;(2) 两种模型对3、6个月尺度SPEI的预测精度偏低,9、12、24个月的SPEI的预测精度在70%以上;(3) SPEI-9、SPEI-12、SPEI-24三个时间尺度ANN模型的预测精度优于ARIMA模型。

submitted time 2018-10-23 From cooperative journals:《干旱区地理》 Hits1913Downloads475 Comment 0

4. chinaXiv:201702.00115 [pdf]

1981-2013华北平原气候时空变化及其对植被覆盖度的影响

阿多,赵文吉,宫兆宁,张敏,范云豹
Subjects: Biology >> Ecology

基于1981-2013年华北平原气象数据,对华北平原近30a的气候时空变化趋势与突变情况进行分析,并结合GIMMS-NDVI(1981-2006年)和MODIS-NDVI(2000-2013年)遥感数据,探讨气候突变影响下,华北平原1981-2013年植被覆盖度的空间分布和变化特征。结合生态学分区,从不同时空尺度出发,分析华北平原不同生态分区内气候因子与植被覆盖度在年代际、年际和月变化的相关关系。结果发现:(1)1981-2013年,华北平原气温整体呈现显著上升趋势(0.20℃/10a,P < 0.01),春季气温的升高、>15℃等温线控制范围的扩大和年均温0℃等值线在华北平原的消失,是区域平均气温升高的诱因。华北平原降水整体呈现显著减少趋势(-1.75mm/10a,P > 0.05),其中秋季降水量减少过快,400-600mm降水等值线控制范围的扩大、600-800mm和800-1000mm降水等值线的范围的缩小,共同造成区域降水量的减少。四季气候倾向率的特征变化敏感区域主要位于北纬35°-39°之间。1991-1994年为华北平原气候的突变时期。(2)华北平原植被覆盖度总体呈现上升的趋势,呈增加趋势的面积占总面积的55%。人类活动不仅加速了区域植被覆盖度的降低,也加剧了降低速率的变快。(3)总体上,研究区月尺度植被覆盖度与气候因子的相关性高于年尺度的值。植被覆盖度与年降水量的偏相关性高于其与年均温的偏相关性。年均温对农业生态区和森林生态区的植被覆盖度的影响更大,草原生态区的植被覆盖度对年降水量的依赖性更强。在月尺度上降水量对植被的影响具有时滞效应。气温对草原生态区具有时滞效应,降水量对农业生态区具有时滞效应。(4)华北平原干热化的气候突变降低了植被覆盖度的增加趋势。从植被覆盖度出发,草原生态区对气候突变的响应最明显;从变化速率角度出发,农田生态区的响应最明显。就整体而言,人类活动的影响力还在持续增强,且呈现出在退化区的作用力高于改善区的趋势。气候突变后,出现了人类活动在植被覆盖度的改善区的相对作用力高于退化区的变化。

submitted time 2017-02-09 From cooperative journals:《生态学报》 Hits527Downloads352 Comment 0

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