采用偏最小二乘回归模型预测长江流域夏季径流

论文摘要

长江流域是人口稠密,社会经济高度发达的地区,同时也是洪涝干旱灾害频发地区。对夏季长江径流进行长期预测是一项十分重要且具有挑战性的课题。本文收集了1950-2016年长江流域实测的站点流量资料,用以研究该流域流量的时空变化特征。研究发现长江上游和中下游地区的流量变化对El Ni?o-Southern Oscillation（ENSO）事件的响应呈现出显著差异。长江上游地区在ENSO发展年的夏季易发生旱涝灾害,而中下游地区流量的变化与ENSO衰减位相密切相关。合成分析的结果表明:当ENSO处于不同位相时,夏季西太平洋副热带高压（后简称西太副高）的西侧边界的位置存在显著差异。在中部型La Ni?a发展年的夏季,西太副高显著增强,其西边界西伸到长江上游,异常多的水汽汇聚在上游地区,有利于上游降水增多进而导致上游流量增加,El Ni?o发展年夏季情况趋于相反;在El Ni?o衰减年夏季,西太副高西边界东退到长江中下游地区,有利于该地区降水增多进而使得流量增加,在La Ni?a衰减年夏季情况趋于相反。为了预测长江流域的夏季径流,我们采用偏最小二乘回归方法（partial-least square regression,PLS）寻找前期冬季与后期夏季径流密切相关的海温模态。结果表明PLS前两个海温异常模态可以作为长江流域夏季径流预测的可预报性来源。其中,PLS第一海温模态与ENSO的衰减位相联系,第二海温模态呈现出稳定的mega-ENSO异常特征。基于上述结果,使用1950-（16）（24）（24）（21）年的实测流量和海温场资料进行回归训练,构建了一个具有物理意义的PLS经验预测模型,并将1997-2016年的资料带入模型进行实际预报实验。结果表明,PLS模型显示出较高的预报技巧,可为我国汛期的长江径流预测提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 长江流域流量变化与ENSO循环的联系
•     1.1.2 长江流域流量变化与东亚夏季风（EASM）的联系
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 现有的流量预报模型
•     1.2.2 基于物理-经验的偏最小二乘回归（PE PLS）模型
•   1.3 问题的提出及创新点
•   1.4 主要研究内容及章节安排
• 第二章 资料及方法
•   2.1 资料
•   2.2 研究区域概况
•   2.3 技术路线与方法
•     2.3.1 技术路线
•     2.3.2 PE PLS方法建模原理及步骤
•     2.3.3 相关分析及其检验方法
•     2.3.4 合成分析及其差值检验方法
•     2.3.5 整层水汽通量的计算
• 第三章 ENSO对长江上游和中下游流量的影响及其机理
•   3.1 长江汛期径流的基本变化特征
•   3.2 ENSO循环和长江流量的关系
•   3.3 可能的物理机制
•     3.3.1 ENSO事件的挑选
•     3.3.2 大气环流响应
•   3.4 本章小结及讨论
• 第四章 长江夏季径流预测模型
•   4.1 长江径流指数（YRI）的定义
•   4.2 PE PLS模型训练
•     4.2.1 物理预测因子
•     4.2.2 汛期之前的冬季海温模态
•   4.3 PE PLS模型构建
•     4.3.1 建模过程
•     4.3.2 模型预测效果与性能评估
•   4.4 本章小结及讨论
•     4.4.1 YRI和 EASM的关系
•     4.4.2 2019 年汛期长江径流的预测
•     4.4.3 本章小结
• 第五章 总结与讨论
•   5.1 主要结论
•   5.2 讨论与展望
•     5.2.1 夏季北极海冰年际变化的预测
•     5.2.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 叶晓晨

导师: 吴志伟

关键词: 长江流量,季节预测,循环

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 南京信息工程大学

分类号: P333.1

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000025

总页数: 80

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