[发明专利]一种区域极端降水事件的监测方法

说明书

本发明公开了一种区域极端降水事件的监测方法，包括：步骤1：获取区域降水数据，得到区域降水格点数据集；步骤2：对格点降水属性：经度、纬度、时间进行聚类，得到区域降水事件和代表降水事件的时空中心，即聚类中心；步骤3：对聚类得到的代表降水事件的聚类中心应用REID方法，得到极端事件的持续时间，影响区域以及强度。本专利的区域极端降水事件监测方法未主观设定阈值和空间范围，基于综合降水事件的强度和面积的降水强度指数，能够自动地客观地识别任选区域或季节发生的区域极端降水事件，实现对极端天气事件更好地监测和预警等。此外，其强度指数可以将不同的区域极端降水事件的可能致灾性进行量化。

技术领域

本发明属于降水监测的技术领域，具体涉及一种区域极端降水事件的监测方法。

背景技术

近年来，全球变暖增强(IPCC,2013)，大气系统水汽含量增加，区域水循环加快，极端降水，特别是区域性极端降水呈现增多、趋强的特征(Zhai et al,2005；钱维宏等,2007)，伴随的洪涝及次生灾害发生更为频繁，对人们的生活和经济发展带来深远影响。区域性极端降水的研究已成为中国区域灾害与环境风险定量评估的重要内容，日益受到学者及业务工作的关注。极端降水事件的客观识别成为首要解决的科学问题(Zhai et al,2005)。

基于单站极端降水事件研究已有很多结果给出(如Karl and Knight,1998；Kleinand Konnen,2003；Zhai et al,2005；Alexander et al,2006；Klein et al,2006)。大多应用相对阈值(百分位数值)或绝对阈值(如日降水50mm)进行事件筛选。如钱永甫(2009)将某站连续n天降水量大于气候基准期95％分位数值定义为一次持续n天的极端降水事件，Chenand Zhai(2013)提出在单点日降水连续至少3天大于绝对阈值50mm/day的基础上允许其最多间断一天，则为一次单点极端降水事件。50mm是日降水达到暴雨的标准，接近50mm,如49.9mm就可能未计算在内，这是绝对阈值遇到的第一个问题。另外，全国使用统一的标准存在一定的不合理性，有些区域，如果连续几天降水都在50mm以下，也可能引发泥石流、滑坡等灾害现象，对于华北以及东北地区，其出现50mm的机会并不多。

区域极端降水事件作为中国区域灾害与环境风险定量评估的重要内容，从所造成的灾害讲，极端降水频发所造成的洪涝灾害，其造成的经济损失是气象灾害总经济损失的37.2％，死亡的人数占总灾害人数的11.7％。区域极端降水事件的监测与预报与人民的生产生活密切相关。区域极端降水事件(REP)除了单站及单位时间的降水量之外，在持续时间以及影响面积方面也区别于一般的普通降水事件。目前有很多区域极端降水事件的识别方法(Gao et al,2002；Zhang et al,2006；江志红等,2009)，这些识别方法大体可分为两类，一类以单点极端降水事件为基础,再分别通过连续面积上超过阈值的降水比例以及时间上的连续性来考虑“区域性”以及“持续性”,进而识别区域持续极端降水事件。(如业务法；Zhai et al,2015；Tu et al,2010；Ren et al,2014；景丞等,2017)；另一类就是最近由Luet al(2017)提出的区域极端强度-持续时间综合(Region-Extreme-Intensity-Duration，REID)指数法，在对有降水格点聚类的基础上，找出降水区域的核心，计算涵盖区域降水强度和面积的综合指数，称为相对强度，对比该相对强度，定义区域极端降水事件。

这两类不同的极端降水事件识别方法鉴别出的极端降水事件特征有怎样的差异。REID方法使用的是格点资料，在对数值模式产品的极端降水事件识别有一定的优势，其能否推广应用于业务中与现有业务方法，做到相互补充。基于上述问题，在气候及统计上，气候变化趋势以及个例等方面系统对比REID法和业务法的识别结果，分析两种方法各自的优劣如下：

1、统计特征