[发明专利]一种回报期与预报期观测降水一致性检验方法及系统

说明书

本发明提出一种回报期与预报期观测降水一致性检验方法与系统，包括全球降水站点观测栅格数据；将进行降水一致性检验空间区域内的降水数据划分为回报期降水数据和预报期降水数据；对回报期降水数据的总体分布和预报期降水数据的总体分布进行检验，若回报期降水数据的总体分布与预报期降水数据的总体分布存在差异，则判断回报期与预报期的降水一致性发生变化；基于自举法计算回报期降水数据和预报期降水数据均值变化和方差变化，根据所述均值变化和方差变化判别回报期与预报期的降水一致性变化的类型。本发明能够判断不同时期的水文要素时间序列一致性是否发生变化，有助于对长时间的水文要素时间序列系统进行分析。

技术领域

本发明涉及水文计算领域，更具体地，涉及一种回报期与预报期观测降水一致性检验方法及系统。

背景技术

平稳性是指自然系统在不变的可变性范围内波动的性质，是贯穿水资源工程的基本概念。系统平稳代表着水文要素都具有不随时间变化的概率密度函数，在所有时间内，所有水文要素均服从同一分布，在经典水文分析领域中，这种性质也被称为一致性，是计算传统水文频率的前提。在人类影响和自然气候的影响下，随着二氧化碳浓度增高、全球气候变暖、土地利用的改变和流域特质发生变化等现象的不断发生，导致降水和径流发生跳跃和突变，使得水文要素不再具有一致性。在这种情况下，基于一致性假设的传统水文计算，会使得防洪安全、水资源利用和管理产生极大的风险。因此，对水文要素一致性的研究显得尤为重要。

现有一种基于水文气象一致性地区分析的雨量频率估计方法，其首先根据气侯相似性和水文相似性的分析将研究区域划分为多个一致区，其中属于同一一致区的各雨量站点的气候统计特性相似以及水文数据的统计特征值同一；然后利用一致区内所有雨量站点的历史数据分析本一致区最优的无量纲的雨量概率分布曲线，进而推求各个站点的雨量频率估计值。

然而，上述方法无法在气候变化条件下，分辨不同时期的水文要素时间序列的一致性是否发生变化，从而导致雨量频率的计算结果不准确。

发明内容

本发明为解决现有技术中无法分辨不同时期的水文要素时间序列的一致性是否发生变化的缺陷，提供一种回报期与预报期观测降水一致性检验方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

第一个方面，本发明提出一种回报期与预报期观测降水一致性检验方法，包括以下步骤：

选定进行降水一致性检验的空间区域和时间范围。

获取全球降水站点观测栅格数据；根据选定的空间区域对所述全球降水站点观测栅格数据进行空间维度的裁剪，得到选定的空间区域内的降水数据；根据选定的时间范围，将选定的空间区域内的降水数据划分为回报期降水数据和预报期降水数据。

对回报期降水数据的总体分布和预报期降水数据的总体分布进行检验，若回报期降水数据的总体分布与预报期降水数据的总体分布存在差异，则判断回报期与预报期的降水一致性发生变化。

基于自举法计算回报期降水数据和预报期降水数据均值变化和方差变化，根据所述均值变化和方差变化判别回报期与预报期的降水一致性变化的类型。

作为优选方案，根据选定的空间区域对所述全球降水站点观测栅格数据进行空间维度的裁剪，得到选定的空间区域内的降水数据，具体包括：

获取全球降水站点观测栅格数据中的经度向量其表达式如下所示：

其中，x_i表示第i个全球降水站点观测栅格数据的经度值，p为全球降水站点观测栅格数据在经度方向上的总长度。

获取选定的空间区域经度范围内的经度向量其表达式如下所示：

其中，a表示选定空间区域的起始经度，b表示选定空间区域的结束经度。