东北地区夏季旱涝指标的确定

程 林 鹏

(天津大学 数学系，天津市 30072 )



东北地区夏季旱涝指标的确定

程 林 鹏

(天津大学 数学系，天津市 30072 )

使用改进的指标法解决东北地区夏季旱涝灾害的评判问题.利用最小二乘法确定指标法中的需水系数，使用参数估计证明了改进的指标法需水系数优于原方法参数.最后进行数值实验，结果表明东北地区夏季旱涝指标选取改进后的指标更为合理.

旱涝指标；K指标；最小二乘法；参数估计

旱涝灾是我国气候灾害中最严重的灾害，由于其出现的频率高、影响严重，故历来被人们关注.旱涝灾害的形成与许多因素有关，其中最主要的是降雨量.黄道友，彭廷柏等[1]利用Z指标来判定我国的旱涝灾害程度.除了降雨量外，温度因子也对旱涝灾的形成起着相当大的作用.亓来福等[2]从作物生长时期的热量分布规律提出积分湿度指标，不过其只能判定干旱灾害程度.张尚印，姚佩珍等[3]在此基础上进行改进得出K指标来判定我国的农业旱涝灾害状况.另外关于Z指标、K指标方法的文章还有文献[4-6]等.由于我国幅员辽阔，各地的地形、气候千差万别，以上两种指标方法在某一局部地区进行判定时产生较大误差，本文针对东北地区特殊的气候对K指标的需水系数进行改进，等到更加合理的结果.

1 利用最小二乘法改进K指标的需水系数

代入数据求得a=0.129 9

用以上方法可求得东北地区7，8月的需水系数a分别为0.199 5、0.194 8，改进后的K指标为

其中:Ki为i月旱涝指数，Ri为i月降水量，Ei=a∑t为i月需水量.

改进后K指数的旱涝分级为7级(表1)，一般要求重涝和重旱所占比例分别为5%，涝和旱所占比例分别为10%，偏涝和偏旱所占比例分别为15%，正常级所占比例为40%.据此概率分布情况，经过正态分布表的查算，得到相应的K值范围.

表1 改进后K指数7级旱涝分级指标

根据东北地区沈阳，长春，哈尔滨三个站点近19年夏季月总降水量，气温等资料，计算上述三种指标并进行对比分析.现以沈阳地区为例分析1996～2014年7月三种旱涝指标(表2)的分析结果.

表2 1996～2014年7月沈阳代表站的特征值

将求得的平均值及标准差代入以上公式求得三种指标的置信区间如表3.

表3 三种指标的置信区间

置信区间长度越短，参数估计的精确性就越高，表3表明Z指标的置信区间最长，K指标其次，改进的K指标最短，这说明改进的K指标最精确，K指标次之，Z指标精度最差.

2 结 语

本文针对东北地区需要求得更精确的K指标，利用最小二乘法从东北地区多年平均水分平衡原理，对K指标进行改进.改进后的K指标不仅考虑降水量，需水量(即温度因子)，还考虑东北地区实际情况.改进后的K指标比K指标及仅考虑降水量资料确定旱涝指标的Z指标更合理.改进后K指标的方法及思路不仅适用于东北地区，也适用于全国其他地区.

[1] 黄道友, 彭廷柏, 王克林, 等. 应用Z指数方法判断南方季节性干旱的结果分析[J]. 中国农业气象, 2003, 24(4): 12-15.

[2] 亓来福, 王继琴. 从农业需水量评价我国的干旱状况[J]. 应用气象学报, 1995, 6(3): 356-360.

[3] 张尚印, 姚佩珍, 吴 虹, 等. 我国北方旱涝指标的确定及旱涝分布状况[J]. 自然灾害学报, 1998, 7(2): 22-28.

[4] 刘庚山, 郭安红, 安顺清, 等. 帕默尔干旱指标及其应用研究进展[J]. 自然灾害学报，2004, 13(4): 21-27.

[5] 袁文平, 周广胜. 干旱指标的理论分析与研究展望[J]. 地球科学进展, 2004, 19(6): 982-991.

[6] 姚玉璧, 张存杰, 邓振镛, 等. 气象、农业干旱指标综述[J]. 干旱地区农业研究, 2007, 25(1): 185-189.

Determination of index of summer droughtand flood in northeast China

CHENG Lin-peng

(Department of Mathematics, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

In this paper, the improved index was used to solve the problem of the judge the summer drought and flood disasters in northeast China. Least squares method was used to determine the coefficient of water requirement. parameter estimation was used to determine the improvedKindicator was better than the other two indicators. Finally the numerical experiment results showed that for the summer drought and flood in northeast China the improvedKindicator was more reasonable.

index of drought and flood;Kindicator; least squares; parameter estimation

2016-03-23.

程林鹏(1991-)，男，硕士，研究方向：算法优化.

O212

A

1672-0946(2016)06-0713-03