西安市气象要素变化特征和可利用降雨量预测模型

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1、西安市气象要素变化特征和可利用降雨量预测模型　　摘要：利用西安气象站1951年-2008年的气象资料，分析了西安市降雨量、蒸发量、可利用降雨量的变化特征，并建立了基于理论频率曲线修正的加权马尔科夫链年可利用降雨量预测模型。分析结果表明：西安市可利用降雨量年内变化大，以9月最多，12月最少；四季中以秋季的可利用降雨量最多，冬季的最少，分别占全年总量的44.5%和2.1%；可利用降雨系数也以秋季最高，冬季最低，分别为0.36和0.13；近58年来，西安市平均可利用降雨量以每年0.99mm的线性趋势递减。经过分析，利用加权马尔科夫预测模型预测的

2、西安市可利用降雨量的相对误差，与可利用降雨量实际值呈负相关关系；经过理论频率曲线修正后，其误差相应的减少。因此经过理论频率曲线修正的加权马尔科夫预测模型，可以应用于西安市未来年可利用降水资源的预测。关键词：马尔科夫链；频率曲线；可利用降雨量；特征分析；预测模型；西安市中图分类号：P426.6文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）01-0050-053我国是一个干旱缺水的国家，人均可利用淡水资源少，而且空间分布极不均衡。近年来，在气候变化的大背景下，随着人类活动的不断加剧以及水资源不合理的开发利用，许多地区水资源已经受到了一

3、定程度的点状和面状污染，这进一步加剧了水资源短缺的矛盾。自然降雨是水资源的主要来源，可利用降雨量已成为影响经济发展和关系民生的重要因素。可利用降雨资源的变化特征分析以及预测可为水资源合理配置研究提供理论基础。目前，关于降雨量分布特征与降雨量预测的研究较多，研究理论方法也多种多样，主要有灰色理论、遗传算法、神经网络法、回归分析法、马尔科夫链等。许多学者也致力于降雨量变化特征及其预测的研究，如李才媛[1]利用灰色理论研究了湖北省梅雨期分级降雨的预报，Chang等[2]利用遗传算法对反距离加权法预测降雨量中的参数优化进行了研究，Valverde

4、Ramérez等[3]采用人工神经网络对圣保罗地区的降雨量进行了预测，Chan等[4]利用回归分析法对中国南部的夏季季风降雨预测进行了研究。此外，王彩平[5]、钱会等[6]、王涛等[7]、仲远见等[8]分别利用马尔科夫链对降雨量预测进行了研究。这些研究成果为区域降雨量分布特征研究与预测研究提供了示范，也为区域水资源评价及其合理配置提供了理论基础。但是，这些研究大多侧重于降雨量的时空分布特征及其预测，而关于可利用降雨量的研究则很少。3一般来说，某区域的可利用降雨量与该地区的降雨、蒸发以及径流等因素有关。从气象的角度考虑，降雨量减去陆面蒸发量

5、在一定程度上反映了该地区的水资源净补给量，即可利用降雨量。目前，根据平均降水量和月平均气温对陆面蒸发量进行估算的计算公式较多，如彭曼公式、桑斯威特公式、哈格里韦斯公式以及高桥浩一郎公式[9]等。其中，高桥浩一郎公式应用较为广泛，主要适用于我国北方地区的陆面蒸发量的计算。黄晓俊和李永华等[10-11]利用高桥浩一郎公式分别对贵州省贵定县和重庆地区的可利用降水资源进行了分析，彭兆亮等[12]采用高桥浩一郎公式研究了气候变化对碧流河流域水资源量的影响。本文根据西安市1951-2008年的月平均气温（T）和降雨量（P）资料，采用高桥浩一郎的陆面蒸

6、发经验公式，计算出了月平均陆面蒸发量（E），进而求得月平均可利用降雨量（F=P-E），分析了可利用降雨资源的变化特征，并建立了频率曲线修正的加权马尔科夫链年可利用降雨量预测模型，为可利用降雨量的预测研究提供思路，也为降雨资源的合理利用提供理论基础。1可利用降雨资源变化特征1.1可利用降雨资源量的计算3