西安市气象要素变化特征及可利用降雨量预测模型

作者：吴健华　李培月　钱会

来源：《南水北调与水利科技》2013年第01期

        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0.99 mm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）01-0050-05

        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 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。