灰色理论在肇庆地区干旱预测中应用.pdfVIP

* 灰色理论在肇庆地区干旱预测中的应用 1 2 1 1 3 周 静 、周雁翎 、李厚伟 、赵俊朋 、魏进才 （1. 肇庆市气象局，广东肇庆 526040；2. 海军南海舰队海洋水文气象中心，广东湛江 524001；3. 辽 宁锦州65631 部队司令部18 号；辽宁锦州 121000） 摘 要 本文采用肇庆地区1979～2008年的近30年的降水资料，据《干旱评估标准》，确定肇庆干旱的灾变数 据序列，建立GM（1，1）模型，采用最小二乘法求解参数a、b，得到肇庆地区GM（1，1）数列预报模型。 经后验差方法检验，预测精度为“好”等级。故可用该模型对肇庆地区未来20年可能发生干旱的年份进行 预测，结果显示：肇庆地区将在2009～2010、2013～2014、2018～2019、2022～2023、2028～2029 期间发 生干旱。 关键词：气候学，灰色理论，干旱预测，GM（1，1）模型，后验差。 1 引 言 干旱是指在当前的农业生产水平条件下，较长时段内因降水量比常年平均值特别偏少， 影响农作物正常生长发育而造成损害的一种农业气象灾害[1]。尤其在生长发育需水关键期， 干旱往往危害严重。 肇庆市地处北回归线南侧，属南亚热带季风湿润型气候地区，雨水充沛，阳光充足，气 候温和，年降水量 1650mm 左右，但近 30 年来肇庆地区的干旱发生频率有所增加。肇庆土地 肥沃，土地、农林资源丰富，全市土地总面积 2264 万亩，其中耕地 209.5万亩，园地 54.48 万亩，水域 114.9 万亩，未利用土地 188 万亩，林地 1511 万亩。随着全球气候的变化，气 象干旱也逐渐成为肇庆市近 30 年来发生频率较高的自然灾害之一。 由于年降水量的多少与干旱的发生有直接而密切的联系，可以说是干旱能否发生的决定 因素之一。我们可以通过对年降水序列分析计算，找出该地区降水量的变化特征，并可对干 旱年进行预测，对当地政府指导工农业生产，保护生态环境以及气象工作者做好短、中、长 期气候预测具有重要的指导作用。 灰色系统指含有已知信息，又含有未知和非确知的信息系统。可以认为,气候变化过程 是一类灰色系统，因而可以将这种理论用于气候变化过程的研究。灰色系统理论被广泛地运 用于某种事件发生的预测，如数列预测、灾变预测、拓扑预测等，收到了较好的效果[2—4]。 而灰色系统灾变预测是根据以前发生灾变或异常现象发生时间的一系列资料，预测其下一次 可能发生的时间。本文选取肇庆 1979～2008 年的近 30 年的降水资料，利用灰色系统灾变预 测法对肇庆地区未来干旱发生时间进行预测。 2 灰色系统理论 随着科学技术的发展和人类社会的进步，人们对各类系统不确定性的认识逐步深化，不 确定性系统的研究也日益深入。1982 年，我国学者邓聚龙教授创立的灰色系统理论，是一 种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法。灰色系统理论以“部分信息已知，部分信息 未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的 生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。 灰色系统模型对实验观测数据没有什么特殊的要求和限制，因此应用领域十分广泛。 GM(1, 1)模型是灰色系统预测模型的核心，因它是用单个变量进行预测的一阶微分方 程，故记为 GM(1, 1)。它的建模过程是：首先将一规律性不强的离散数列采取累加生成的 方法变换为近似按指数规律变化的序列，一般只做一次累加。 * 已在《安徽农业科学》2010 ，32 期上发表 - 1 - 设给定原始序列 X (0) (k ) ( k =1，2，… ，n)，对其做一次累加生成新的时间序列为 k X (1) (k ) ∑X (0) (i) i 1 k ( =1，2，…，n