加权马尔科夫链在济南市降水量预测中的应用.pdfVIP

第 38 卷第 9 期 人 民 黄 河 V〇1.38,No.9 2016年 9 月 YELLOW RIVER Sep.,2016 【水 文 泥 沙 】 加权马尔科夫链在济南市降水量预测中的应用 张 杰 \ 陶 望 雄 2 , 王 青 1 (1.长安大学环境科学与工程学院旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室 ，陕西西安 710054; 2.长沙有色冶金设计研究院有限公司 ，湖南长沙 410010) 摘 要 :依 据 济 南 市 I960— 2014年的降水量资料，采用均方差分级法对年降水量进行分级，将其分为枯水年、偏 枯年、平 水年、偏丰年、丰 水 年 5 个状态，同时验证此序列满足马尔科夫要求。在 此 基 础 上 ，以规范化的各阶自相关系数为权重， 建立了适用于济南市年降水量的加权马尔科夫链预测模型，并根据模糊集理论中的级别特征值对降水量进行了预测。 结果表明：①2015年 、2016年济南市的降水量状态均为平水年，年 降 水 量 分 别 为 691.21 、645.28 mm; ②济南市年降水量 处于偏枯年及平水年状态的可能性比较大，其重现期分别为 5.38、2.34 a 。 关键词 ：马尔科夫链；模糊集理论；预 测 ；降水量；济南市 中图分类号 ：TV873 文献标志码 A： doi: 10.3969/j .issn.1000-1379.2016.09.004 降水是气候变化最敏感的因素，也是区域水资源 忽略了其他概率的影响;二是无法预报对象的具体值, 的主要来源。降水量的多少是衡量旱涝程度的重要指 只能预报对象所在的区间。模糊集理论中的级别特征 标，直接影响农业生产，进而影响国民经济的发展。由 值[4_5]可解决此问题，其最大优点是既考虑最大概率 于气象条件多样，因此其变异性和复杂性导致降水过 的影响，又考虑其他概率的影响。 程存在不确定性[1]。降水量的多少与农业发展以及 计算时，对各状态赋予相应权重，得权重集》= 各项政策的制定和实施密切相关，准确预测区域降水 w丨i ,w2,w3，…,力丨，其中I为研究系统的状态。权重 量可以为农业、水利等部门的决策提供重要依据。 公式为 山东省省会济南又称“泉城”，南依泰山山脉、北 1 5 枕黄河,属暖温带大陆性季风气候区，四季分明，光照 充足，年均气温14丈。济南市降水量年际变化较大, 最大年降水量为1962年 的 1 160.0 mm ,最小为1968 式中： n 为最大概率作用指数，越大越能够突出最大概 年的320.7 mm ,极值比为3.4。济南市降水量年内分 率的作用，通常取2 或者4,本文取2;仏为状态 I 的 配不均匀，降水主要集中在7—9 月。本文采用加权马 概率。 尔科夫模型对济南市降水量进行了预测，以期为济南 级别特征值公式为 5 市水资源规划及防汛抗旱提供理论依据。 H = 1 1 x (2) 1 预测方法 若级别特征值好 I ,则年降水量预测值户为 T .H 1 .