基于M-K和小波分析的哈密市降水资源特征研究
2018-08-04裴晶晶奥斯曼伊斯马伊力
陕西水利 2018年4期
郭 伟,裴晶晶,奥斯曼·伊斯马伊力
(新疆哈密水文勘测局,新疆 哈密 839000)
哈密市深居欧亚大陆核心地段,由于海洋水汽难以抵达并常年受大陆高压控制,形成了常年干旱的气候特征。哈密是我国环境恶劣、气候干燥、严重缺水的典型地区,其中降水资源缺乏对于这一环境背景的形成起决定性作用。在气候变化与人为干扰的背景下,该地区降水资源时空不确定性增加、干旱发生异常,研究区域降水量变化特点、周期性规律,可为气候预报、预测提供依据,也为区域水资源管理提供基础信息。
1 研究理论
1.1 回归分析法
回归分析用于拟合降水量与时间尺度之间的关系。众所周期,在年、季、月、日等时间尺度上降水量值存在差异,而在同一时间尺度上不同时间的观测值降水亦有不同,因而其具有时间波动性、随机性特征。对于这种一维宏观趋势,采用一元回归分析法,解析其总体变化趋势。其计算公式如下[1]:

式中,Slope为降水量斜率值,i为时间年,x为降水量数值。当Slope>0时,表明降水量在该时间尺度上呈增加趋势,当Slope<0时,表明降水量呈减小趋势,当Slope=0时,说明降水量无时间变化。
1.2 Maan-Kendel突变分析法
对于降水等时间序列自然事件的趋势性分析,Mann-Kendall(M-K)检验法具有不受样本值、分布类型等的影响,并被世界气象组织推荐而广泛应用[2]。对于时间序列变量(X1,X2,…,Xn),n 为时间序列长度,M-K 法定义了统计量 S:

其中Sgn()为符号函数,规则如下:

S为正态分布,其均值为0,方差Var(S)=n(n-1)(2n+5)/18,当n>10时,正太分布统计量计算如下:

若Z>0,则表明降水在该时间序列呈增加趋势,否则为降低趋势,并且绝对值越大,则趋势越明显。……
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