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降水时空分布的信息熵研究

介绍了信息、全信息、信息熵等基本概念,比较详细地回顾了信息熵的两大理论,即极大熵原理和信息传递原理,以及它们在水文学中的一些应用,比如生成分布、参数估计、站网规划、水质监测等,讨论了信息熵的各种计算方法。在水文水资源学科内提出了信息场的概念,研究了基于信息场的信息传递原理,如信息传递函数、期望信息距离、信息面等这些可用来描述信息传递强度的工具。改进与推广了模糊信息的熵度量方法,探讨了用信息熵理论来研究既含有模糊性又含有随机性的不确定现象,从而得到了混合熵。利用信息传递原理,以淮河流域99个雨量站在1953年—1987年的降水资料为基础,对降水时空分布这一课题予以了一定程度的研究。通过各站在某时间尺度(年、季、月)上的时间信息熵在空间(整个流域)上的分布状况及其运动规律的研究,表明信息传递函数(ITF)随距离的增加而衰减,沿南北方向比沿东西方向衰减的率要大一些,而且,流域东南部的雨量站的信息传递能力强于西北部的雨量站。通过研究流域  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京建筑大学
北京建筑大学

基于信息熵的华北地区降水时空变化研究

半个世纪以来,华北地区工农业迅速发展,人口快速增长,严重加剧了水资源的紧张程度。因此,分析华北区域水资源特征,深入探索华北地区降水时空变化特征,对辅助区域水资源管理具有较大的现实价值。本文选取华北地区作为研究区域,以该区域21个雨量站点1960~2011年逐日降水资料为分析对象,以分析华北地区近50年降水时间和空间维度变化特征为研究目标,探索信息熵方法在水文科学研究中的应用潜力,期望为区域水资源管理、干旱预警等提供辅助决策支持。本文首先对国家气象中心提供的逐日降水资料进行数据预处理操作,根据信息熵理论,利用直方图法进行信息熵和互信息熵等的计算。然后结合模糊聚类分析方法,对华北地区进行分区研究。最后根据无序指数研究该区域降水在时间与空间上的变化。本文研究得出如下成果:1)利用信息熵理论和模糊聚类分析方法将华北地区划分为4个相异性显著的子区域,划分方法符合信息科学原理,具有较高的可靠性。2)华北地区整体的年降水量相较于春、夏、秋、冬...  (本文共55页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州大学
兰州大学

气象要素的信息特征及其在汛期降水预测中的应用

针对气象要素场信息特征分析的欠缺以及历史资料蕴含动力模式所需信息须深入探讨,运用信息论中的信息熵、信息传输理论对温度场和高度场资料进行了不同时空尺度的静、动态信息特征分析。结合相空间非线性预测方法、复杂网络、动力-统计定量化预测方法,对北半球高度场进行了预测精度分析,提取了海气系统双层空间关联结构信息,并将空间关联信息化为因子从而对汛期降水模式误差进行订正。在得出信息熵在气象资料中的适用方法及条件的基础上,主要给出了气象要素场时间信息熵的静态特征以及动态信息损失率特征,得到了空间非线性关联结构信息,由此把空间结构信息初步应用到汛期降水中。主要得到以下结果和结论:(1)信息熵的适用性研究验证了样本估计法较适合分析气象时间序列的信息熵,其优点在于对样本量的敏感性较小。研究了气象时间序列资料的时间信息熵与样本量之间的关系,在日、月时间尺度上,进一步明确了对于气象要素序列而言样本量在100左右便可满足信息熵等算法对样本量的要求。(2)温...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

贵州大学
贵州大学

基于GIS的云贵高原典型地貌区极端降水时空分布规律研究

随着全球气候变暖不断加剧,极端降水事件频发且呈持续增加的趋势,因极端降水而引发的暴雨、洪涝和泥石流等自然灾害对世界经济的发展、人类的生产生活和自然生态系统造成了严重的影响,极端降水时空分布规律备受社会各界所关注。位于中国西南地区的云贵高原山区,境内地势西北高、东南低,河流深切,地形破碎,形成了特有的高原山区地貌,导致区内气候分异显著,使得境内极端降水时空分布规律呈现特殊性。结合GIS二次开发技术快速、准确地揭示云贵高原地区极端降水的时空分布规律,对于防控该区域洪涝、泥石流等地质灾害具有重要意义。本文基于1980—2010年云贵高原地区的逐日降水数据和累年、月降水数据,通过极端降水的因素识别、空间插值方法和半变异函数模型的选取,在基于ArcEngine的组件式开发平台构建了云贵高原降水时空分布系统。实现了极端降水空间分布插值、线性倾向估计法和Mann—Kendall趋势检验法的系统集成,利用该系统对云贵高原极端降水的时空分布规律进...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

《干旱区资源与环境》2010年01期
干旱区资源与环境

西安地区降水时空分布及变化规律分析

西安市位于中国大陆腹地黄河流域中部的关中盆地,东经107°40′~109°49′和北纬33°39′~34°45′之间。辖境东西204km,南北116 km;面积9983 km2,其中市区面积1066km2。北部为冲积平原,南部为剥蚀山地,大体地势是东南高,西北与西南低,呈一簸箕状。西安自古以来就有"八水绕长安"之说,为历代文人学士所称道。这八水指的是渭、泾、沣、涝、潏、滈、浐、灞八条河流。西安属于暖温带半湿润的季风气候区,雨量适中,四季分明。年降水量平均为507.7~719.8mm。年平均湿度为69.6%。年平均降雪日为13.8天。西安是连接东部和西部、西南部的主要通道,在我国西部大开发中处于十分重要的位置。但是近年来,由于自然与人为的因素,水资源不足和水环境问题突出严重制约着西安市经济的发展,开发利用西安城市雨水资源已成当务之急。2001年水利部发布的《雨水集蓄利用工程技术规范》(SL267-2001)和2006年建设部发布的...  (本文共5页) 阅读全文>>

《现代农业科技》2016年21期
现代农业科技

辽宁省盛夏降水时空分布特征及影响因子分析

我国夏季旱涝变化受众多因子影响,既与包括海—陆—气各子系统的东亚季风气候系统的年际变化有关,又与热带中、东太平洋的年际和年代际变化关系密切,同时东亚夏季大气环流异常的遥相关及其机制是解释我国夏季旱涝物理机制的重要基础[1]。研究表明,我国夏季降水的影响因子众多且物理机制较为复杂[2-7],我国北方夏季降水影响因子及成因与南方不尽相同,主要受到偏北环流系统影响[8-14]。辽宁地处东北南部,降水主要集中在夏季,而辽宁夏季降水量主要集中在盛夏,盛夏是辽宁农作物生长需水的关键期,盛夏降水的多少直接影响农作物长势,盛夏降水异常偏少,辽宁盛夏的旱与涝直接影响着辽宁地区的农业、经济及人民群众生命财产安全。以往对辽宁降水的分析主要集中在夏季[15-16],指出辽宁夏季降水呈减少趋势,降水分布分为中北部、辽河以西部地区及东南部地区3个不同区域[17]。研究发现辽宁夏季降水存在2~3年、3~5年及10~12年周期振荡[18]。在对辽宁夏季降水的研...  (本文共4页) 阅读全文>>

《闽江学院学报》2010年05期
闽江学院学报

福州市1961-2006年降水时空分布特征研究

在全球气候变暖的大背景下,不同地区由于其不同的局地环流特征而表现出不同的气候变化特征.中国地形复杂,高山平原起伏变化,海拔高度变化大,气候受多种因素影响,如东南季风、西南季风、西风带、青藏高原、海拔高度等,使得中国境内气候变化区域差异显著.20世纪下半叶,中国西部及长江中下游地区降水显著增加,而中国北方地区降水减少[1],黄土高原地区近半个世纪降水量也有减少的趋势[2,3].通过研究不同区域局地气候的变化,可以反演影响本区域影响气候变化各要素的变化特征及其相互耦合关系,从而为预测未来气候变化,制定相关政策提供依据.福州位于欧亚大陆东南边缘,东临太平洋,是典型的海洋性亚热带季风气候.年平均降水量为900-2100mm,年平均气温为16-20℃;最冷月1-2月,平均气温达6-10℃;最热月7-8月,平均气温为24-29℃,年相对湿度约77%.其降水变化受到亚洲东南季风环流、北太平洋逆赤道流、热带气旋等多种因素的影响,7-9月为台风活...  (本文共4页) 阅读全文>>