热浪-干旱复合事件预测方法、装置

专利2026-01-31  8


本申请涉及气候数据分析的,尤其涉及热浪-干旱复合事件预测方法、装置。


背景技术:

1、干旱一般可划分为气象干旱、农业干旱、水文干旱及社会经济干旱。气象干旱是其他三类干旱的基础,其持续发展可能导致土壤水分不足,造成江河径流、湖泊水库水位和地下水位下降,甚至影响人类取用水,进而引发农业干旱、水文干旱、社会经济干旱。以往一般采用地面测站监测干旱,存在站点分布不均、区域数据匮乏等缺陷。近年来,卫星遥测和数据反演技术快速发展,基于grace及其继任者grace-fo重力卫星的定量观测产品提供了较宽的覆盖范围和更高的时空分辨率,有效弥补了地面站网布设不足等缺陷,为无资料地区的旱情监测提供了数据参考。陆地储水量是储存在树冠、冰雪、河流、湖泊和水库、湿地、土壤和地下水中的大陆水的总和,代表了陆地上的总可用水量。在区域和全球尺度上, 热浪和干旱均是影响陆地生态系统碳汇功能的最主要胁迫因子之一。部分学者利用卫星和通量站数据评估了干旱对植被碳收支的影响,发现极端干旱造成总初级生产力和生态系统净生产力显著下降。学者们也发现干旱和热浪事件不仅对生态系统碳收支有显著影响,还对人类健康及社会生产力有显著抑制效应。

2、近年来,国内外学者采用第六次国际耦合模式比较计划下的全球气候模式集合与流域水文模型和机器学习模型相结合,研究了未来高温热浪-干旱复合灾害的演变规律,取得了一定的应用效果。

3、但是,相关技术中难以准确地预测热浪-干旱复合事件的发生状况。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请热浪-干旱复合事件预测方法、装置,能够精准地预测热浪-干旱复合事件的发生状况。

2、第一方面,本申请提供一种热浪-干旱复合事件预测方法,包括:

3、根据全球气候模式下的陆地水储量系列确定全球气候模式下的陆地干旱强度,陆地水储量系列至少依据全球气候模式下的饱和水汽压亏缺所确定;

4、基于植被-干旱回归模型,根据所述全球气候模式下的陆地干旱强度和全球气候模式下的标准化径流干旱强度确定归一化综合干旱指数;

5、基于植被生长季的疾病-高温关系模型,根据全球气候模式下的各格点日均湿球温度、日均致病高温胁迫指数确定归一化高温指数;

6、用以根据所述归一化综合干旱指数和所述归一化高温指数,预测热浪-干旱复合事件的发生状况。

7、可选地,所述全球气候模式下的陆地水储量系列的确定,包括:

8、根据enso指数,全球气候模式下的饱和水汽压亏缺,全球气候模式输出的月均2m气温、月降水量、月降雪量、月径流深、月短波辐射强度,确定所述陆地水储量系列。

9、可选地,所述全球气候模式下的饱和水汽压亏缺,根据全球气候模式下的月均气温、全球气候模式下的相对湿度,并基于克劳修斯-克拉珀龙热力学方程所确定。

10、可选地,确定所述陆地水储量系列,具体为:

11、基于多个人工智能模型和各人工智能模型对应的权重,确定陆地水储量系列。

12、可选地,所述植被-干旱回归模型的构建,包括:

13、基于卫星反演植被数据确立植被生长季;

14、基于重力卫星反演的陆地水储量数据,推求干旱强度;

15、基于era5的月径流深数据,推求标准化径流干旱强度;

16、根据所述干旱强度、标准化径流干旱强度,并基于泰森多边形方法,构建所述生长季下的植被-陆气干旱回归模型。

17、可选地,所述植被生长季的疾病-高温关系模型的构建包括:

18、根据era5数据集提供的逐时2m气温和露点温度,推求各格点的逐时湿球温度;

19、根据所述逐时湿球温度和相对湿度,推求各格点的逐时致病高温胁迫指数;

20、基于所述逐时致病高温胁迫指数,建立植被生长季的疾病-热浪关联模型。

21、可选地,预测热浪-干旱复合事件的发生状况,包括:

22、根据所述归一化综合干旱指数和所述归一化高温指数,确定热浪-干旱复合事件的强度;

23、由所述强度获得全球气候模式下各格点的热浪-干旱复合事件的相对变化状况,以由所述相对变化状况的标准差表征热浪-干旱复合事件发生的不确定性。

24、第二方面,本申请提供一种热浪-干旱复合事件预测装置,包括:

25、第一确定模块,用以根据全球气候模式下的陆地水储量系列确定全球气候模式下的陆地干旱强度,陆地水储量系列至少依据全球气候模式下的饱和水汽压亏缺所确定;

26、第二确定模块,用以基于植被-干旱回归模型,根据所述全球气候模式下的陆地干旱强度和全球气候模式下的标准化径流干旱强度确定归一化综合干旱指数;

27、第三确定模块,用以基于植被生长季的疾病-高温关系模型,根据全球气候模式下的各格点日均湿球温度、日均致病高温胁迫指数确定归一化高温指数;

28、第四确定模块,用以根据所述归一化综合干旱指数和所述归一化高温指数,预测热浪-干旱复合事件的发生状况。

29、第三方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,包括程序,当所述程序在计算机上运行时,使得计算机执行如上述的方法。

30、第四方面,本申请提供一种执行设备,包括处理器和存储器,所述处理器与所述存储器耦合;

31、所述存储器,用于存储程序;

32、所述处理器,用于执行所述存储器中的程序,使得所述执行设备执行如上述的方法。

33、本申请所公开方法中,充分考虑大气湿度,且从陆面和大气综合考虑热浪及干旱灾害对人类健康和植被固碳效应的影响,由此提升了对热浪-干旱复合事件发生的预测准确性。



技术特征:

1.一种热浪-干旱复合事件预测方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述全球气候模式下的陆地水储量系列的确定,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述全球气候模式下的饱和水汽压亏缺,根据全球气候模式下的月均气温、全球气候模式下的相对湿度,并基于克劳修斯-克拉珀龙热力学方程所确定。

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,确定所述陆地水储量系列,具体为:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述植被-干旱回归模型的构建,包括:

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述植被生长季的疾病-高温关系模型的构建包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,预测热浪-干旱复合事件的发生状况,包括:

8.一种热浪-干旱复合事件预测装置,其特征在于,包括:

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,包括程序,当所述程序在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种执行设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述处理器与所述存储器耦合;


技术总结
本申请公开了热浪‑干旱复合事件预测方法、装置。本方法包括:根据全球气候模式下的陆地水储量系列确定全球气候模式下的陆地干旱强度,陆地水储量系列至少依据饱和水汽压亏缺所确定;基于植被‑干旱回归模型,根据陆地干旱强度和全球气候模式下的标准化径流干旱强度确定归一化综合干旱指数;基于植被生长季的疾病‑高温关系模型,根据全球气候模式下的各格点日均湿球温度、日均致病高温胁迫指数确定归一化高温指数;根据归一化综合干旱指数和归一化高温指数,预测发生状况。本申请所公开方法中,充分考虑大气湿度,且从陆面和大气综合考虑热浪及干旱灾害对人类健康和植被固碳效应的影响,由此提升了对热浪‑干旱复合事件发生的预测准确性。

技术研发人员:尹家波,何难,杨远航,戴明龙
受保护的技术使用者:武汉大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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