一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法技术

本申请实施例公开了一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法


[0001]本申请涉及极端天气气候
，尤其涉及一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法
。

技术介绍

[0002]热浪指持续性的高温天气过程，对人体健康
、
农业生产和生态环境等造成破坏性影响
。
以升温为主要特征的气候变化加剧了热浪的发生频率和强度，高温灾害风险日益严峻
。
为了更好的应对热浪事件带来的负面影响，需要对热浪事件的发生过程进行监测和评估，从而制定相应的灾害管理措施
。
[0003]现有热浪指标缺乏统一性，不仅阻碍了不同地区和时期之间热浪事件的比较，而且可能无法准确识别升温背景下的热浪过程
。
因此，需要开发适用于气候变暖背景下的热浪指标方法，更加准确地监测热浪过程的发生
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种能够准确获得研究区域的热浪监测和评估结果的基于析因实验设计的热浪事件评估方法
。
[0005]一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法，包括以下步骤：
[0006]S1.
采用滑动窗口法计算研究区域的温度阀值；
[0007]S2.
获取研究区域的温度数据，根据所述温度数据和所述温度阀值，定义所述研究区域的热浪事件并量化所述研究区域的热浪特征，所述热浪特征包括频率
、
历时
、
强度
、
累积强度
、
升温速率和降温速率；<br/>[0008]S3.
采用多水平析因实验设计对所述热浪特征的模拟值进行分析，以量化不同不确定性因素对所述热浪特征的影响
。
[0009]本申请提供的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，通过采用集合评估的方式来定义热浪事件以及量化热浪特征，避免了单一阈值造成的误差，从而能够更加准确地获得研究区域的热浪监测和评估结果，同时采用多水平析因实验设计对热浪特征的模拟值进行分析，计算各因素以及因素间的交互作用对热浪特征的模拟值的影响，以量化不同不确定性因素对热浪特征的影响，并可筛选出对研究区域的热浪特征影响最大的因素以及因素水平，使得热浪相关研究具有更加科学
、
合理的技术支撑
。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0011]图1为一实施例中的一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法的流程框图；
[0012]图2为一实施例中的不同不确定因素所有组合下
1979
‑
2021
年热浪特征的模拟均值的折线图；
[0013]图3为一实施例中的不同基准期下的热浪特征的模拟均值的折线图；
[0014]图4为一实施例中的不同阀值水平下的热浪特征的模拟均值的折线图；
[0015]图5为一实施例中的不同连续天数下的热浪特征的模拟均值的折线图
。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0017]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示
(
诸如上
、
下
、
左
、
右
、
前
、
后
……
)
仅用于解释在某一特定姿态
(
如附图所示
)
下各部件之间的相对位置关系
、
运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变
。
[0018]另外，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量
。
由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征
。
另外，全文中的“和
/
或”包括三个方案，以
A
和
/
或
B
为例，包括
A
技术方案
、B
技术方案，以及
A
和
B
同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内
。
[0019]如图1所示，本申请提供了一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法，该方法包括以下步骤：
[0020]S1.
采用滑动窗口法计算研究区域的温度阀值
。
[0021]S2.
获取研究区域的温度数据，根据温度数据和温度阀值，定义研究区域的热浪事件并量化研究区域的热浪特征，热浪特征包括频率
、
历时
、
强度
、
累积强度
、
升温速率和降温速率
。
[0022]S3.
采用多水平析因实验设计对热浪特征的模拟值进行分析，以量化不同不确定性因素对热浪特征的影响
。
[0023]本申请提供的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，通过采用集合评估的方式来定义热浪事件以及量化热浪特征，避免了单一阈值造成的误差，从而能够更加准确地获得研究区域的热浪监测和评估结果，同时采用多水平析因实验设计对热浪特征的模拟值进行分析，计算各因素以及因素间的交互作用对热浪特征的模拟值的影响，以量化不同不确定性因素对热浪特征的影响，并可筛选出对研究区域的热浪特征影响最大的因素以及因素水平，使得热浪相关研究具有更加科学
、
合理的技术支撑
。
[0024]在本实施例中，热浪事件是指在对研究区域的研究时间范围内发生过的高温热浪事件；热浪特征是指对历史发生的各热浪事件的时间参数进行分析后，所确定的用于描述研究区域的各历史热浪事件发生情况的参数
。
[0025]以年为统计周期，频率指年内所有热浪事件的天数之和；历时指年内所有热浪事
件中最长的持续时间；强度指年内所有热浪事件中最大的温度距平；累积强度指年内所有热浪事件温度距平之和的均值；升温速率指年内所有热浪事件从开始至温度达到峰值的日升温幅度的均值；降温速率指年内所有热浪事件从温度峰值至结束的日降温幅度的均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.
采用滑动窗口法计算研究区域的温度阀值；
S2.
获取研究区域的温度数据，根据所述温度数据和所述温度阀值，定义所述研究区域的热浪事件并量化所述研究区域的热浪特征，所述热浪特征包括频率
、
历时
、
强度
、
累积强度
、
升温速率和降温速率；
S3.
采用多水平析因实验设计对所述热浪特征的模拟值进行分析，以量化不同不确定性因素对所述热浪特征的影响
。2.
根据权利要求1所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，步骤
S1
包括：
S11.
以历史
30
年为基准期，采用
15
日窗口法计算所述研究区域年内每日温度的百分位数阈值
。3.
根据权利要求2所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，步骤
S11
所涉及的计算公式具体如下：式中，
Q
i
表示年内第
i
日温度的百分位数阈值；
T
y,i
表示所述研究区域第
y
年第
i
日的日温度；表示所述研究区域第
a
至
b
年度的日温度数据的集合；表示以日期
d
前后7天窗口期的日温度数据的集合；
P
表示将所有温度数据的集合中的元素按从小到大排列，并计算相应的累计百分位，取第
N
个百分位数最接近的元素的温度值
。4.
根据权利要求1所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，步骤
S2
包括：将所述研究区域的日温度数据中的第
N
百分位数定义为温度阈值，将所述研究区域的日温度大于所述温度阈值的日子定义为高温日，将所述高温日持续至少
M
天的天气定义为所述热浪事件，其中，
N
为
85、90
或
95
，
M
为
3、5
或
7。5.
根据权利要求4所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，所述日温度包括日最高温度
、
日平均温度或日最低温度；和
/
或所述温度阈值为
25℃、30℃、32℃
或
35℃。6.
根据权利要求1所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，在步骤
S2
中，所述热浪特征涉及的计算公式具体如下：
HWD
＝
t
e
‑
t
s
HWI
max
＝
max(T
i
‑
T
clim,i
)HWI
com
＝
sum(T
i
‑
T
clim,i
)
式中，
HWF
表示频率；
HWD
表示历时；
HWI
max
表示强度；
HWI
com
表示累积强度；
R
onset
表示升温速率；
R
decline
表示降温速率；
D
i
表示年内每次热浪事件的持续时间；
t
s
和
t
e
分别表示热浪事件开始和结束的时间；
T
i
和
T
clim,i
分别表示第
i
时刻的温度和温度阈值；
I
max
表示年内每次热浪事件的强度；和分别表示第
t
s
‑1时刻的温度和温度阈值；
t
max
表示热浪强度最高的时间
。7.
根据权利要求1所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，所述步骤
S3
包括：
S31.
采用三因素三水平实验设计对所述热浪特征的模拟值进行分析，所述三因素为热浪参考基准期
、
阀值水平和连续天数，所述三水平指各个所述因素对应的三个不同水平
。8.
根据权利要求7所述的基于析因实验设计的热浪事件评估方法，其特征在于，步骤
S31
涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：涉及的具体公式如下：
SS
E
＝
SS
T
‑
SS
A
‑
SS
B
‑
SS
C
‑
SS
A
×
B
‑
SS
A
×
C
‑
SS
B
×
C
‑
SS
A
×
B
×
C
式中，
y
ijk
表示热浪特征的模拟值，该热浪特征可以为频率
、
历时
、
强度
、
累积强度
、
升温速率和降温速率中的任意一个；
μ
表示热浪特征在各个不同的基准期
、
阈值水平和连续天数的所有组合下的模拟均值；
α
i
是第
i
个基准期的影响；
β
j
是第
j
个阈值水平的影响；
γ
k
是第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元锐，于磊，左其亭，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：