DB43_T 2458-2022气候年景与旱涝年景评估方法.pdf

气候年景与旱涝年景评估方法Assessment method for annual climatic status and drought or flood year43湖南省地方标准ICSCCS 07.060A 47DB43/T 24582022 发 布湖南省市场监督管理局2022-11发布-102023-02实施-10 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 气候年景评估 2 5 旱涝年景评估 3 6 评估结果修订 5 附录 A（规范性）统计方法 6 附录 B（规范性）百分位数计算方法 7 附录 C（规范性）标准化降水指数（SPI)计算方法 8 参考文献 10 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖南省气象局提出。本文件由湖南省气象标准化技术委员会归口。本文件起草单位:湖南省气候中心。本文件主要起草人：段丽洁、蒋元华、吴浩、粟志钢、汤亦豪、曾向红、赵辉、欧阳也能、黄超、郭凌曜、刘臻婧。气候年景与旱涝年景评估方法 1 范围 本文件规定了气候年景与旱涝年景的评估方法。本文件适用于气候年景与旱涝年景评估。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 336702017 气候年景评估方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 气候平均值 climatic normal 气象要素 30 年或以上的平均值。注：本文件根据 WMO 规定取最近三个年代的平均值作为气候平均值。如：2011 年-2020 年期间，气候平均值取 1981年-2010 年的平均值；2001 年-2010 年期间，气候平均值取 1971 年-2000 年的平均值。来源：GB/T 204812006，2.11 3.2 标准差 standard deviation 序列中各数据与其气候平均值偏离程度的平均值。其具体计算方法见附录 A。3.3 百分位数 percentile 将一组数据从小到大排序，并计算相应的累计百分位，某一百分位所对应数据的值即为这一百分位的百分位数。其具体计算方法见附录 B。来源：QX/T 2802015，2.2 3.4 标准化降水指数 standardized precipitation index SPI 假设某时间段降水量服从概率分布，对其经过正态标准化处理得到的指数。具体计算方法见附录C。3.5 气候年景 annual climatic status 综合反映某年内主要气候要素偏离气候平均值的程度。来源：QX/T 336702017，2.6 3.6 旱涝年景 drought or flood year 综合反映某年内标准化降水指数偏离气候平均值的程度。3.7 气候年景指数 index of annual climatic status 综合反映气候年景的指标。来源：QX/T 336702017，2.7 3.8 干旱年景指数 index of drought year 综合反映干旱年景的指标。3.9 洪涝年景指数 index of flood year 综合反映洪涝年景的指标。3.10 气候年景等级 grade of annual climatic status 气候年景指数的级别划分。来源：QX/T 336702017，2.8 3.11 干旱年景等级 grade of drought year 干旱年景指数的级别划分。3.12 洪涝年景等级 grade of flood year 洪涝年景指数的级别划分。4 气候年景评估 4.1 气温异常指数 气温异常指数计算见式（1）：36,11/NTi ji ji jjiITTN（1）式中：TI气温异常指数；,i jT为第j站第i旬平均气温；,i jT为第j站第i旬平均气温的气候平均值；,i j为第j站第i旬平均气温的标准差；N区域内参加统计的站数。4.2 降水异常指数 降水异常指数计算见式（2）：3630,11()/NPii jjiISPIN（2）式中：PI降水异常指数；30,()i jSPI为第j站第i旬末的 30 天标准化降水指数；i为第i旬的影响系数（影响系数通过多次敏感性实验，与气象志评定结果对比确立，见表 1）；N区域内参加统计的站数。表 1 影响系数表 旬号 1-6 旬，28-36 旬 7-15 旬，25-27 旬 16-24 旬 i 1.0 2.0 6.0 4.3 气候年景指数 气候年景指数计算见式（3）3CTPIII（3）式中：CI气候年景指数；TI气温异常指数；PI降水异常指数。4.4 气候年景评估等级划分 将代表气候平均值的 30 年气候年景指数采用百分位数法确定阈值，具体阈值为：第 10 百分位数（以10P表示）；第 30 百分位数（以30P表示）；第 70 百分位数（以70P表示）；第 90 百分位数（以90P表示）。气候年景划分为五个等级，分别是好、较好、一般、较差、差。气候年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级见表 2。表 2 气候年景评估级划分 气候年景等级 气候年景评估结果 气候年景指数CI对应百分位数阈值 1 好 10CIP 2 较好 1030CPIP 3 一般 3070CPIP 4 较差 7090CPIP 5 差 90CPI 5 旱涝年景评估 5.1 干旱年景评估 5.1.1 干旱年景指数 干旱年景指数计算见式（4）：3630,11()/NDii jjiISPIN（4）式中：DI干旱年景指数；30,()i jSPI为第j站第i旬末的 30 天标准化降水指数，当30,()0i jSPI时，不参与统计。i为第i旬的影响系数，见表 1；N区域内参加统计的站数。5.1.2 干旱年景评估等级划分 将代表气候平均值的 30 年干旱年景指数采用百分位数法确定阈值，具体阈值为：第 10 百分位数（以10DP表示）；第 30 百分位数（以30DP表示）；第 70 百分位数（以70DP表示）；第 90 百分位数（以90DP表示）。干旱年景划分为五个等级，见表 3。表 3 干旱年景评估等级划分 干旱年景等级 干旱年景评估结果 干旱年景指数DI对应百分位数阈值 1 基本无旱 10DDPI 2 轻度干旱 3010DDDPIP 3 中度干旱 7030DDDPIP 4 重度干旱 9070DDDPIP 5 特大干旱 90DDIP 5.2 洪涝年景评估 5.2.1 洪涝年景指数 洪涝年景指数计算见式（5）：3630,11()/NFii jjiISPIN （5）式中：FI洪涝年景指数；30,()i jSPI为第j站第i旬末的 30 天标准化降水指数，当30,(SPI)0i j时，不参与统计。i为第i旬的影响系数，见表 1；N区域内参加统计的站数。5.2.2 洪涝年景评估等级划分 将代表气候平均值的 30 年洪涝年景指数采用百分位数法确定阈值，具体阈值为：第 10 百分位数（以10FP表示）；第 30 百分位数（以30FP表示）；第 70 百分位数（以70FP表示）；第 90 百分位数（以90FP表示）。洪涝年景划分为五个等级，见表 4。表 4 洪涝年景评估等级划分 洪涝年景等级 洪涝年景评估结果 洪涝年景指数FI对应百分位数阈值 1 基本无涝 10FFIP 2 轻度洪涝 1030FFFPIP 3 中度洪涝 3070FFFPIP 4 重度洪涝 7090FFFPIP 5 特大洪涝 90FFPI 6 评估结果修订 综合干旱、洪涝年景评估结果，对湖南气候年景评估结果进行订正。干旱或洪涝年景评估结果在 4级及以上等级的年份，如果气候年景评估为 1 级或 2 级，则修订为 3 级。附 录 A（规范性）统计方法 标准差计算方法见式（A.1）、式（A.2）:nYYnii/)(1（A.1）21)(1YYnnii（A.2）式中：n序列Y的样本数；Y序列Y的平均值；序列Y的标准差。附 录 B（规范性）百分位数计算方法 百分位数计算方法见式（B.1）式（B.3）：)1()()1()(jjiXXpQ（B.1）)3/)1(int(pnpj（B.2）jpnp3/)1(（B.3）式中：)(pQi第i个分位数；X升序排列后样本序列；p百分位数；n序列总数；j第j个序列数。附 录 C（规范性）标准化降水指数（SPI）计算方法 假设某时段降水量为随机变量x，则其分布的概率密度函数见式（C.1）（C.5）：/1)(1)(xexxf 0 x（C.1）01)(dxexx（C.2）AA43/411（C.3）/x（C.4）niixnxA1lg1lg（C.5）式中：ix降水量样本；x降水量多年平均值；尺度参数，0；形状参数，0。确定概率密度函数中的参数后，对于某一年的降水量0 x，可按式（C.6）求出随机变量x小于0 x事件的概率为：00)()(dxxfxxP（C.6）利用数值积分可以计算用式（C.1）式代入式（C.6）式后的事件概率近似估计值。降水量为 0 时的事件概率由式（C.7）估计：nmxP/)0(（C.7）式中：m降水量为 0 的样本数；n总样本数。对分布概率进行正态标准化处理，即将式（C.6）、式（C.7）式求得的概率值代入标准化正态分布函数，即：0202/021)(xZdxexxP（C.8）对（C.8）式进行近似求解可得：0.1)()(123012tdtdtdctctctSZ（C.9）21lnPt（C.10）式中：P（C.6）式或（C.7）式求得的概率，并当5.0P时，PP0.1，1S；当5.0P时，1S。C0=2.515517；C1=0.802853；C2=0.010328；d1=1.432788；d2=0.189269；d3=0.001308 由（C.9）式求得的Z值就是此标准化降水指数 SPI。参 考 文 献 1 詹兆渝，胡雪.四川省气候年景综合数学评定模式J.四川气象，1989，9（3）：27-33.2 李翠金，马巧英.长江中下游地区旱涝气候年景和评定方法的研究J.灾害学，1998,13（1）：72-77.3 郭迎春,张广录,阮新,等.气候对农业影响的定量评价模式及方法研究.以河北省为例J.地理学与国土研究，2002，18（4）：100-104.4 高歌,黄朝迎.中国水资源年景评估方法及其应用研究J.应用气象学报，2005，16（3）：105-110.5 孙家民，黄朝迎.中国农业气候年景的评估及预测J.应用气象学报，2005，16（3）：111-115.6 祝燕德，汪扩军，崔新成，等湖南省志-气象志M.2005.7 石磊，王胜，盛绍学.近 50 年安徽省气候年景评估方法J.中国农业大学学报，2012,31（9）：1580-1588.8 王胜，沈梅，石磊.安徽省近 33 年农业气象灾害年景评估J.中国农业大学学报，2013,18（3）：192-197.9 叶殿秀，高荣，邹燕，等GB/T 336702017，气候年景评估方法S 2017.