非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法技术

本申请公开了非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法。本技术方案中，以陆地水储量为度量，考虑干旱事件的二维属性，首先获取GRACE/GRACE

【技术实现步骤摘要】
非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法


[0001]本申请涉及水文灾害评估的
，尤其涉及非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法。

技术介绍

[0002]工业革命以来，大气中二氧化碳等温室气体排放量增加，全球陆地温度不断升高、珊瑚礁和热带雨林大面积消亡，干旱等极端灾害频发，社会经济系统和生态环境的不均衡、不平等日益加剧。干旱事件成因复杂、时间跨度大、破坏力强，是制约自然生态系统和社会经济可持续发展的重要因素，常被划分为气象干旱、水文干旱、农业干旱以及社会经济干旱。其中，气象干旱与水文干旱对水资源管理及各类涉水活动影响显著，是干旱事件中备受关注的重要类别。气象干旱主要指降水偏少现象，多由大气环流异常引发；气象干旱是水文干旱的诱因，降水偏少和气温偏高可能造成土壤水、河湖径流和地下水干旱发生，从而进一步触发水文干旱。严重的干旱事件，往往是气象干旱、水文干旱等逐渐发展的结果。干旱的影响因子众多，包括水文、气象以及植被等因子，且往往存在密切的相关性。因此，国内外学者为了定量刻画水分亏缺程度，提出了标准化降水指数、标准化降水蒸散发指数、帕默尔干旱指数、标准化径流指数等大量的单因子、多因子综合干旱指标。尽管各干旱指数的研究对象及关注的物理过程不同，但主要考虑降水、蒸散发、径流和土壤含水量等一种或多种气象水文要素，无法全面刻画干旱事件的内在物理特征。
[0003]2002年3月，重力恢复与气候实验(Gravity Recovery And Climate Experiment,GRACE)卫星成功发射，为获取全球大尺度地球表面物质迁移提供了连续、高精度的直接观测手段。基于GRACE卫星信号解算的重力场模型，可以提取地球月重力场在300km
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300km空间尺度的变化信息，扣除地壳物质移动、大气运动、洋流和潮汐等因素影响，能有效反映冰雪、地表水、土壤水、地下水以及人为因素造成的重力变化，全面监测陆地水储量异常(Terrestrial Water Storage Anomaly,TWSA)信号。2018年5月，继GRACE重力卫星停止工作一年之后,GRACE
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FO(GRACE Follow
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On)重力卫星成功发射,继续延续了GRACE卫星的科学观测任务。GRACE/GRACE
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FO重力卫星有效解决了地面观测范围较浅、空间分布不均、资料获取难度大等问题，在跟踪区域及全球干旱事件中显示出巨大潜力。有学者提出了基于GRACE陆地水储量异常的干旱强度指数(TWSA
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based drought severity index,TWSA
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DSI)，发现TWSA
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DSI相比传统干旱指标能更有效地监测全球和区域干旱事件。
[0004]当前全球正在经历以“变暖”为主导的气候变化，降水对气候变暖的响应具有显著的时空异质性，其变化受大气水汽容量、相对湿度以及大气稳定性影响。陆地水储量受降水与蒸散发的协同作用，其对全球变暖的响应更加复杂，未来旱情如何演化尚不清晰。尽管GRACE/GRACE
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FO卫星开始应用于干旱监测评估，目前国内外基于陆地水储量异常预估未来旱情的相关研究仍起步不久；同时，这些文献通常仅关注干旱历时或烈度等单一特征属性变化，也未考虑旱情的非一致性特征，难以准确刻画干旱事件的多变量特征属性，不能有效反应未来干旱风险变化。当前，科学量化未来非一致性条件下的多维干旱事件成为难题，如
何定量评估干旱风险变化对社会经济系统造成的潜在影响未见文献报道。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法，能够有效、准确地表征气候变化下未来旱情的变化特征。
[0006]一种非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法，所述方法包括：
[0007]获取重力卫星观测数据、地球系统模式输出数据和共享经济社会经济数据；
[0008]根据所述地球系统模式输出数据驱动陆面过程模型，得到气候变化下的陆地水储量；
[0009]对所述陆地水储量进行校正，获得陆地水储量异常数据；
[0010]推求气候变化下的TWSA
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DSI指数，并提取对应干旱特征值；
[0011]构建关于所述干旱特征值的最可能权函数，评估未来干旱风险增加造成的社会经济暴露度。
[0012]可选地，所述重力卫星观测数据为GRACE和GRACE
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FO卫星的观测数据。
[0013]可选地，所述共享经济社会经济数据为人口数据和GDP数据。
[0014]可选地，”驱动陆面过程模型”是通过驱动CLM4.5陆面模式。
[0015]可选地，所述校正是采用基于分位数映射的Trend
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preserving偏差校正方法。
[0016]可选地，所述提取干旱特征值是通过游程理论提取干旱历时和烈度。
[0017]可选地，所述构建最可能权函数为基于Copula函数构建非一致性条件下干旱历时和烈度的时变最可能函数。
[0018]以陆地水储量为度量，考虑干旱事件的二维属性，首先获取GRACE/GRACE
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FO卫星的观测数据，考虑低强迫、中等强迫和高强迫三类共享社会经济路径，获得地球系统模式输出数据及人口、GDP数据；然后，采用基于分位数映射的Trend
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preserving偏差校正方法预估气候变化下的陆地水储量异常数据；进一步，考虑变化环境的非一致性特征，构造干旱历时和烈度的时变Copula函数，采用最大可能权函数分析未来二维干旱风险变化；最后，基于共享社会经济路径评估旱灾风险增高区域的人口和GDP暴露度。
[0019]由此，本申请具有以下有益效果：
[0020]1、科学合理、贴近工程实际；
[0021]本专利技术采用陆地水储量异常度量干旱特征，而且充分考虑气候变化影响下的水文系列的非一致性特征，构建了干旱历时和烈度的时变Copula函数，采用最大可能权函数分析未来二维干旱风险变化，具有较强的物理意义与统计基础，能够有效表征气候变化下未来旱情的变化特征。
[0022]2、可为应对未来干旱灾害、科学制定减排战略提供工程参考价值
[0023]本专利技术将地球系统模式、陆面模式、多变量分析方法相结合，可为变化环境下流域旱灾评估、预警提供重要且可操作性强的参考依据，为应对未来干旱灾害、科学制定减排战略提供工程参考价值。
附图说明
[0024]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案
及其它有益效果显而易见。
[0025]图1为本申请实施例提供评估方法的具体流程图；
[0026]图2为本申请实施例提供基于GRACE/GRACE FO卫星观测数据的中国湿润半年起始月份的示意图；
[0027]图3为为本申请实施例所涉及游程理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非一致性条件下二维干旱的社会经济暴露度评估方法，其特征在于，所述方法包括：获取重力卫星观测数据、地球系统模式输出数据和共享社会经济数据；根据所述地球系统模式输出数据驱动陆面过程模型，得到气候变化下的陆地水储量；对所述陆地水储量进行校正，获得陆地水储量异常数据；推求气候变化下的TWSA
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DSI指数，并提取对应干旱特征值；构建关于所述干旱特征值的最可能权函数，评估未来干旱风险增加造成的社会经济暴露度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重力卫星观测数据为GRACE和GRACE
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FO卫星的观测数据。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹家波，王新惠，康圣屿，杨远航，邱靖宇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：