基于Max-stable模型和贝叶斯层次模型的空间极值数据建模分析

作者:许若飞 时间:2023-09-04 点击数:

一、项目信息

1. 项目类型:国家级项目(创新)

2. 项目编号:20201032303

3. 项目成员信息:陆源源、1703班、自然地理与资源环境; 张盛为、1703班、自然地理与资源环境;

               樊昱希、1703班、自然地理与资源环境; 肖明贤、1703班、自然地理与资源环境。

4. 立项年份:2020

二、指导教师简介

王怀军,博士,副教授,主要从事水文水资源和生态安全格局研究。

三、项目简介

本项目以淮河流域为研究区,充分考虑空间相关性对极端气候事件的影响,将高程、经度、纬度、离海岸线距离作为协变量,建立Max-stable过程模型和贝叶斯层次模型,剖析极端气候事件空间分异规律。结果表明建立的空间贝叶斯层次模型和Max-Stable模型能够很好地模拟淮河流域气候极值,模型结果的参数及各重现水平与直接基于站点数据结果相近。空间极值模型可以获得没有观测台站所在位置的极端气候重现水平,该结果拓展了淮河流域极端气候事件时空规律研究。

四、图片(含图表)



图为淮河流域贝叶斯层次模型1最高气温模拟数据(蓝色散点)和观测数据(红色散点)对比散点图

和观测数据(红色散点)对比散点图


图为淮河流域贝叶斯层次模型1最高气温50重现水平空间分布



、项目创新点

将极值理论和地统计学方法相结合,解决单站点极值模型无法考虑空间相关性和经典地统计学无法处理尾端特征的问题。采用Max-stable过程和贝叶斯层次模型描述空间极值时空分布特征,有别于以往以站点尺度为基本单元的分析思路。

项目实施

基于淮河流域气象站点1960-2018年日值气温和降水数据 30DEM数据、淮河流域边界图、行政区划底图、各年份受灾数据等,利用Max-stable模型和贝叶斯层次模型进行空间极值数据建模分析,解读空间相关性对极端气候事件空间分布特征影响。在研究过程中,我们不断总结项目的关键科学问题,不断反思自己的计算方法与过程是否合理,通过项目研究,掌握了科学研究的基本方法,提高了解决实际问题的能力,学到了很多课堂中没有学习到的知识。

主要成果为论文列表如下:

[1]王怀军,曹蕾,肖明贤. 淮河流域极端气候事件非平稳特征研究[J]. 中国农村水利水电,2021(4):1-9

[2]王怀军, 曹蕾, 俞嘉悦, 陆源源. 基于EOF分析和GAMLSS模型的淮河流域极端气候事件非平稳特征[J]. 灌溉排水学报, 2021, 40(5): 125-134.



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