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      識別連續(xù)高溫?zé)崂耸录难芯?/h1>
      2012-09-29 08:48:30何月順
      時代農(nóng)機(jī) 2012年1期
      關(guān)鍵詞:溫帶熱浪重合

      何 杰,何月順

      (東華理工大學(xué)信息工程學(xué)院,江西 撫州 344000)

      1 現(xiàn)狀

      近年來,隨著全國氣候變暖和城市化進(jìn)程的加快,引起更加顯著的熱浪效應(yīng),使得全國范圍內(nèi)的酷熱日益頻繁,高溫?zé)崂耸录絹碓酵怀?,正逐漸成為一種嚴(yán)重氣象災(zāi)害。這種災(zāi)害將直接影響到人的身體健康,嚴(yán)重威脅到人類的生活以及生活質(zhì)量。高溫?zé)崂说臉?biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)高溫對人體產(chǎn)生影響或危害的程度而制定的,因?yàn)楦邷責(zé)崂耸艿乩?、社會和?jīng)濟(jì)等多方面的影響,因此世界各國和地區(qū)研究高溫?zé)崂怂扇〉姆椒ú煌?,其?biāo)準(zhǔn)也有很大差異。

      我國一般把日最高氣溫達(dá)到或超過35℃時稱為高溫,連續(xù)數(shù)天(3天以上)的高溫天氣過程稱為高溫?zé)崂?,由于近年來高溫?zé)崂颂鞖獾念l繁出現(xiàn),高溫帶來的災(zāi)害日益嚴(yán)重。為此,高溫預(yù)警的制定以及更加有效的識別連續(xù)高溫?zé)崂耸录@得非常重要。識別連續(xù)高溫?zé)崂耸录词菍Ω邷厥录B續(xù)性過程的一個識別,本文主要是陳述如何識別連續(xù)高溫?zé)崂耸录?/p>

      2 識別連續(xù)高溫?zé)崂耸录?/h2>

      識別連續(xù)高溫?zé)崂耸录?,主要是識別一段時間內(nèi)全國出現(xiàn)連續(xù)高溫的區(qū)域、連續(xù)高溫時長、連續(xù)高溫的起始時間和結(jié)束時間,下圖1為該算法的主要思路流程圖:

      圖1 連續(xù)高溫?zé)崂耸录惴ǖ乃悸妨鞒虉D

      2.1 確立初次臨時可能事件

      (1)確立初次臨時可能事件的前提。從全國696個氣象臺站中獲取一段時間的氣象數(shù)據(jù),識別出這段時間內(nèi)的日最高氣溫以及臺站的相關(guān)數(shù)據(jù),并計(jì)算出需要識別的日數(shù)N,通過自然高溫帶分離方法分離出K(i)(i為時間,單位是日,i≤N)個獨(dú)立的高溫帶,獨(dú)立高溫帶內(nèi)臺站信息sta(I,kk)(sta為站號信息表,i為時間日i

      (2)確立初次臨時可能事件。若第一日的高溫帶數(shù)K(1)>0,則記錄初次臨時可能事件數(shù)為 K(1),若 k(1)=0,則 k(2)是否大于0,如果是則k(2)為初次臨時可能事件,以此類推。判斷初次臨時可能事件后,依次記錄初次臨時可能事件的事件起始事件day(inum)=第i天得日期,以及事件持續(xù)時間nday(inum)=1(inum為事件的序號)。

      2.2 識別過程描述

      (1)比較第i日各個高溫帶與臨時可能事件相互之間的重合關(guān)系。比較兩者之間的重合關(guān)系,只要兩者含有相同的臺站號或格點(diǎn)號即判斷重合,若第i日的高溫帶數(shù)大于0,則比較第i日各個高溫帶與臨時可能事件的重合關(guān)系;若第i日的高溫帶數(shù)等于0,則第i+1日進(jìn)行相應(yīng)的判斷。

      例:(圖 2)假設(shè)第一日初次臨時可能時間為 1、2、3、4(圓圈所示)第二日的K(2)=5即第i=2日的高溫帶對應(yīng)1、2、3、4、5(菱形所示)。實(shí)線表示某一高溫帶與各個臨時可能事件之間的重合關(guān)系,可見5個高溫帶與臨時事件間的重合個數(shù)cover1分別為2,1,1,1,0。虛線表示某一臨時可能事件與各個高溫帶的重合關(guān)系,可見4個臨時事件與高溫帶間的重合個數(shù)cover2分別為1,1,2,1。接下來,根據(jù)這些重合信息將第i日的高溫帶信息傳遞、合并給臨時事件。

      圖2 臨時可能事件與高溫帶之間的關(guān)系

      (2)根據(jù)高溫帶與各個臨時時間的重合關(guān)系進(jìn)行合并、信息傳遞處理。若cover1>1,即某個高溫帶與2個及以上的臨時事件重合,則執(zhí)行下述步驟1;若 cover1=1,則執(zhí)行步驟2;若cover1=0,則執(zhí)行步驟3。

      步驟 1:如例(圖 1),高溫帶 1與臨時事件 1、2均有重合,則將臨時事件2的站點(diǎn)序號信息合并給事件1,同時將與事件2重合的高溫帶序號也合并給1,臨時事件2的重合信息歸0;再執(zhí)行步驟2,如例臨時事件1與高溫帶1有重合,將高溫帶1的信息合并給臨時事件1,則臨時事件1持續(xù)時間加1。

      步驟2:若cover2>0,即某一臨時可能事件與高溫帶有重合,則將高溫帶信息并入臨時事件,臨時事件持續(xù)日數(shù)加1,結(jié)束日加1。

      如例(圖 1),臨時事件3與高溫帶2、3有重合,則將高溫帶2、3的信息并入臨時事件3,第二日的臨時事件3包含了兩個高溫帶(1和2);同樣,第二臨時事件4含一個高溫帶4,持續(xù)時間加1,且合并入高溫帶4的信息。

      步驟3:若cover1=0,即某一高溫帶與任一臨時可能事件均不重合,則產(chǎn)生新的臨時事件。如圖 1高溫帶5,則產(chǎn)生新的臨時事件5,其開始日為第i=2日,持續(xù)時間為1天,該臨時事件信息即為高溫帶5的原始信息。

      最后,第二日的全部臨時可能事件產(chǎn)生,包含5個臨時可能事件(1、2、3、4、5)。 其中,由于事件 2 的歷史信息全部傳遞給了事件1(起始日、結(jié)束日,站點(diǎn)序號集等),事件2的持續(xù)時間歸0,高溫帶1與臨時事件重合的個數(shù)為1。

      (3)判斷臨時事件能否確定為正式事件。若第i日的某臨時事件持續(xù)日數(shù)大于0、且(i>結(jié)束日+1天),即該臨時事件存在且連續(xù)1日沒有出現(xiàn),即可判斷該臨時事件為一次正式事件。這個正式事件的持續(xù)日數(shù)、起止日、每日包含的高溫帶數(shù)、臺站序號等即為該臨時事件的持續(xù)時間、起止日、每日包含的高溫帶數(shù)、臺站序號等。將變?yōu)檎绞录呐R時事件個例的歷史信息清零。

      (4)將臨時事件重新整理。在上述所有步驟的基礎(chǔ)上,根據(jù)臨時事件的持續(xù)時間來重新整理,即若持續(xù)時間為0,則將后一個臨時事件的信息傳遞給信息為0的臨時事件。如本例所述(圖3),臨時事件2的信息全部合并給了事件1,自身信息歸零,則將臨時事件3、4、5的信息逐個向前傳遞。

      最后一步循環(huán)以上1至4步,直至i=N時,即當(dāng)循環(huán)到最后一日時,存在臨時可能事件,且該事件持續(xù)時間大于0,則將臨時事件轉(zhuǎn)為正式事件,循環(huán)結(jié)束。

      圖3 臨時可能事件之間關(guān)系

      3 結(jié)語

      高溫?zé)崂耸且环N較短時間尺度的氣象災(zāi)害,其基本天氣特征是高溫低濕,除高寒地帶外,每年6~8月在我國各地均有發(fā)生。高溫?zé)崂说挠绊懯嵌喾矫娴?,如對生態(tài)環(huán)境的影響、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響以及人的身體健康的影響,所以高溫?zé)崂耸录淖R別對以后高溫?zé)崂耸录念A(yù)測以及預(yù)防是非常主要的。

      通過上述高溫?zé)崂说淖R別過程可以更加準(zhǔn)確、快速的確定高溫?zé)崂税l(fā)生的區(qū)域,并且可以確定近幾十年來我國高溫?zé)崂耸录目臻g尺度、強(qiáng)度以及其發(fā)生頻率,這樣便可依據(jù)這些特點(diǎn)的變化特征進(jìn)行分析,提供歷史和實(shí)時高溫?zé)崂耸录煌卣鞯臅r空變化規(guī)律信息和圖形產(chǎn)品。然而此算法不足之處在于確定連續(xù)高溫?zé)崂藚^(qū)域的精確度受全國氣象臺站的距離以及分布的影響。

      [1]徐金芳,鄧振鏞,陳敏.中國高溫?zé)崂宋:μ卣鞯难芯烤C述[J].干旱氣象,2009,27(2):163~167.

      [2]談建國,陸晨,陳正洪.高溫?zé)崂伺c人體健康[M].北京:氣象出版社,2009,2~14.

      [3]龔志強(qiáng),封國林,萬士全,李建平.基于啟發(fā)式分割算法檢測華北和全球氣候變化的特征[J].物理學(xué)報(bào),2006,55(1):477-484.

      [4]楊萍,封國林,劉偉東,侯威,孫樹鵬.空間點(diǎn)過程理論在極端氣候事件中的應(yīng)用研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)[J].2010,21(3):352-359.

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