本發(fā)明涉及一種ENSO綜合指標(biāo)及其徑流預(yù)測(cè)方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多元ENSO(MEI，Wolter and Timlin,1993,1998)指標(biāo)是根據(jù)6種熱帶海洋觀測(cè)要素經(jīng)主成分分析得到的。這6種要素分別是海平面氣壓、緯向風(fēng)、經(jīng)向風(fēng)、海表面溫度、海面上空的氣溫、天空總云量。目前多元ENSO指標(biāo)只是一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，它是海洋上6種氣象要素的主成分分析結(jié)果。盡管它表達(dá)了每個(gè)月份海洋要素的綜合狀況，但是，卻不能給出每次厄爾尼諾(拉尼娜)事件的真實(shí)評(píng)價(jià)，這與厄爾尼諾(拉尼娜)事件具有持續(xù)性、區(qū)域擴(kuò)展性和強(qiáng)度特性等綜合特征有密切關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種ENSO綜合指標(biāo)及其徑流預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種ENSO綜合指標(biāo)，構(gòu)建ENSO綜合指標(biāo)，用于全面闡述一個(gè)ENSO事件的強(qiáng)度及等級(jí)：

首先，定義特征值用來描述每一個(gè)ENSO事件，用持續(xù)時(shí)間(MEI_month)反映厄爾尼諾/拉尼娜事件的持續(xù)性；用平均強(qiáng)度(MEI_mean)和極端強(qiáng)度(MEI_max)表示厄爾尼諾/拉尼娜事件的強(qiáng)度特性；用赤道太平洋海溫增溫≥0.5℃或≤-0.5℃范圍代表空間擴(kuò)展度(MEI_spa)；用溫度變化達(dá)到或超過±2℃的區(qū)域代表極端空間擴(kuò)展度(MEI_exspa)，利用這幾個(gè)參數(shù)，構(gòu)建ENSO綜合指標(biāo)(MEI_Z)；

以±0.5為臨界值，提取每個(gè)連續(xù)5次達(dá)到±0.5的厄爾尼諾/拉尼娜事件過程，計(jì)算極端最大MEI值MEI_max、平均MEI值MEI_mean、達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后持續(xù)時(shí)間MEI_month，按月計(jì)算；提取赤道東太平洋海表溫度≥0.5℃(或≤-0.5)的空間格點(diǎn)數(shù)，提取達(dá)到或超過±2℃的空間格點(diǎn)數(shù)，形成月文件，并將海表溫度≥0.5℃(或≤-0.5)的空間格點(diǎn)數(shù)和達(dá)到或超過±2℃的空間格點(diǎn)數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，形成MEI_0.5和MEI_2.0序列；在達(dá)到厄爾尼諾/拉尼娜事件標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)段內(nèi)，計(jì)算MEI_spa和MEI_exspa；

將平均強(qiáng)度MEI_mean、極端強(qiáng)度MEI_max、持續(xù)時(shí)間MEI_month、空間擴(kuò)展度MEI_spa和極端空間擴(kuò)展度MEI_exspa按0.3：0.2：0.1：0.2：0.2的權(quán)重衡量一個(gè)ENSO事件，對(duì)歷次ENSO事件進(jìn)行綜合指標(biāo)計(jì)算，得到綜合MEI值，即ENSO綜合指標(biāo)MEIz；

MEI_Z＝0.3MEI_mean+0.2MEI_max+0.1MEI_month+0.2MEI_spa+0.2MEI_exspa

計(jì)算拉尼娜La的綜合值時(shí)，對(duì)MEI的數(shù)值先取絕對(duì)值，然后再進(jìn)行權(quán)重計(jì)算的，因此，在MEIz劃分的等級(jí)中，拉尼娜La與厄爾尼諾El等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一致，只是符號(hào)相反；MEIz的等級(jí)劃分如下：

ENSO事件對(duì)流域流量的預(yù)測(cè)方法為：

有益效果：本發(fā)明提供的ENSO綜合指標(biāo)及其徑流預(yù)測(cè)方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：該方法提出了用持續(xù)時(shí)間(MEI_month)反映厄爾尼諾/拉尼娜事件的持續(xù)性；用平均強(qiáng)度(MEI_mean)和極端強(qiáng)度(MEI_max)表示厄爾尼諾/拉尼娜事件的強(qiáng)度特性；用赤道太平洋海溫增溫≥0.5℃或≤-0.5℃范圍代表空間擴(kuò)展度(MEI_spa)；用溫度變化達(dá)到或超過±2℃的區(qū)域代表極端空間擴(kuò)展度(MEI_exspa)，利用這五個(gè)參數(shù)，構(gòu)建ENSO綜合指標(biāo)(MEI_Z)；

這是一種全新的構(gòu)建方法，綜合考慮了每個(gè)厄爾尼諾/拉尼娜事件的多種特性，是一種全新的描述厄爾尼諾/拉尼娜事件的方法。該方法全面考察了厄爾尼諾/拉尼娜事件對(duì)大氣的影響，其作用不僅科學(xué)地辨別了每一次事件，而且客觀地評(píng)價(jià)了厄爾尼諾/拉尼娜事件對(duì)大氣的影響程度。這是目前任何一個(gè)指標(biāo)都不具備的。

附圖說明

圖1是極強(qiáng)拉尼娜事件與紅水河流域流量的關(guān)系圖：(a)1954/1957事件，(b)1973/1976事件；

圖2是極強(qiáng)厄爾尼諾事件與紅水河流域流量的關(guān)系圖：(a)1982/1983事件，(b)1991/1993事件，(c)1997/1998事件；

圖3是極強(qiáng)拉尼娜事件與烏江流域流量的關(guān)系圖：(a)1954/1957事件，(b)1973/1976事件；

圖4是強(qiáng)拉尼娜事件與烏江流域流量的關(guān)系圖：(a)1970/1972事件，(b)1998/2000事件，(c)2010/2011事件；

圖5是強(qiáng)厄爾尼諾事件與烏江流域流量的關(guān)系圖：(a)1957/1958事件，(b)1986/1988事件；

圖6是極強(qiáng)拉尼娜事件與金沙江流域流量的關(guān)系圖：(a)1954/1957事件，(b)1973/1976事件；

圖7是強(qiáng)厄爾尼諾事件與金沙江流域流量的關(guān)系：(a)1957/1958事件，(b)1986/1988事件；

圖8是極強(qiáng)拉尼娜事件與東江流域流量的關(guān)系：(a)1954/1957事件，(b)1973/1976事件；

圖9是強(qiáng)拉尼娜事件與東江流域流量的關(guān)系：(a)1970/1972事件，(b)1998/2000事件，(c)2010/2011事件；

圖10是極強(qiáng)厄爾尼諾事件與東江流域流量的關(guān)系：(a)1982/1983事件，(b)1991/1993事件，(c)1997/1998事件；

圖11是強(qiáng)厄爾尼諾事件與東江流域流量的關(guān)系：(a)1957/1958事件，(b)1986/1988事件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

一種ENSO綜合指標(biāo)及其徑流預(yù)測(cè)方法，對(duì)多元ENSO(MEI)進(jìn)行了重新研究和劃分。以±0.5為標(biāo)準(zhǔn)值，出現(xiàn)MEI≥0.5的正值頻率大約為30.94％，出現(xiàn)MEI≤-0.5的負(fù)值頻率為29.01％，其余40.05％為正常年的頻率。

任何一個(gè)ENSO事件達(dá)到的強(qiáng)度、持續(xù)的月數(shù)差異很大，我們定義了五個(gè)特征值，包括極端值、平均值和持續(xù)月數(shù)來描述每一個(gè)事件。以±0.5為臨界值，提取每個(gè)連續(xù)5次達(dá)到±0.5的El/La過程，計(jì)算極端最大MEI值(MEI_max)、平均MEI值(MEI_mean)、達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后持續(xù)的月數(shù)(MEI_month)、空間擴(kuò)展度(MEI_spa)和極端異常區(qū)擴(kuò)展度(MEI_exspa)。以不同的權(quán)重將這五個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行組合，可以得到綜合MEI值(MEI_Z)。

ENSO事件對(duì)降水、氣溫和徑流等現(xiàn)象的影響可通過事件極端強(qiáng)度、平均強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等指標(biāo)來體現(xiàn)。一個(gè)短暫(例如持續(xù)時(shí)間僅有半年)而很強(qiáng)(峰值很大)的ENSO事件和一個(gè)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)(例如持續(xù)時(shí)間僅有1年半以上)和一般強(qiáng)度(峰值較小)的ENSO事件對(duì)全球氣候的影響是不同的。因此，一次ENSO(包括El/La)是極端強(qiáng)度、平均強(qiáng)度、持續(xù)過程、空間擴(kuò)展度和極端異常區(qū)擴(kuò)展度等多個(gè)指標(biāo)的綜合函數(shù)，僅用某個(gè)指標(biāo)不能全面描述一個(gè)ENSO事件，因此，需要構(gòu)建綜合指標(biāo)，全面闡述一個(gè)ENSO事件的強(qiáng)度及等級(jí)。

對(duì)于一個(gè)ENSO事件，極端強(qiáng)度、平均強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間可以較全面地描述它的特征，并使它可以被劃分為不同等級(jí)，以此，探討不同ENSO事件對(duì)氣候的影響程度。對(duì)于一個(gè)ENSO事件，極端值雖然很重要，但是，由于極值持續(xù)時(shí)間很短，通常只有1-2個(gè)月，而平均強(qiáng)度可以很好地表征一個(gè)ENSO事件，因此，對(duì)于ENSO事件的綜合描述，平均強(qiáng)度將是一個(gè)重要方面，而極端強(qiáng)度也應(yīng)有一定代表性。于是，我們將平均強(qiáng)度、極端強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間按0.3：0.2：0.1：0.2：0.2的權(quán)重衡量一個(gè)ENSO事件，對(duì)歷次ENSO事件進(jìn)行綜合指標(biāo)計(jì)算，得到綜合MEI值，即MEIz指標(biāo)。表1是根據(jù)MEIz指標(biāo)劃分的ENSO事件的等級(jí)。

計(jì)算La的綜合值時(shí)，對(duì)MEI的數(shù)值先取絕對(duì)值，然后再進(jìn)行權(quán)重計(jì)算的，因此，在MEIz劃分的等級(jí)中，La與El等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一致，只是符號(hào)相反。

表1 MEIz的等級(jí)劃分

按照表1的標(biāo)準(zhǔn)，可以將1950-2015年期間的歷次El/La事件挑選出來。表2和表3分別為最近60多年來El/La事件表?？梢钥吹剑肕EIz指標(biāo)挑選出19次El事件(表2)和14次La事件(表3)。比較表2和表3可以發(fā)現(xiàn)，El事件的次數(shù)多于La事件，但是，每個(gè)El事件持續(xù)的時(shí)間都短于La在表2中，最長(zhǎng)的El事件是1991/93，持續(xù)了32個(gè)月，其余事件的持續(xù)時(shí)間都小于20個(gè)月。1991/93的El事件在其他人的研究被分成了兩個(gè)事件，一個(gè)是1991/92，另一個(gè)是1993事件，中間間隔了7個(gè)月；而MEI指標(biāo)卻一直持續(xù)正值，且都在El的標(biāo)準(zhǔn)之上，沒有中斷現(xiàn)象。在表3中，有兩個(gè)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的La事件，一個(gè)是1954/57，持續(xù)了34個(gè)月，該事件與其他人的結(jié)果是一致的，唯一不同是MEI指標(biāo)給出的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，其他人描述的該事件基本是20多個(gè)月，即持續(xù)期為2年多。另一個(gè)是1973/76，持續(xù)了35個(gè)月，該事件在其他人的研究中也被劃分成兩次事件，即1973/74和1974/76，兩次事件中間隔了4個(gè)月，在MEI指標(biāo)中，該次事件自1973年6月形成后，一直以較強(qiáng)的負(fù)值持續(xù)到1976年4月。

表2 El事件表(截止到2015年11月MEI指標(biāo)統(tǒng)計(jì))

表3 La事件表

綜合MEI指標(biāo)對(duì)流量的影響也顯示出獨(dú)特的效果。圖1-圖2是ENSO事件對(duì)紅水河流域流量的影響。在極強(qiáng)拉尼娜事件的當(dāng)年年底(11-12月，見圖1)，MEI綜合值達(dá)到2.0以上時(shí)，轉(zhuǎn)年夏季，紅水河流域的天一、光照、右江、龍灘和長(zhǎng)洲流量將增大80％到150％。在轉(zhuǎn)年秋季，這些站的流量將增大100％到200％。在極強(qiáng)厄爾尼諾事件夏季(特別是8月份，見圖2)，MEI綜合值達(dá)到1.8以上時(shí)，當(dāng)年年底的流量將增大50％-100％，轉(zhuǎn)年春季流量仍增大50％-200％。

在烏江流域，極強(qiáng)拉尼娜事件的強(qiáng)度在MEI_Z只有1.8左右時(shí)(見圖3)，烏江流域轉(zhuǎn)年夏季流量即可出現(xiàn)100-200％的增大現(xiàn)象。而強(qiáng)拉尼娜事件MEI_Z只有1.5左右時(shí)，烏江流域轉(zhuǎn)年夏季流量即可出現(xiàn)100-150％的增大現(xiàn)象(見圖4)。在強(qiáng)厄爾尼諾事件的夏季或當(dāng)年年底，MEI_Z在1.3左右時(shí)(見圖5)，烏江流域轉(zhuǎn)年夏季流量即可出現(xiàn)100-200％的增大現(xiàn)象。

在金沙江流域，極強(qiáng)拉尼娜事件可引起轉(zhuǎn)年夏季流量增大50％左右(見圖6)，而強(qiáng)厄爾尼諾可引起轉(zhuǎn)年流量減少40％左右(見圖7)。

在東江流域，極強(qiáng)和強(qiáng)拉尼娜事件均可引起東江流域轉(zhuǎn)年夏季流域減少50-80％(見圖8和圖9)，而極強(qiáng)厄爾尼諾可引起流量轉(zhuǎn)年2-3月份增大200-700％，強(qiáng)厄爾尼諾事件可引起流量轉(zhuǎn)年2-3月份增大50-100％(見圖10和圖11)。

對(duì)于ENSO事件的影響和預(yù)測(cè)，可歸納為表4的結(jié)果。綜合而言，利用極強(qiáng)和強(qiáng)拉尼娜事件，可預(yù)測(cè)紅水河、和烏江和金沙江流域流量增大，但是，這三個(gè)流域流量增大的幅度逐漸減小。利用拉尼娜事件，可預(yù)測(cè)東江的流量減小。利用極強(qiáng)和強(qiáng)厄爾尼諾事件，可預(yù)測(cè)紅水河、烏江和東江流域流量增大，其中東江流域增大幅度最大，紅水河次之，烏江最小?？深A(yù)測(cè)金沙江流域的流量減小。

表4 ENSO事件對(duì)流域流量的預(yù)測(cè)

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。