[發明專利]一種基于條件概率高時空分辨率的干旱傳播時間計算方法

在審

• 申請號: 202111161033.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113946796A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 黃生志;李逸飛;馬川惠;冷國勇;王韓葉;方偉;鄧銘江
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

1.一種基于條件概率高時空分辨率的干旱傳播時間計算方法，其特征在于，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：搜集指定的降水數據與土壤濕度數據，將降水數據與土壤濕度數據處理為旬尺度序列，采用空間插值方法處理降水數據與土壤濕度數據的得到一定空間分辨率的網格化后的降水數據與土壤濕度數據；

步驟2：根據網格化后的降水數據為基礎，計算出標準化降水指數，來表征氣象干旱；以網格化后的土壤濕度數據為基礎，計算出標準化土壤濕度指數，來表征農業干旱；

步驟3：通過Copula理論建立標準化降水指數與標準化土壤濕度指數之間具有最佳相依關系的聯合分布；

步驟4：基于聯合分布得到條件概率公式，通過條件概率公式計算不同等級氣象干旱條件下導致農業干旱發生的概率，并設置閾值區間；判斷農業干旱發生的概率是否達到閾值要求，若農業干旱發生的概率未達到閾值要求，則調整閾值區間再次判斷概率是否達到閾值，若農業干旱發生的概率達到閾值要求，則得到氣象干旱到農業干旱的傳播時間。

2.根據權利要求1所述的一種基于條件概率高時空分辨率的干旱傳播時間計算方法，其特征在于，在步驟2中：計算標準化降水指數具體為：使用雙參數伽馬分布函數來計算網格化后的降水數據與土壤濕度數據對應的概率，然后將概率值進行正態標準化處理得到標準化降水指數，根據標準化降水指數得到不同時間尺度下的干旱特征；計算標準化土壤濕度指數具體為：求取網格化土壤濕度序列的平均值和標準差，然后將土壤濕度數據減土壤濕度平均值并除以土壤濕度標準差得到標準化土壤濕度指數。

3.根據權利要求1所述的一種基于條件概率高時空分辨率的干旱傳播時間計算方法，其特征在于，步驟3中，聯合分布計算公式如下公式(6)：

F_SPI-i,SSMI-j(spi,ssmi)＝P(SPI-ispi,SSMI-jssmi)＝C(F₁(spi),F₂(ssmi)) (6)，

其中，F_SPI-i,SSMI-j為建立的聯合分布，i與j分別為SPI與SSMI對應的時間尺度，F₁與F₂分別為SPI與SSMI序列的邊緣分布函數。

4.根據權利要求1所述的一種基于條件概率高時空分辨率的干旱傳播時間計算方法，其特征在于，在步驟3具體為，首先采用正態分布來擬合標準化降水指數與標準化土壤濕度指數的邊緣分布，再采用高斯，耿貝爾，弗蘭克，克萊頓以及學生五種Copula函數來進行聯合分布的擬合，采用歐式平方距離最小為準則，對五種Copula函數的擬合優度進行檢驗，從而篩選出具有最佳擬合效果的聯合分布函數。

5.根據權利要求1所述的一種基于條件概率高時空分辨率的干旱傳播時間計算方法，其特征在于，在步驟4中，計算不同等級氣象干旱條件下引發農業干旱的條件概率如下公式(7)、(8)以及(9)：

中旱情景：

重旱情景：

極旱情景：

其中，P_m-n，P_s-n和P_s-n分別為氣象干旱在中度，重度和極端干旱情景下引發農業干旱的概率大小，n為準化土壤濕度指數滯后標準化降水指數的時間長度，C為Copula函數，P為概率函數。