[發(fā)明專利]一種基于重力衛(wèi)星的月尺度水資源干旱評估方法

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• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114118764A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋進喜;黃鵬;張家熊;吳瓊;史宇娜
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/11
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 梁靜

本發(fā)明公開了一種基于重力衛(wèi)星的月尺度水資源干旱評估方法，首先獲取重力衛(wèi)星反演的重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)和水文氣象數(shù)據(jù)，其中，重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)是單位為等效水高的陸地水儲量數(shù)據(jù)，水文數(shù)據(jù)為預(yù)設(shè)區(qū)域的徑流數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)包括降水量、最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫、平均相對濕度、平均風速及日照時數(shù)；之后將重力衛(wèi)星反演的陸地水儲量數(shù)據(jù)與Budyko框架耦合，通過模型率定，得到參與月尺度水循環(huán)的陸地水儲量、最大陸地水儲量；其次，計算區(qū)域水資源水供應(yīng)及需求量；最后依據(jù)每月的水資源供應(yīng)量及需求量，建立反應(yīng)月尺度的水資源干旱評估指標。本發(fā)明能夠有效評估區(qū)域月尺度的水資源干旱程度，為水資源管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于重力衛(wèi)星的月尺度水資源干旱評估方法。

背景技術(shù)

區(qū)域水資源支撐著該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的正常功能，并對人類社會經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用。隨著氣候變化的加劇，增加了區(qū)域水資源的不確定性，準確評估區(qū)域水資源干旱狀況對水資源管理極其重要。目前評估區(qū)域水資源干旱狀況的方法主要包括：以降水變化作為分析要素的標準降雨指數(shù)(SPI)，直接以徑流變化作為分析要素的徑流干旱指數(shù)，或以潛在蒸散發(fā)和降水之比的干旱指數(shù)等。其中同時考慮了潛在蒸散發(fā)與降水兩個水循環(huán)過程的干旱指數(shù)具有一定的物理機制，因此應(yīng)用較為廣泛。然而由于沒有考慮陸地水儲量在水循環(huán)中的作用，干旱指數(shù)對年內(nèi)水資源干旱狀況的評估能力較弱。為了評估月尺度的水資源干旱狀況，需要將陸地水儲量考慮到干旱指數(shù)中。

區(qū)域水資源的干旱狀況主要取決于各系統(tǒng)的水供應(yīng)量與水需求量關(guān)系，其中水供應(yīng)量包括來自大氣系統(tǒng)的降水和來自陸地系統(tǒng)的陸地水儲量，相似的，水需求量也包括來自大氣系統(tǒng)的潛在蒸散發(fā)和來自陸地系統(tǒng)的最大陸地水儲量。因此，評估陸地水儲量狀況是建立月尺度水資源干旱評估指標的關(guān)鍵。區(qū)域陸地水儲量難于實地直接觀測，衛(wèi)星觀測能夠提供有效的手段，如2002年啟動的地球恢復(fù)和重力反演衛(wèi)星(Gravity Recovery andClimate Experiment,GRACE，簡稱重力衛(wèi)星)能夠反演每月的區(qū)域陸地水儲量狀況。然而，重力衛(wèi)星反演的陸地水儲量狀況不等于參與水循環(huán)的陸地水儲量，所以其并不能直接作為評估指標的一部分。因此需要借助重力衛(wèi)星反演的陸地水儲量數(shù)據(jù)量化參與水循環(huán)的陸地水儲量，并進一步將其考慮到區(qū)域水資源干旱評估指標中。

現(xiàn)有的干旱指數(shù)主要應(yīng)用于每年或多年的水資源干旱評估，無法評估月尺度的水資源干旱狀況。其無法應(yīng)用在月尺度的原因是它沒有考慮到陸地水儲量對水資源的貢獻，因此，本發(fā)明結(jié)合重力衛(wèi)星反演的陸地水儲量狀況，欲建立一種適用于月尺度水資源干旱評估的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于重力衛(wèi)星的月尺度水資源干旱評估方法，能夠有效評估區(qū)域月尺度的水資源干旱程度，為水資源管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

為此，本發(fā)明提供一種基于重力衛(wèi)星的月尺度水資源干旱評估方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取待評估區(qū)域的重力衛(wèi)星反演的陸地水儲量數(shù)據(jù)TWSA；蒸散發(fā)、降水以及潛在蒸散發(fā)；

步驟2：將重力衛(wèi)星反演的陸地水儲量數(shù)據(jù)耦合到Budyko框架中，

TWS_t＝TWSA_t+A

E_t＝P_t-R_t-ΔTWS_t

ΔTWS_t＝TWSA_t-TWSA_t-1