太陽黑子和SOI對黃河上游徑流的影響.pdf

1、河川徑流受氣候、流域自然地理及人類活動的綜合影響，其變化呈一個非線性動力系統(tǒng)。尤其是黃河流域，跨越多種自然地理環(huán)境，受來自不同的氣候帶的影響，致使流域內(nèi)氣象萬千，水文現(xiàn)象錯綜復雜。也由于對其流域水文過程的認識程度，以及分析、模擬流域所持有實測的、文獻記錄的或歷史調(diào)查等資料情況的局限，至今還難以完全用數(shù)學物理方法確切地描述其中每一個子過程。況且其徑流變化特性的分析與研究方法主要依賴于傳統(tǒng)的統(tǒng)計理論和方法，而在現(xiàn)有的降雨及徑流分析模擬中，概

2、念性流域水文模型或引入氣象等外部因子分析建模占有主導地位，從而導致目前黃河流域水文水資源情勢變化規(guī)律的分析與預測，主要借助于傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法、概念性模擬或經(jīng)驗函數(shù)關系的描述。 本論文搜集黃河上游唐乃亥站的徑流量、太陽黑子相對數(shù)、SOI(Southern Oscillation Index)、典型站點的降水和氣溫資料，運用小波理論及分析方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論及建模方法，對唐乃亥站的年徑流量的重要特征如周期性、相關性和突變性進行了分析

3、研究，并對太陽黑子數(shù)、與黃河上游年徑流時序相關性進行了多尺度分析，以挖掘太陽活動對其長期變化產(chǎn)生的影響，從而加深對黃河上游區(qū)域的徑流長期演變規(guī)律的認識。與此同時，利用水文氣象資料，用GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡進行了1961～1998年的月徑流量的模擬和預測驗證，并對輸入項加入太陽黑子相對數(shù)、南方濤動指數(shù)(SOI)后對黃河上游唐乃亥站的徑流量進行了模擬和預測驗證。研究分析主要取得了以下主要成果： (1)黃河上游徑流呈現(xiàn)以枯水期占優(yōu)勢的豐、枯

4、水交替變化規(guī)律，其完整的豐枯循環(huán)周期在18a左右；1920～1998年的年徑流量呈現(xiàn)弱增長趨勢，2000年以后有望進入一個豐水段：該區(qū)年均徑流量為617m3/s，主要集中在6～10月份；月均徑流、降水和氣溫在變換趨勢和影響月份上具有高相關性；在全球變暖的大環(huán)境下，研究區(qū)氣溫處于波動上升狀態(tài)，20世紀90年代以后，降水、徑流均呈下降趨勢。 (2)在不同的分辨率下，太陽黑子和黃河年徑流量存在著相似的周期波動。 (3)太陽黑子

5、、年徑流分別存在以11年和2～3年為主的多尺度周期。在太陽黑子的磁性周期內(nèi)，兩者相關性、規(guī)律性較強。 (4)采用GRNN網(wǎng)絡，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡的太陽黑子～徑流模擬預測模型，發(fā)現(xiàn)該模型對月均徑流的模擬效果較好，驗證效果較差；誤差目標NSE(Nash-Sutcliffe)提高24.46％；黃河上游徑流量的變化具有混屯特性。 本研究黃河上游區(qū)域年、月徑流的長期變化特性的分析，可為決策、研究及公眾提供黃河上游徑流未來變化的背景。