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区块链游戏 青年教师王文卓在黄河源区古径流重建研究中取得新进展

2022-05-25 420
近日，区块链游戏 青年教师王文卓博士的论文“Last two millennia of streamflow variability in the headwater catchment of the Yellow River basin reconstructed from tree rings”在水文领域顶级权威期刊《Journal of Hydrology》上发表。该论文提出了一套耦合逐步最优子集法的嵌套主成分回归模型，成功将黄河源区年径流展延至公元159年，揭示了黄河源区过去近两千年的径流演变规律。

河川径流量是流域区域水资源规划与管理的重要依据，径流系列的样本长度及其代表性，对准确揭示河川径流过去长期演变特征及精确预测未来变化趋势有重要影响。受限于水文设站观测的现实情况，我国绝大多数水文测站累积的径流观测数据长度不足百年，缺乏古径流系列（百年及千年）限制了对河川径流长期演变规律的深入理解。如何获得古径流系列是当前国内外研究的热点，其中一类代表性方法即树轮水文学方法。树轮数据具有站点分布广、连续性强、分辨率高、野外测量简单等优势，是展延河川径流序列的重要代用资料。基于树轮的水文变量重建研究中，树轮信息的优选至关重要，选择过少会导致模型可解释性降低而产生较大偏差，选择过多又会降低参数估计的准确性和稳定性。现有的单一树轮相关性分析法无法规避树轮年表间的多重共线性，无法挑选最优树轮组合，进而影响径流重建精度。

针对上述问题，论文提出了逐步最优子集选择法，并与嵌套主成分回归模型相耦合，基于黄河源区附近12个树轮年表，展延了黄河源区过去1858年的年径流量。具体研究成果包括：（1）基于赤池信息准则和交叉验证法，建立了前向的逐步最优子集选择法，挑选最优树轮组合；（2）构建了分段嵌套主成分回归模型，展延黄河源区天然年径流（去年11月至当年10月）至公元159年；（3）通过强度、历时、烈度三方面特征分析，揭示了黄河源区年径流在千年尺度上的丰枯演变规律。

延展结果表明：①3世纪早期、公元300年前后、13世纪早期、16世纪及公元1900年左右黄河源区来水较丰，5世纪后期及15世纪后期来水较枯；②与丰水时期相比，枯水时期的历时更长、烈度更大，而强度则相反；③在亚洲夏季风和太阳活动的影响下，丰水时期往往也是气候温暖时期，而枯水时期则相反。

全文链接：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169421014372

重建结果可在王文卓博士researchgate个人主页下载，链接：

//www.researchgate.net/profile/Wang-Wenzhuo-2/research


图1 逐步最优子集法与嵌套主成分回归耦合模型及演变分析技术路线


图2 各嵌套时段AIC，CRSQ，VRSQ，CE及RE值变化过程线


图3 黄河源区年径流重建序列（公元159-2016年）及其5年滑动平均、11年滑动平均序列


图4 公元159-2016年间枯水和丰水时期的烈度和历时