Tính đa fractal của mưa và dòng chảy tại Canada

International Journal of Climatology - Tập 37 Số S1 - Trang 1221-1236 - 2017
Xuezhi Tan1,2, Thian Yew Gan1
1Department of Civil and Environmental Engineering, University of Alberta, Edmonton, Canada
2State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, China

Tóm tắt

TÓM TẮT

Phân tích biến động không có xu hướng (DFA) và DFA đa fractal, có khả năng phát hiện các không ổn định trong chuỗi thời gian có xu hướng, đã được áp dụng để nghiên cứu tính bền vững lâu dài (LTP) và hành vi đa fractal của 100 trạm mưa hàng ngày và 145 trạm dòng chảy tại Canada. Kết quả cho thấy tất cả các chuỗi thời gian mưa đều cho thấy LTP ở cả quy mô thời gian nhỏ và lớn, trong khi các chuỗi thời gian dòng chảy thường cho thấy hành vi không ổn định ở các quy mô thời gian nhỏ và LTP ở các quy mô thời gian lớn. Hành vi đa fractal đáng kể của dữ liệu mưa và dòng chảy Canada có thể được mô tả chính xác bởi mô hình đa fractal phổ quát và mô hình thác đa năng điều chỉnh. Lượng mưa ở miền trung Canada cho thấy tính đa fractal mạnh mẽ hơn so với miền tây và miền đông Canada, trong khi tính đa fractal của dữ liệu dòng chảy thì ít đồng nhất hơn về không gian. Sức mạnh đa fractal của lượng mưa nói chung nhỏ hơn sức mạnh của dòng chảy. Mười một (9) trong số 100 trạm mưa cho thấy xu hướng tạm thời dương (âm) trong các tham số được suy diễn từ mô hình đa fractal phổ quát, và khoảng một nửa số trạm có dữ liệu dòng chảy cho thấy sự thay đổi điểm đột ngột có ý nghĩa thống kê cho thấy sự suy yếu hoặc tăng cường trong sức mạnh đa fractal khi chuyển từ giai đoạn trước đến giai đoạn sau thay đổi. Sự khác biệt trong sức mạnh đa fractal giữa dữ liệu mưa và dòng chảy Canada cho thấy rằng độ bền của dòng chảy không chỉ vì dòng chảy có tính tự tương quan mạnh hơn mưa mà còn vì nó bị ảnh hưởng nhất quán hơn bởi các hoạt động của con người như điều tiết dòng chảy.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1002/hyp.6150

10.1002/hyp.7625

10.1002/hyp.8061

10.1029/2003wr002667

10.1029/1999WR900036

10.1175/1520-0450(2001)040<0229:MAOLSP>2.0.CO;2

10.1029/2006jd007157

10.1103/PhysRevA.33.1141

Hurst HE, 1951, Long term storage capacities of reserviors, Trans. Am. Soc. Civ. Eng., 116, 776

10.3389/fphys.2012.00141

10.1038/20924

10.1007/978-0-387-30440-3_221

10.1016/S0378-4371(01)00144-3

10.1016/S0378-4371(02)01383-3

10.1029/2005JD005881

10.1016/j.jhydrol.2010.10.042

10.1016/j.jhydrol.2005.03.004

10.1029/2006wr005592

10.1175/JHM576.1

10.1002/hyp.9495

10.5194/angeo-21-1543-2003

Lavallee D, 1993, Fractals in Geography, 158

10.2478/s11600-012-0094-9

10.1111/j.1600-0870.1985.tb00423.x

10.1175/1520-0477(1986)067<0021:SISFAS>2.0.CO;2

10.1007/978-0-387-34918-3_18

10.1016/j.cageo.2010.04.010

10.1029/2000jd900419

10.1080/07055900.2011.583910

10.1175/2008JHM1040.1

10.1016/j.physa.2007.10.007

10.1088/1742-5468/2006/02/p02003

10.5194/npg-2-23-1995

10.1016/S0022-1694(98)00148-6

10.1103/PhysRevE.49.1685

10.1103/PhysRevE.66.036120

10.1002/hyp.321

10.1103/PhysRevLett.88.018701

10.1016/j.jhydrol.2013.04.046

10.1029/94WR01493

10.1016/j.crte.2008.05.002

10.01029/02005GL025591

10.1007/978-3-642-14863-7_11

10.1007/BF00877737

10.5194/hess-14-1195-2010

10.1002/hyp.9383

10.1016/j.jhydrol.2016.07.034

10.1175/JCLI-D-14-00538.1

Tchiguirinskaia I, 2004, Scales in Hydrology and Water Management, 111

10.1016/j.physa.2011.10.023

10.1029/96JD01799

10.1029/2004WR003765

10.1029/2005wr004716

10.1029/2011jd015719

10.1016/j.physa.2014.02.047

10.1002/hyp.7119

10.1016/j.physa.2008.11.025

10.1002/hyp.9637