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为什么不是水汽净输入量参与二元拟合

已有 423 次阅读 2020-8-10 19:38 |个人分类:回应质疑|系统分类:科研笔记| 水汽输入量, 水汽净输入量, 二元拟合研究, 面雨量


为什么不是水汽净输入量参与二元拟合

 

 

把研究区域上空的大气作为研究对象,那么,按水量平衡有以下公式年水分总输出=年水分总输入,即Pm +Q out = Q in +Q bd ,所以,

Pm = (Q in Q out) +Q bd                    

式中,Pm为研究区域的年面雨量;

Q in为外来水汽的年输入量;

Q out为水汽的年输出量(含有本地水汽和外来水汽);

Q bd 为下垫面的年蒸发总量,即本地水汽年产量。

如果把面雨量Pm视为两个部分,其一是由水汽的净输入量(Q in Q out)相变而成,其二是由本地水汽年产量Q bd相变而成,那就相当于假设本地水汽年产量Q bd全部在本研究区域变成降水,这样的假设与实际情况不符,较难理解。

如果设研究区域年面雨量Pm的二元拟合公式为

Pm =α· (Q in Q out) +β·Q bd               

那么对照公式可知,拟合的结果很可能是α=1.0左右,β=1.0左右,R^2很大稍稍小于1.0。随着本地水汽年产量Q bd的增加,Q out也增加,并且不知道

Q out增加的幅度究竟有多大?所以,拟合公式没有办法“根据下垫面Q bd的变化,预测面雨量Pm的变化”,对Pm的预测提供不了任何指导意义。

 

面雨量要么来自本地水汽的相变,要么来自外来水汽的相变。所以,设面雨量的二元拟合公式为Pmin bd +C             (3)

二元拟合公式PmQ in Q bd +C中,实际上我觉得C应该等于0。但为了保险起见,先假定常数项为C,再用实际数据去拟合,拟合结果会告诉我们,常数项C是不是等于0 ?如果拟合结果是常数项C接近于0,那可能是测量误差,常数项C确实为0;如果拟合结果是常数项C明显不等于0,那就要探讨原因。中国各地降水量P与空中水汽含量W的拟合公式P=44.385(W-2.66)中常数项不为0,以上二元拟合的常数项不为0也不稀奇。现在软件发达,可以对常数项C为0和不为0分别计算,非常简单。

经过实际拟合,如果二元拟合公式PmQ in Q bd +C的四类拟合参数都很好,也就是满足:相关判定系数R2越接近于1越好;统计样本的Significance F(弃真概率)越小越好,一般要求<0.05 每个自变量的P-value 越小越好,一般要求<0.05每个自变量的t Stat的绝对值至少>1,一般要求>2,那说明这个二元拟合公式符合多元拟合的理论要求,假设成立;反之就是不符合多元拟合的理论要求,假设不成立。由多元拟合的理论可知,如果因变量与自变量之间没有任何关联,仅凭巧合满足四类拟合参数的所有要求不太可能。例如,《超深盆地调水增雨初步研究》第4章的几个多元拟合公式就不满足多元拟合的理论要求,甚至几个自变量明明都是因变量的影响因子,只要拟合公式中没有主要影响因子,都是次要影响因子,在这种情况下,多元拟合公式都有可能不满足以上四类拟合参数的所有要求,由此可知,多元拟合公式要满足四类拟合参数的所有要求,判定条件比较苛刻。如果以上二元拟合公式的假设确实成立,再加上该二元拟合公式的物理意义明确、很好理解,那么,该二元拟合公式基本上就是自然规律的客观反应。

我觉得以上二元拟合只是一个简单的拟合研究,没有任何高深的理论。对多元拟合研究来说,满足多元拟合的理论要求,也就是满足四类拟合参数的所有要求,再加上物理意义明确,那么,该多元拟合公式基本上就是自然规律的客观反应。

 

《十论》的研究可知,在新疆PmQ bd一元拟合的相关判定系数R2很好稍小于1.0,在此基础上加上一个自变量Q in的二元拟合,相当于增加自由度,再加上物理意义明确,所以,预估新疆区域的PmQ in Q bd +C满足多元拟合的理论要求,拟合效果很好(二元拟合的相关判定系数R2肯定大于一元拟合的相关判定系数R2,估计在0.95左右)。在柴达木盆地、大南疆盆地等内流区,二元拟合公式PmQ in Q bd +C的拟合效果预计也比较好。在外流区域的拟合效果好不好?不知道,要具体研究,这样的研究有望获得一些有用的发现。

在二元拟合公式PmQ in Q bd +C中,可以假定大气环流的变化不大,也就是可以假定Q in的变化不大,特大规模调水以后,随着Q bd的增加,Pm必然增加,这样拟合公式就能“根据下垫面Q bd 的变化,预测面雨量Pm的变化”, 对Pm的预测能够提供指导意义。在西北内流区,本地水汽年产量与年面雨量的差值

Q bd-Pm)就是内流区需要的调水规模,所以,以上二元拟合研究有望为跨流域调水工程的设计规模提供设计依据。


为什么不是水汽净输入量参与二元拟合.doc




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