丹江流域气候因子变化分析

利用1970—2015年丹江流域气候因子数据,采用小波分析和Mann-Kendall突变检验法,研究了丹江流域气候因子多时间尺度的周期性变化规律。小波分析结果显示,在大尺度上(23~32 a)气温的年际和季节变化规律一致,但在小尺度上(8~22、3~7 a)变化周期差异明显,且随着时间尺度的缩小,周期变化越来越频繁;降水量的年际和季节变化在不同时间尺度上呈现出不同的规律性,这种规律在大尺度上(22~31 a)相对稳定,在小尺度上(12~21、3~11 a)干湿交替频率增大、时间间隔缩小。Mann-Kendall突变检验表明,丹江流域年平均气温变化总体呈上升趋势,且在1985年增温突变,冬季气温对全年增幅贡献最大,也是年平均气温在1985年后突变增温的主要原因;年平均降水量的增加中夏季的贡献值较大,但其不稳定的变化趋势也是导致年平均降水量变频较大的主要原因;年平均日照时数的减少与年平均降水量的增加有关。     

基于小波分析1956-2010年焉耆盆地清水河径流量季节变化规律

基于焉耆盆地清水河1956-2010年径流量实测资料,采用小波分析法,分析了清水河平均径流量季节变化规律.研究结果表明:清水河春季、夏季、秋季、冬季平均径流量分别为4.38,24.98,11.98,5.11 m3/s.清水河四季平均径流量变化趋势有较大的差别;清水河四季平均径流量的年际变化过程中存在着多重时间尺度上的复杂嵌套结构,在不同的尺度周期中,表现出不同的丰、枯振荡规律,总体表现为由小尺度无明显规律的剧烈振荡向大尺度有明显规律的振荡变化;1956-2010年四季平均径流量变化周期总体上呈现15～22 a大尺度的变化周期以及7～12,4～5 a小尺度的变化周期.     

阿拉善荒漠地区近50年气候变化的多时间尺度分析

利用阿拉善地区1961—2005年的气温、降水实测资料,分析了不同时间尺度下年平均气温、年降水量序列变化的周期和突变点,揭示了阿拉善地区近50a气候变化的多时间尺度特征,并根据主周期对未来气温和降水变化进行预测。结果表明：阿拉善地区的气温在20世纪80年代开始大幅度上升,突变点在1986年。80-90年代降水量很少,为干旱期,年降水量的突变点为1980年。根据气温和降水小波变换的主周期预测：未来阿拉善地区的气温可能升高,降水可能减少,即气候有暖干化的趋势。     

基于小波分析的朝阳市降水周期特征研究

为了研究朝阳市降水周期变化规律,采用Morlet小波函数,对朝阳市1953—2015年降水时间序列进行了小波分析。得到了不同时间尺度下降雨序列变化周期和突变点,并对降雨变化趋势进行了分析。研究结果表明:朝阳市年降水量存在3~9 a,10~22 a,23~40 a 3类尺度的变化周期,未来3 a将出现降雨量偏少过程。     

汾河流域汛期降水序列的多时间尺度分析

基于汾河流域19个气象站点1959—2007年汛期（6—9月）的降水数据,采用小波分析、M—K突变分析及其它数理统计方法,对汾河流域汛期降水量时间序列进行了多时间尺度特征分析。结果表明,近49a来,流域汛期降水呈现减少趋势,递减率是9.79mm/10a,其中6月份的降水呈现上升趋势,速率为2.79mm/10a,7—9月均表现出下降趋势,最明显的是7月份（速率为-6.54mm/10a）,7和9月份降水明显减少是流域汛期降水量下降的主要原因;汛期降水在1978年以后发生突变,流域降水处于一个相对少雨的时期;汛期降水量存在8～15a和3～7a的特征周期,中心时间尺度为2,5,10和12a,其中约5a的周期振荡最为强烈,是汛期降水变化的主要周期;根据5a周期及其它特征周期的小波系数变化趋势,估计汾河流域在研究时间段以后近期内汛期降水量可能偏多。     

滨海滩涂地区降水变化的多尺度周期特征分析与趋势预测

利用1953-2011年共59a的长序列降水资料,采用Morlet小波和Mexican Hat小波变换,分析滨海滩涂地区东台市年降水量及各季节降水量的多尺度周期振荡特征和演变趋势。两种小波分析的综合比较表明,Morlet小波在揭示滨海降水序列周期细节特征和提升主周期特征的显著性水平方面更具优势。研究结果表明,滨海滩涂地区降水量变化以年代际尺度为主周期,其中夏季降水与年降水周期均具24a、16a和9a的第一、二、三主周期,春、秋和冬季降水主周期则分别为16a、23a和17a;研究区降水量在年代际尺度上的周期特征与江淮地区降水量的整体特征一致,但是滨海地区地理位置的特殊性使其降水量在年际尺度上的周期振荡显著水平较低;根据研究区降水量在年代际尺度主周期上的振荡特征,预测研究区未来8~12a的年降水和夏季降水,未来8a的春、冬季降水,未来11~12a的秋季降水均可能呈整体偏少趋势。研究结果可拓展小波分析的适用机制理论研究领域,对滩涂围垦和气候变化背景下的滨海地区气候变化研究以及农业稳定发展提供理论依据。     

基于EOF和小波分析的山东省年降水时空变化特征

为了探究山东省年降水量的时空变化特征,根据山东省29个国家基本、基准地面气象观测站1980—2019年逐月降水资料,通过经验正交分解(EOF)、小波分析等方法对山东省年降水量变化特征进行了分析探讨。结果表明:山东省年降水量介于507.0～1 047.4 mm,大体上由东南向西北递减; 山东省年降水场主要具有2种模态,4种表现类型,分别为全省多雨型,全省少雨型,东南部降水偏多、西北部降水偏少型以及东南部降水偏少、西北部降水偏多型,山东省40 a来降水场表现出4种类型的年份数分别为12,12,2,4 a,4种降水类型分布年份实况验证的准确率达到96.7%; 山东省年降水量存在3～9 a的年际变化周期,以及15～32 a的年代际变化周期,其中主周期为28,18,4,7 a,分别经历了大约2,3,15,8.5个丰—枯转换期。综上,山东省年降水量由东南逐渐向西北递减。年降水场具有2种模态,4种表现类型,且具备多时间尺度周期特征。     

近60年来南四湖流域降水变化特征分析

为研究气候变化背景下南四湖流域降水的时空分布特性,利用流域8个主要雨量站点1952-2011年日降水资料,基于水文特征时间序列法、Co-Kriging插值、小波分析等方法,分析了近60年来流域降水的时空演变特征。研究表明:（1）流域多年平均降水呈不显著减少趋势,从东向西递减趋势增强;（2）降水量的空间分布具有较明显的季节差异:夏季降水围绕薛城、藤县、鱼城站形成降水的强高值中心,降水高值区影响范围远大于多年平均水平,冬季降水较少,等值线分布比较均匀;（3）受季风环流的强弱和活动范围不同的影响,流域存在明显的降水突变与振荡。降水年际周期变化中,10 a时间尺度下经历了9次强烈振荡周期,是降水的第一主周期;22 a时间尺度为第二主周期,经历4次振荡。根据降水年内分配与主周期振荡趋势特征,可预测流域未来降水变化趋势与空间特征,为预防水旱灾害、合理利用水资源提供依据。     

1951-2015年西安市大气降水资源趋势分析及预测

基于西安市1951-2015年逐月降水量和气温资料,依据高桥浩一郎的陆面实际蒸散发经验公式,分析了西安市65 a来大气降水资源的变化特征,采用逐步回归周期分析法对西安市未来10 a大气降水资源的变化趋势进行了预测。结果表明:西安市年内降水资源分配不均匀,春夏秋三季所占比例高达95%以上,而冬季所占比例很小;从月尺度、季尺度和年尺度看,西安市降水利用率普遍较低,蒸发率普遍较高;西安市温度变化呈上升态势,降水和可利用降水呈减少态势;在全球气候变暖背景下,除了夏季和冬季可利用降水量对偏冷期气候响应不明显,其他时段可利用降水量对不同时期气候响应显著;未来10 a年降水量、年蒸发量和可利用年降水量均以负距平为主,大气降水资源的减少势态可能会持续。     

厄尔尼诺/拉尼娜事件对青海湖周边地区气候的影响

根据1961年来青海湖周边地区的气温和降水量资料,结合小波分析和ENSO事件的发生与变化,研究了1961年来青海湖周边气温与降水的变化趋势,以及厄尔尼诺/拉尼娜事件对该区气温、降水量以及旱涝灾害的影响.结果表明,1961年来青海湖周边地区的年降水量呈波动上升趋势,西部最显著,年降水量以8.73 mm/10 a的速率增加.该地区的年平均气温呈波动上升趋势,平均气温增温率接近或明显高于全国平均水平.1988-2010年多年平均气温比1961-1987年增加更显著.小波分析显示,青海湖周边地区降水变化周期约为3,7和17a,气温变化的周期约为3,7和29 a.不同研究区域的降水量和气温变化与ENSO事件相关性不同.研究数据表明,青海湖周边地区厄尔尼诺年发生涝灾多于旱灾,而拉尼娜年多发生旱灾.1961-2009年青海湖水位总体趋势在下降,2005年后出现回升,流域降水量对湖水位的年变化有显著影响.     

1961—2010年白龙江流域气温和降水量变化特征研究

以1961—2010年白龙江流域气温和降水量资料为基础,综合运用线性趋势分析、多项式回归、Mann-Kendall趋势性检测和突变分析、复Morlet小波分析和R/S分析等数理统计方法,在季节和年际尺度上研究了气温和降水量的趋势性、波动性、突变性、周期性和持续性。结果表明:在研究时段内四季和年平均气温均呈显著上升趋势,20世纪80年代中期之前升温缓慢,90年代以来升温速率明显加快并发生暖突变。年降水量呈“多—少—多—少”的波动变化,整体微弱减少。春季和冬季降水量分别呈“多—少—多”和“少—多—少”变化,整体微弱增加。夏季和秋季分别呈“多—少—多—少”和“多—少”变化,整体微弱减少。气温和降水量存在7,11,22 a左右的准周期变化。未来一段时间内,四季和年平均气温将可能继续升高,夏季和冬季降水量将可能增加,而春季、秋季和年降水量将可能减少。     

1952—2017年出山店水库上游降水时空变化

为了探究出山店水库上游流域近65 a来降水的时空变化特征,基于出山店水库上游流域13个雨量站1952—2017年的逐日降水资料,运用气候倾向率法、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和反距离权重IDW插值法等多种方法,研究了降水的年际变化、周期性与空间分布特征。结果表明:(1)流域1952—2017年多年平均降水量为1 028.3 mm,年降水量的气候倾向率为-20 mm/10 a(p<0.05),呈显著下降趋势,从季节上看,春、夏、冬降水随时间变化呈现减少趋势,秋季的降水呈现增加趋势;(2)年降水量呈现南高北低的空间分布,而年降水量的气候倾向率的变化趋势则与之相反;(3)流域降水量变化呈现20 a左右的第一主周期,同时流域的周期性变化也存在一定的空间分布特征。近65 a来,出山店水库上游年降水量变化趋势为先增加后减少,在整个时间域上有显著的下降趋势,并呈现20 a左右的周期性变化。     

内蒙大兴安岭林区年降水量变化特征及周期分析

利用内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971—2010年降水观测资料,采用一元线性回归、累积距平法、曼—肯德尔检验(Mann-Kendall)法和Morlet小波分析方法对内蒙古大兴安岭林区近40年年降水量变化进行了分析,以揭示该地区在气候变暖大背景下年降水量的变化特征。结果表明:1971—2010年内蒙古大兴安岭林区年降水量整体在波动中呈微弱下降的趋势,倾向率为-7.4mm/10a,降水量年际变化幅度较大,降水气候倾向率具有很强的区域特点,整体经历了丰—枯—丰—枯的变化过程;结合累积距平分析与曼—肯德尔检验(Mann-Kendall)法两种方法判断出降水量发生突变的大致时间为1975—1979年与1999年;Morlet小波分析结果表明,近40年内蒙古大兴安岭林区年降水量包含多个不同时间尺度的周期,其中27a左右的周期振荡最为强烈,对降水作用最为显著,且在2014—2020年可能出现降水偏多期。     

1960-2017年江淮地区降水的时空变化特征

[目的]探究江淮地区降水量的时空变化特征,并在此基础上研究了大气环流因子对降水量的影响,为江淮地区水资源管理和灾害防治提供科学基础。[方法]基于1960—2017年江淮地区15个气象站点的逐日降水及大气环流数据,采用Mann-Kendall趋势检验、累计距平曲线、小波分析、交叉小波变换及小波相干方法,揭示了江淮地区时空变化特征及影响该地区降水量的因素。[结果]江淮地区降水量存在多尺度的周期性震荡,其中冬季降水量表现为显著增加趋势(p<0.05),经历最少次偏多—偏少过程,且存在55.6 a的主周期;年、夏季降水量呈不显著增加趋势,经历最多次偏多—偏少过程,但其在该地区南部多呈显著性变化;春、秋季降水量呈不显著下降趋势,全地区不存在显著性变化站点。该地区降水量与大气环流指数在年际尺度上均存在一定的共振周期,东亚夏季风(EASM)对其影响最显著;南方涛动指数(SOI)对其影响最不显著。[结论]江淮地区降水在年际及季节性尺度上时空变化特征具有明显差异,且在年际尺度上受大气环流一定的显著影响,研究结果能为该地区科学制定水资源规划、预防气候型风险、达到生态平衡提供理论支撑。     

赣江流域1966-2015年降水量多尺度时空变化特征分析

为研究全球气候变化影响下的赣江流域降水量时空分布特征,基于赣江流域及其周边的27个气象站1966-2015年逐日降水量数据,采用Mann-kendall、累积距平法及Morlet小波分析等方法研究了不同时间尺度降水量变化特征。结果表明:赣江流域年、汛期、夏季和秋季降水量呈不显著的增加趋势(p>0.05),而春季和冬季呈不显著的减少趋势(p>0.05);不同时间尺度降水量均具有明显的阶段性特征,且进入21世纪00年代后降水量多为枯水阶段;赣江流域降水量变化主周期多在8~10 a,20~22 a,26~30 a。赣江流域全年和春季降水量呈南少北多的分布格局,汛期和夏季降水量空间分布较均匀,无明显的空间差异,秋季降水量呈南北两端少、中部相对较多的分布格局,而冬季降水量呈由北向南递减的变化趋势。     

佳木斯地区1956-2010年径流量时间序列变异分析

日趋频繁的极端天气和大规模的水资源开发对区域生态环境产生严重的影响,准确获取径流量时间序列的变化特征可为水资源的合理开发和水利水电工程规划运用提供科学的决策依据。采用趋势检验法、Mann-Kendall突变分析法和小波分析对佳木斯地区1956—2010年径流量变化的趋势性、突变性和周期性特征进行了深入的研究。结果表明:近45年来,佳木斯地区各季节及全年径流量的年际总体变化趋势的倾向率各不相同,春季、夏季、秋季及全年径流量呈明显下降趋势,而冬季径流量则呈缓慢上升趋势;各季节及年径流量的时间突变点基本一致,都分别发生在1967年、1972年和1998年左右;该地区四季及年径流量的周期变化特征差异较大,22年、13年、9年和4年左右尺度波动较为明显。     

西北各省季节降水变化及其贡献的差异分析

利用中国西北地区124个气象台站1951?2015年逐日降水资料,通过计算各季节降水量及降水日数贡献率,解析西北五省（区）不同季节各等级降水量及降水日数贡献率差异,明确不同季节降水量和降水日数变化对年降水量和降水日数变化,以及同季节内不同等级降水量和降水日数变化对当季降水量和降水日数变化的作用,以探究西北地区降水的时空变化特征。结果表明：（1）1951-2015年,西北地区年降水日数以0.1d·10a-1（P＜0.01）的速率极显著减少,各站点年平均降水日数及线性变化趋势差异较大;（2）1951-2015年,西北地区年平均降水量以3.9mm·10a-1（P＜0.01）的速率极显著增加,变化显著区域主要分布在新疆及青海地区;（3）研究区域降水季节分布不均,主要集中在夏季,其中各省（区）夏季降水量贡献率在50%～63%,降水日数贡献率在35%～48%,春秋两季降水接近,冬季降水最少;各季节降水均以小雨和中雨为主,各省（区）两者降水日数累计贡献率均在90%以上,暴雨仅发生在夏季且降水日数贡献率低于1%,秋季各等级降水分布与春季基本一致;（4）夏、秋季节降水量和降水日数变化是年降水和降水日数变化的主要原因,小雨至中雨降水量和日数变化是导致季节总降水量和降水日数变化的最主要原因,而春、冬季降水在年降水、大雨至暴雨在当季（年）降水中不占优势,故其作用不明显。     

1959-2007年安徽省降水时空变化特征分析

利用安徽省1959-2007年的逐日降水资料,采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法和Morlet小波分析方法,分析了近49a降水变化趋势及变化特征。结果表明,安徽地区夏季和冬季降水有显著的增加趋势(P<0.05),春、秋季和年降水量的变化趋势不显著。全区年降雨日总数有极显著的减小趋势(P<0.01),但暴雨日数却有所增加。雨日总数自南向北递减,但暴雨日数的气候倾向率却有自南向北增加的趋势。全省年降水量和四季降水量大致存在两个主周期的变化,2～4a周期震荡趋势逐渐明显。安徽地区雨日减少,强降水增加,降水有集中化趋势。20世纪90年代中期以后,降水宽幅震荡趋势凸显,不确定性增加,导致旱涝灾害发生可能性增加,会对当地农业生产带来不利影响。     

1964-2017年秦岭山地降水时空变化特征及其南北差异

为了明确秦岭山地降水时空变化的特征,为秦岭生态环境保护提供气候依据,基于秦岭地区1964-2017年32个气象站的逐月降水数据资料并采用AUSPLIN插值法将其转为区域面上数据,结合小波分析、趋势分析等方法,研究了不同时空尺度下秦岭山地1964-2017年降水变化特征及其南北差异性。结果表明:(1)近54年秦岭全区年均降水量呈减少趋势,速率为-11.95 mm/10 a,降水变化存在明显的周期性及显著的空间差异,降水主要集中在中南部。(2)季尺度上,近54年秦岭山地的降水变化存在显著的季节差异,空间上尤以春季在高海拔区的减少趋势最为显著。(3)秦岭山地降水变化存在着明显的南北差异,近54年北坡年均降水呈减少趋势,平均速率为-7.1 mm/10 a,南坡则呈增加趋势,速率为35.1 mm/10 a;气温突变前,北坡降水变化趋势不明显而南坡以增加趋势为主;气温突变后,南北坡均以增加为主,而北坡全区均呈增加趋势。54 a来,秦岭以南地区降水强度大,夏冬两季容易导致干旱、极端降水等自然灾害,进而对生命财产安全造成威胁,应增强旱涝灾害的预防。