基于小波消噪的三江平原低湿地月降水时间序列分析

近年来,由于水田面积迅速增加,导致三江平原低湿地井灌水稻区地下水位普遍下降,“吊泵”、局部超采现象时有发生,因此,三江平原地下水资源动态平衡急需恢复。为解决上述问题,以853农场为例,对实测逐月降水资料进行消噪、差分和标准化处理,建立了逐月降水量季节性时序预测模型,精度检验结果表明,模型有效性和可靠性较高。该模型揭示了区域逐月降水量的时间变化规律,为853农场乃至整个三江平原充分利用天然降水、合理制定水稻灌溉制度以及地下水资源的恢复和可持续利用提供了科学依据。     

基于连续小波变换与分形理论的三江平原井灌区地下水埋深序列复杂性研究

为揭示三江平原井灌区地下水埋深序列复杂性特征,以建三江分局为例,采用基于连续小波变换的水文序列分维估计方法对建三江分局7个生产队的地下水埋深序列复杂性进行了测度分析。结果表明:小波分维估计方法稳健、可行,各地下水埋深序列的复杂性排序为:七星农场69队>前进农场22队>前进农场4队>八五九农场1队>前进农场11队>八五九农场26队>八五九农场21队,地下水开采是地下水埋深复杂性的关键驱动因素。研究成果揭示了当地地下水资源复杂系统的特征,为建三江分局乃至整个三江平原地下水资源科学管理提供了决策依据。     

承德市近58年气温和降水序列多时间尺度分析

利用墨西哥帽小波(Mexican Hat)函数对承德市1951—2008年共696个月的气温和降水数据进行多尺度分析,确定序列中存在的主周期,并用Mann—Kendall法进行检验。结果表明:承德市气候总体变化特征为小尺度变化嵌套在较大尺度的复杂背景之中,气温序列数据表现出14a、6a和2a左右变化周期,14a左右为变化主周期。降水序列数据表现出10～12a,4a和1a左右周期,4a左右为变化主周期。气温序列14a主周期反应冷暖交替的情况,21世纪以前在多尺度波动的背景下,气温呈现上升的总趋势。降水序列4a尺度主周期反应干湿交替的情况,表明多雨年份明显减少,且当前降水仍然偏少。     

基于小波变换的太原盆地降水演变特征分析

基于小波变化研究太原盆地降水演变特征。主要结论如下：（1）1～3月份降水量演变周期为43 a;(2)4～6月降水为5 a尺度周期;（3）7～9月降水为40 a尺度周期;（4）10～12月降水为6 a尺度周期;（5）全年降水量为5 a尺度周期。     

基于降水集中度方法的安徽省主汛期降水时空特征分析

利用安徽省1961-2009年6-8月降水资料,运用降水集中度和集中期分别讨论了主汛期降水时空分布特征和变化规律,并对多雨年和少雨年的集中度进行了比较。结果表明:降水集中度(PCD)和集中期(PCP)能够定量地表征降水量在时空场上的非均一性。安徽省主汛期降水集中度和集中期总体呈由南向北增大的空间分布;全省平均PCD值和PCP值的年际和年代际变化均较明显。PCD的EOF展开前三个特征向量累积方差贡献率达57%。第一特征向量表现为全省一致性,而第二特征向量表征为南北反相,第三特征向量表征为南北和中间反相。合成分析表明,多雨年的PCD值比少雨年大,而多雨年PCP值比少雨年小。总体来看,通过PCD和PCP提取最大降水重心及对应时段,为分析极端降水事件形成机制提供依据。     

基于小波理论的长春市近50年来降水变化特征

利用长春气象站1951-2001年共51a的夏季降水量和年降水量序列资料,采用复Morlet小波方法分析了长春市夏季降水量和年降水量时间-频率的多时间尺度变化特征。结果表明,长春市夏季降水量和年降水量的年代和年代际时间尺度在时域中分布不均,具有明显的局部化特征;夏季降水量序列主要存在5a、15a左右的周期,年降水量序列主要存在5a、8a、16a、22a左右的周期。年降水量与夏季降水量在时间尺度和周期特征方面非常相似。     

基于SPEI的黄河流域多时间尺度干湿变化分析

黄河流域是我国重要的经济地带和生态屏障,水资源匮乏,研究流域的干湿变化对于水资源的合理管理和利用、促进流域的可持续发展具有十分重要的现实意义。运用1966—2015年3个时间尺度(年、半年、季节尺度)的SPEI数据,基于EOF,Mann-Kendall方法研究了全球变暖背景下黄河流域的干湿变化特征,并进行归因探讨。结果表明:在过去的50年中,黄河流域的SPEI有显著的年际波动,但大部分区域的SPEI未有显著的增加或降低的趋势,区域之间的干湿变化具有非同步特征; 黄河流域气温与SPEI相关性弱,SPEI与降水有更好的同步性; 黄河流域夏、秋季节的干旱较冬、春季节严重,中部黄土高原区的干旱事件频率高于黄河流域西部高原和东部平原区。研究表明黄河流域干湿状况存在区域差异,降水是决定SPEI大小的关键因子,异常气候事件—厄尔尼诺在一定程度上会影响流域的干湿状况。     

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。     

1951-2016年四川省不同地貌单元夏季降水的多时间尺度特性分析

使用中国气象资源共享平台四川省1951-2016年的夏季（6-8月）降水资料,并采用GIS技术分析了四川省夏季年代平均和夏季多年平均降水空间分布,然后利用小波分析法,线性趋势系数法分析了四川省不同地貌单元下（高山高原地带（甘孜）、山地向盆地过渡地带（广元）、中低山丘地带（宜宾）、盆地中部丘陵低山地带（遂宁）及高原向盆地边缘过渡地带（雅安）夏季总降水的周期性和趋势性特征。结果表明:近66年四川省夏季年代平均降水空间分布不均,夏季多年平均降水量等值线走向基本上与地形高低相对,基本上处于地形越高降水越少;四川省不同地貌单元近66年夏季总降水存在3个尺度周期:主周期为20~47 a尺度,次周期为2~13 a和10~27 a尺度,四川省不同地貌单元夏季总降水在2008年开始整体进入丰水期且2016年后仍然处于丰水期状态。     

基于小波分析的西安降水时间序列的变化特征

应用墨西哥帽小波函数进行小波变换,对西安市45a（1961-2005年）来的降水量数据进行分析,计算小波方差,从而研究西安市降水变化的时间及其周期变化特征。通过对西安市的降水时间序列的小波分析,揭示其在不同层次上的降水结构和异常变化规律以及突变特征,预测了西安市四季降水量以及年降水量的变化趋势。特别是通过小波分析的预测结果在2009和2010年出现的关中地区大面积的春旱以及2005年以后出现的秋涝中得到验证,这对认识西安市降水特征以及对西安地区的农业生产和渭河防迅工作具有重要的参考价值和指导意义。45a来,除西安市春季降水量呈显著下降趋势外（P〈0.05）,其它季节和年降水量的线性变化趋势均不显著。但季节降水量和年降水量都存在多时间尺度特征,不同的时间尺度表现为不同的循环交替,大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。总体上表现为由小尺度的震荡剧烈、没有明显规律到大尺度出现明显规律后继续增强或先升后降。     

基于风险分析的三江平原灌区多水源联合调度方案优化决策研究

针对三江平原水稻灌区因缺水而造成的地下水超采问题,以开采地下水量最小为目标建立多水源联合调度模型,并利用matlab工具箱进行求解,确定满足不同约束条件的灌区多水源联合调度方案。同时,对方案运行存在的不确定性因素进行风险考究判别、风险损失估计与计算,以实现风险情况下的方案优选,确定该区多水源联合调度的优化方案,其结果可为决策管理部门提供参考。     

三江平原井灌区地下水人工回灌量测算

针对近些年来三江平原大面积发展井灌水稻所导致的地下水位持续下降问题,以853农场为例,采用水量均衡法,测算了853农场2006—2009年维持地下水收支平衡及地下水恢复至适宜埋深条件下的人工回灌量,结果表明:维持地下水收支平衡所需回灌量均小于5 000万m3;地下水恢复至适宜埋深所需回灌量均为2亿m3左右,远远超过维持地下水收支平衡所需回灌量;若继续沿用现状地下水利用模式,未来所需回灌量会更大,建议当地加大地下水资源管理力度。研究成果为853农场乃至整个三江平原地下水资源恢复及可持续利用提供了科学依据。     

基于4种植被指数TVDI模型的三江平原土壤湿度反演

利用遥感手段监测土壤湿度有利于分析大尺度区域的土壤干湿状况。比对分析不同植被指数计算的温度植被干旱指数（TVDI）的精度能够提高TVDI反演土壤湿度的实际应用价值。以三江平原为研究区,基于2013年5—9月的四期MODIS影像,利用归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）、修正土壤调节植被指数（MSAVI）、比值植被指数（RVI）分别计算TVDI,并以地面实测土壤湿度数据及降水数据进行精度验证。结果表明:（1）4种植被指数计算的TVDI与土壤湿度数据均具有一定的负相关关系,即TVDI值越高,土壤湿度值越低;（2）不同植被指数计算的TVDI在5月、6月、9月与土壤湿度回归分析的R²数值相近,均适合用来反演这3个时间段的土壤湿度,在7月份,相较于NDVI和RVI计算的TVDI结果（R²均在0.15左右）,基于EVI和MSAVI计算的TVDI （R²均在0.35左右）更适合反演该时期的土壤湿度;（3）5—9月期间,干旱现象主要发生在三江平原的中部及西南部,干旱程度主要为轻旱,东部及东北部在不同时期基本保持在正常或轻微湿润状态。     

三江平原水旱田分布对遥感反演局地地表温度的影响

土地利用剧烈变化对局地气候的影响是当前全球变化与可持续研究关注的焦点问题。该文基于2017年6月16日Landsat 8卫星遥感影像反演耕地利用剧烈变化的三江平原北部地区地表温度数据,刻画了研究时点水旱田分布对地表温度影响的空间特征。结果表明,研究区水田旱地面积占耕地总面积比例分别为58.12%、41.88%,水田平均地表温度比旱地低9.87℃;在村域尺度上,水田面积占比与地表温度均值在0.01水平(双侧)上呈显著负相关关系(P0.01),该研究时点上水田对地表热环境存在较为明显的降温作用。水旱田不同下垫面因含水量及蒸散量不同造成的能量传递过程差异,使得其分布格局成为地表温度值分异的主要原因。     

一种基于回归分析与时序分析的降水预报模型

中长期降水预报存在的问题是资料不足和预报精度较低.运用回归分析与时序分析相结合的方法,将实测降水序列分解成趋势、周期、随机3种成分,并分别构建各分量的子模型;将3个子模型线性叠加,并对拟合的纯随机序列进行修正,得到降水预报的第三类模型;进而给出了模型精度评价方法.实例分析表明,运用修正后的模型进行降水预报,可以缩小峰值处的误差,预报精度比其余两类模型有所提高.该方法可仅根据历史资料进行降水预报,对资料要求较低,精度可靠,是一种实用的方法.     

基于MOD17A3数据集的三江平原低产农田影响因素分析(简报)

为了提高三江平原的农田生产力,该文基于EOS/MODIS卫星2000～2005年的MOD17A3数据集,采用空间分析方法,结合数字高程模型（DEM）、道路、河流、居民点等空间数据,对三江平原低产农田的空间分布和影响因素进行了分析。结果表明,阴坡农田低产率（32.16%）高于阳坡（25.49%）,说明阳坡更有利于农田植被生长。随着海拔的升高,旱田低产率呈现低—高—低的变化趋势,在100～200 m高程带,旱田低产率最高,为39.62%。旱田和水田低产率与距居民点的距离（≤5 km）、距道路的距离（≤3 km）、距河流的距离（≤12 km）呈反比,对应的相关系数分别为-0.979（p＜0.01）、-0.999（p＜0.05）、-0.935（p＜0.05）和-0.980（p＜0.01）、-0.998（p＜0.05）、-0.923（p＜0.05）。研究结果为确保区域农业生产、土地资源合理利用和区域可持续发展提供科学依据。     

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。