基于小波分析的华北地区近61年降水变化特征

采用中国气象局整编的1951—2011年华北地区26个气象站点(113.5°～120.0°E、36.0°～42.5°N)降水系列资料,采用墨西哥帽小波函数,对华北地区61年年度降水和各个季节降水进行小波分析,揭示华北地区历年降水量在各个时间尺度上的变化结构,并分析各个降水周期以及周期之间的降水突变点。结果表明,华北地区年降水量在16～18年尺度上存在明显的正负变化波动,为主要周期;其次在6～8年时间尺度上也出现了较为明显的时间变化现象,为次要周期。对比夏季降水和年降水小波变化发现,在不同时间尺度的周期特征有很高的相似性,说明夏季降水很大程度决定年降水周期变化特征。小波分析的时间频率变化特征可展示降水时间序列变化的细节,为分析气候变化规律、中长期气候预测以及水利发展规划提供科学依据。     

承德市近58年降水序列多时间尺度分析

[目的]分析承德市近58年降水序列的变化规律。[方法]利用墨西哥帽小波,对承德市1951～2008年逐月降水数据进行多尺度分析,揭示了承德市降水变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列的变化周期和突变点,并确定了各序列中存在的主周期。[结果]降水在年代际尺度(10年以上)上存在高低值中心;年际尺度(10年以下)上振荡复杂多变,但4年尺度有明显的高频振荡。4年降水周期在小波方差分析中得到了验证,M-K检验也印证了小波分析的结论。[结论]从干湿交替的情况可以判断,多雨年份明显减少,且当前降水仍然偏少。     

三江平原粮食主产区年降水序列多时间尺度分析

近年来,干旱气象已开始进入非传统旱区的三江平原,为研究这一气象灾害,文章以红兴隆分局局直及其所辖10个农场的年平均降水为研究对象,采用Morlet小波对其进行年平均降水序列多时间尺度分析,显示在不同时间尺度下,三江平原旱、涝交替变化的过程。结果表明,其年平均降水周期具有3年和11年两个主要阶段。这两个主要周期的变化,主导着年平均降水变化的特性,且自2008年以来,三江平原年降水变化的大趋势是低于其多年平均水平,并会持续若干年。     

基于小波分析的西昌市降水时间序列变化特征

利用1951～2008年西昌市降水资料,采用回归分析和Morlet小波分析方法,研究了西昌市季节、年降水量变化的多时间尺度的周期性变化规律,并对西昌市中短期降水状况进行了预测。结果表明,近58年来西昌市年降水量呈下降趋势,降幅为-2.300mm/10年;各季节有增有减,春、秋季变幅较大,春季增幅为5.711mm/10年,秋季降幅为-9.635mm/10年;夏、冬季节波动不大。季节、年降水量存在着多重时间尺度下的周期变化特征,多重时间周期尺度相互嵌套,春季的主要振荡周期为4和35年,夏季为3、15和42年,秋季为3、7、11和18年,冬季为4和15年,年降水量为3、7、15和22年。不同时间尺度,具体年份对应的相位不同,降水变化趋势的预测结果也不同。     

近57年安阳和南阳降水变化分析

[目的]研究近57年安阳和南阳降水的变化特征。[方法]利用1953~2009年安阳和南阳的逐年降水量资料,采用数理统计、回归分析、小波分析等方法,对两市降水量的变化及其异同进行了分析。[结果]近57年来,安阳和南阳年降水量均呈下降趋势,安阳下降较明显;从季节变化来看,安阳春季和冬季平均降水量均呈上升趋势,南阳呈下降趋势,而两市夏季和秋季平均降水量均呈下降趋势;从周期变化来看,安阳降水量时间尺度为12~15年时,在1970年有一个突变点,而南阳降水量时间尺度为15年时,有两个突变点（1965和1997年）,时间尺度为7~10年时,突变点有4个（1968、1978、1987和1999年）。[结论]该研究为当地气候变化的预报提供了理论依据。     

Morlet小波在铜陵降水序列分析中的应用

基于近49a来的年均和月均降水资料,采用Morlet小波分析法对长江中下游铜陵站降水序列进行多时间尺度研究,并用Mann-Kendall法对其做了趋势分析。结果表明:(1)1960-2008年铜陵地区年降水量呈下降趋势,气候倾向率为-11.214 mm/10a。就季节而言,春、夏、秋季均呈下降趋势,只有冬季呈显著上升趋势;(2)小波分析显示年降水序列和季降水序列均存在多个主要周期的变化,小尺度范围内,年季降水突变点增多;(3)目前研究区处于降水枯水期末段,预计在2010年左右研究区将进入一个新的丰水期。     

沈阳近39年温度和降水变化趋势分析

选取沈阳市1961~1999年1、7月和年平均温度、降水资料,采用相关系数法和R/S法对沈阳的气候变化趋势进行了分析;同时选取新民对应月份和年份的资料,采用城郊对比法对沈阳城市气候效应进行了分析。结果表明,1961~1989年沈阳1月平均温度和年平均温度均呈上升趋势,而7月平均温度呈下降趋势;R/S法检验1990~1999年资料显示,1990~1999年平均温度和1月平均温度变化趋势与过去趋势相同,均呈上升趋势,7月平均温度变化趋势与过去相反,即呈上升趋势,说明R/S法对沈阳地区较适合。分析沈阳和新民的温度、降水资料,沈阳城市热岛强度依次为1月年平均7月;沈阳1961~1989年1月降水量呈下降趋势,7月则呈微弱的上升趋势,年平均降水量随机性较大;1990~1995年资料验证结果显示,1月降水变化趋势将与过去趋势相同,仍呈下降趋势,7月和年平均的降水变化具有较大的随机性,R/S方法也可应用在降水量的分析,但不如对温度的分析效果好。     

赤峰市松山区近51年降水变化趋势分析

利用赤峰国家基本气象站1960-2011年逐月降水资料,应用趋势拟合、小波分析和Mann-Kendall突变检验法分析松山区降水量变化趋势。结果显示:松山区年降水量在20世纪90年代最多,其次是60年代,最近10年最少,年降水量与夏季降水量变化趋势基本一致,起伏较明显;近51年松山区降水量经历了约两个周期,4个干、湿阶段;年降水量60年代后期呈下降趋势,下降突变点为1966年;80年代以后降水呈增加趋势,上升突变点为1984年,90年代中后期上升趋势更加明显,但未超过1.96临界线,即未通过α=0.05显著性检验。     

贺州市近54年降水变化特征分析

通过线性回归、曲线拟合及小波变换,对1957～2010年贺州市的降水时间序列进行分析,揭示了降水变化趋势及周期变化规律。结果表明,近54年来贺州市降水呈波动性变化,降水年内变化、年际变化均很明显,变化幅度较大,近54年的年降雨量呈增加趋势,降水倾向率为7.266 mm/10a;贺州市年降水存在2个明显的全域性变化周期,分别是16～18年的年代际尺度周期性变化和8～9年的年际尺度周期性变化,其中17年左右的周期震荡最强。     

基于小波分析的西北地区PDSI序列周期分析

在帕尔默干旱指数全球数据库中提取覆盖中国西北地区的56个栅格点1925年～2003年的数据,运用聚类分析将西北地区分成具有不同干湿变化趋势的四块区域:天山以北型、塔里木型、西北中部型以及西北东部型,对每块区域小波分析发现:都存在显著的短周期,而长周期显著性都不高,各区域的PDSI指数年际变化也表明,这些短时间的波动是相当显著的,并且天山以北型和塔里木型的PDSI指数都是在水平范围内波动,振幅差异大,总体上有变湿迹象;西北东部型PDSI指数抛物线形状波动,总体上由干变湿,继而变干;西北中部型干旱指数快速下降,继而波动上升,1989年达最大值,接着又有快速下降过程,变化复杂。     

基于小波分析的德化降水变化特征

利用德化县1961～2010年的日降水数据资料,采用MATLAT编程,运用morlet小波方法对德化降水进行多尺度时间分析,并剖析不同尺度下变化周期。结果表明:近50a来,德化春、夏、秋、冬和年平均降水分别存在6～7a、41～42a、13～14a、2～3a和12.5a的主周期。同时德化年降水量呈增多趋势,气候倾向率为28.096mm/10a,未来几年内德化年降水量仍将处于一个偏多期。     

黄河三角洲湿地保护区降水多时间尺度分析

利用黄河三角洲湿地保护区1971—2007年的降水资料,采用小波分析方法,对保护区内降水的时间变化规律进行分析。结果表明：黄河三角洲地区降水主要集中在夏季,11月到翌年3月降雨量很少;降水量变化存在转折,分别在1974—1975年和1989—1990年发生较大转折,而且降水量阶段性变化较大,多雨和少雨阶段较为明显。小波分析得出,37年内降水在小尺度上有2~4、4~6 a的小周期振荡。较大尺度上有8、14、24 a的周期振荡,夏季降水小波分析与总降水小波分析相似。     

广东省大埔县近50年降水特征

每年都有暴雨性灾害发生,衍生灾害也特别严重。基于此,根据大埔地面观测站1960年～2010年的记录资料,统计大埔县过去50a以来的降水量变化趋势和降水日数,及暴雨日数等,通过直观的EXCEL作图分析。为接下来的降水及暴雨预报,提供一个更充分的考虑依据。     

基于加Blackman窗FFT和db44小波包变换的综合电力系统谐波分析

传统的傅里叶变换（FFT）主要适用于平稳信号的分析,确定信号的幅值和频率,但会丢失信号的局部信息,而小波包变换虽然可以准确得到信号局部细节的信息,但其分析精度不及傅里叶变换。将高分析精度的傅里叶变换和可以准确得到信号局部细节信息的小波包变换结合,提出结合两者优点的谐波分析方法。对平稳信号采用加Blackman窗傅里叶变换进行分析,得到信号的频率和幅值。对暂态信号采用db44小波包变换进行分解分析,得到信号局部细节的信息。通过 MATLAB仿真结果表明,该方法可以准确分析电力系统中的稳态谐波并准确定位暂态谐波。     

基于小波分解的害虫发生非平稳时间序列分析和预测

将小波分解应用于害虫发生程度非平稳时间序列的分析和预测。通过小波分解,将非平稳时间序列分离为多个平稳分量,然后采用自回归滑动平均方法对各平稳分量分别进行分析和建模,最后将所有分量的模型进行组合,从而可以得到原非平稳时间序列的预测模型。在实例分析中,利用1959年至2004年烟台市一代玉米螟发生程度数据序列建立了预测模型,利用2005年至2009年的数据对模型进行了检验。检验结果表明:5年预测准确率达到了80%,预测效果令人满意。     

基于排列熵和小波分析的渭河降水突变研究

【目的】将排列熵和小波分析相结合,研究近60年来渭河干流降水序列的突变特征及其影响因素,为渭河流域水资源的利用提供参考。【方法】利用1960-2003年渭河流域干流天水、宝鸡、武功和西安4个站点日降水观测资料,按照不同窗口滑动取样得到不同时间段的降雨数据,利用排列熵算法分别计算其复杂度,分析复杂度序列随时间的演变规律来检测序列的突变点,之后通过小波分析对复杂度序列进行逐级分解,分析不同时间尺度的周期波动在降水突变中的贡献。【结果】渭河流域天水、宝鸡、武功和西安4站降水量在20世纪均发生了2次突变,其中位于上游的天水站突变发生于1971和1994年,位于中下游的宝鸡、武功和西安站突变发生于1980和1994年,呈现出一致性的特征。【结论】准10年时间尺度的周期气候波动是渭河干流降水突变的主要因素。     

华北地区近30年降水变化特征分析

利用华北地区43个观测站1979～2008年的逐月降水量资料,采用EOF分解、Morlet小波变换和Mann-Kendall检验等方法,对华北地区近30年的降水变化特征进行了分析。结果表明,华北地区年和四季降水量空间分布都具有总体一致性的变化特征。年和夏季降水量在80年代中期～90年代中期明显偏多,其他时间偏少;春季降水在90年代年际变化较大;秋季降水80～90年代偏多,21世纪初期之后开始减少;冬季降水在80～90年代降水量偏少,21世纪初之后降水量开始偏多。年和夏季降水量在1997发生突变;春季和秋季降水量突变现象不明显;冬季降水量的突变发生在2000年。小波分析揭示了年和四季降水量的周期演变特征,普遍以3～4年年际变化周期为主。     

淄博市近40年降水及气温时空特征分析

利用淄博市1966～2005年的历年逐月降水和气温资料,应用趋势分析等气候诊断方法和墨西哥帽小波变换分析方法,对淄博市五区三县的降水及气温时空变化特征进行了分析。结果表明,淄博市的降水和气温随着年代际发生变化,降水量以平均每年1.5mm的速度缓慢增加,且存在32年、25～29年、10～23年和准5年的多尺度振荡周期,明显的突变点在1977和1995年,1977年之前和1995年之后降水偏多,1977～1995年降水偏少;年平均气温以0.48℃/10a的速度上升,且存在21～32年、17～21年、9～13年和2～3年的多尺度振荡周期,明显的突变点在1991年,之前,气温偏冷,之后气温偏暖。淄博市的降水和气温在地域分布上存在较大差异,降水自南向北呈递减趋势,气温则呈南、北低,中部高,可分为南部型、中部型、北部型3个型。     

基于小波去噪的加窗FFT电网谐波检测

提出一种基于小波去噪的软硬阈值改良折衷法与加布莱克曼窗的傅里叶变换算法相结合的谐波检测方法。该方法采用小波软硬阈值改良折衷法对含噪的电力谐波信号进行降噪处理,利用加布莱克曼窗的傅里叶变换算法对去噪后的信号进行分析,提取各次谐波的幅值和频率。仿真检测结果表明小波去噪后的谐波波形接近于原始信号谐波波形,信噪比提高了8.3226dB,小波去噪与FFT 结合的方法适合在谐波检测系统或装置中应用。     

铜陵市近50年气温变化的小波分析

[目的]研究铜陵市气温变化规律。[方法]利用连续小波变换分析气温变化时间序列的多时间尺度变化及突变特征,对铜陵市1960～2009年的气温资料进行了探讨。[结果]铜陵市气温的年际及年代际时间尺度在时域中分布不均匀,具有明显的局部化特征;近50年来铜陵市的气温大致经历了一个由偏冷转向偏暖的过程,转折点位于1995年前后;其气温变化具有多层次的时间尺度结构,阶段性特征明显,年平均气温、年最低平均气温及年最高平均气温三者间的变化特点在长周期上具有相似性,在短周期变化上不尽相同。[结论]连续小波变换能将气温时间序列的频率特征在时间域上展现出来,清晰地给出各种时间尺度的强弱、分布情况及气温冷暖变化趋势和突变点,从而找出气温变化的主要周期.