半干旱草原型流域不同时间尺度降水特征分析

基于锡林浩特气象站1960-2015年逐日降水数据,运用M-K法、R/S 法和Morlet 小波法,分析了半干旱草原型流域--锡林河流域近56a不同时间尺度下降水趋势及突变特征、未来变化趋势、降水周期规律的变化情况。结果表明：近56a来锡林河流域年降水量呈下降的趋势,在1974、1980、1989年和1998年发生过4次突变,存在28a的主周期变化。夏季降水特征和年降水特征基本一致,冬季降水量呈显著上升的趋势。汛期8月份降水量呈显著下降的趋势,并在1998年左右发生突变,降水第一主周期在12a处,非汛期11和12月份降水量都呈显著上升的趋势,其中,12月份降水在2000 年左右发生显著突变,这两个月份降水的第一主周期分别是30a和9a。不同时间尺度下降水序列的Hurst指数均>0.5,说明流域降水趋势具有持续性,未来降水趋势与过去保持一致。     

1965-2005年河北省降水量变化的小波分析

降水变化对农业生产与经济社会发展具有重要意义.根据河北省85个常规地面气象站降水资料,利用小波变换Morlet方法,分析了河北省1965-2005年不同时间尺度下降水序列的主要周期变化过程及其空间变化特征.结果表明:近41年河北省年降水量主要存在3个尺度的变化周期,分别是18a、8a和4a,其中,18a尺度存在于近41a,8a尺度主要集中在20世纪90年代,4a尺度集中在70年代.在时间上,18a尺度经历了5个枯丰交替变化;8a尺度上则有10个丰枯交替.在空间上,不同地区降水的多时间尺度特征具有明显的差异,河北省北部和中东部地区年降水量分别以12～18a大尺度及8～12a中尺度周期变化为主,降水相对稳定;西部地区则主要以3-8a小尺度周期变化为主,降水变率较大.     

塔吉克斯坦帕米尔高原源区水文变化——以贡特河为例

在中亚地区水资源匮乏、水资源安全问题突出背景下,进一步了解该区水文变化有利于科学制定水资源调配政策。基于塔吉克斯坦贡特河(Gunt river)霍罗格水文站数据和霍罗格气象站数据,使用不均匀系数、线性趋势法、Mann-Kendall检验法、R/S分析法和小波分析法等方法,分析了1940—2017年贡特河流量变化特征及其对气候变化的响应,结果表明:(1)贡特河流量年内分配不均匀,6—9月占全年平均流量的75%,汛期集中在7月19日前后,无明显提前或延后特征。(2)贡特河流量年际变化总体呈减少趋势,但趋势不显著,年际变化率为-5. 75(m~3·s~(-1))/10 a,在1940—1946年呈增加趋势,1947—1958年呈减少趋势,1959—1960年呈增加趋势,1961—2017年呈减少趋势,在1946年存在突变;共经历了4次丰-枯期:丰水期(1940—1959年)-枯水期(1960—1976年)-丰水期(1977—1995年)-枯水期(1996—2017年)。趋势分析表明流量在未来一段时间内可能存在增加趋势;小波分析表明流量存在23～34 a,9～22 a,4～8 a的准周期变化。(3)降水对贡特河径流年内补给具有明显滞后效应,平均气温与径流年内变化具有同步性;流量年际变化主要受降水影响;周期相关表明,年平均流量与降水量、平均气温在1960—1980年同时存在的8～12 a时间尺度的显著周期变化,而在整个时间域中则同时存在2～5 a时间尺度的显著周期变化。     

陕西年降水量变化特征及周期分析

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础,采用墨西哥帽小波函数,线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法,对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析,揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀,降水量从北部向南部递增,呈南多北少特征,大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳,近51 a来,研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降,中部微弱上升的变化格局,线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a;（2）陕西省年均降水量有3～7 a,10～17 a,17～30 a周期,以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上,陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度,关中和陕南的降水周期比较显著,为10～17 a,陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度,陕北的降水周期为23～30 a,关中和陕南较为相似,为18～25 a;（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点,2009年以后陕西省将处于多雨期。     

东北地区近百年降水时间序列变化规律的小波分析

利用1905~2005年东北地区哈尔滨、长春、沈阳和大连的降水时间序列资料,采用距平和Morlet小波分析方法,研究了东北地区降水变化的多时间尺度的周期性性变化规律,并对东北地区近期降水状况进行了预测。结果表明:近百年来东北地区年降水量呈现较显著下降趋势,整个东北地区降幅为-5.2mm/10a;长春为-12.7mm/10a;哈尔滨为-7.1mm/10a;大连为-2.7mm/10a;沈阳略为上升趋势为1.3mm/10a。东北地区的年降水量存在着区域性的多重时间尺度下的周期变化特征,2a~3a、5a~6a,10a和50a左右的长期振荡周期具有全域性;长春、哈尔滨年降水的主要控制周期是20a左右;5a~6a的短周期和50年的长周期变化也对年降水有较大影响。     

辽宁省夏季降水量和极端雨量日时空变化特征分析

根据辽宁省23个气象站点1960-2014年的逐日降水量资料,运用线性倾向估计、滑动平均、累积距平、小波分析以及普通克里金空间插值等方法对辽宁省夏季降水量和极端雨量日进行时空变化分析。结果表明：55a来辽宁省夏季降水量整体呈现下降趋势,但降水强度正逐年增大,1984年、1992年和2010年降水趋势回升明显,夏季降水量的变化存在38a左右的主周期和22a左右的次周期。空间分布表现为由辽东南向辽西北逐渐减少;持续干旱天数呈现出显著的增大趋势,大雨日呈现不明显的减少趋势,暴雨和大暴雨日都有不明显的增大趋势。极端雨量日4项指标周期变化具有一致性特征,都在35~40a的时间尺度上存在明显的周期变化。大雨、暴雨、大暴雨在空间分布上具有一致性特征,极端雨量日4项指标的变化倾向率在东北西南方向都存在不同程度的条带性高低交替变化的特征。     

塔里木盆地南缘于田绿洲近50a来气候变化特征分析

基于于田气象站48 a(1960—2007年)逐月平均气温和降水量数据,借助小波分析、人工神经网络等方法研究了塔里木盆地南缘于田绿洲近50 a来在全球气候变暖的背景下气候变化的特征和总体趋势。结果表明,二维小波系数图可以清楚地显示出气候变化在不同时间尺度上的演变特征,并能对未来的气候演变趋势做出定性估计。小波方差图显示于田绿洲逐月平均气温存在4 a为主的短周期和以11~13 a为主的长周期;逐月降水存在以7 a为主的短周期和以准12 a、27 a左右为主的长周期。RBFN(Radial Basis Function Network)模型预测的结果显示,该区2008—2012年降水量的变化处于相对高值期,气温变化处于相对低值期。近50 a于田绿洲气候总体趋于暖湿。     

玉溪地区降水变化特征分析

利用玉溪市9个代表站1961 ～2010年50年的降水观测资料,使用趋势分析、连续小波变换分析的方法,对玉溪50年来降水变化的基本特征进行了分析.结果表明:近50年来玉溪年均降水量处于缓慢减少的趋势,减少率为3.73mm/10a,特别是2000年以后减弱趋势明显增大.从降水的周期变化特征来看,玉溪地区50年降水小波变换系数都存在着20 ～25年和10年左右两个显著周期,目前玉溪地区正处于干旱期.     

黄土高原甘肃区降水变化与气候指数关系

基于黄土高原甘肃区34个气象站1961~2010年的逐日降水资料,结合线性趋势法、Mann-Kendall法和反距离加权插值等方法,对黄土高原甘肃区降水量时空变化进行分析,利用Morlet小波、交叉小波变换和小波相干谱分析其周期特征及其与太平洋年代际涛动（PDO）、厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）指数相关关系。结果表明：研究区年降水量呈下降趋势,变化倾向率为-15.4 mm/10a,特别是20世纪90年代以来降水量下降趋势明显;就季节变化而言,降水量除冬季呈轻微增加外,其他各季均呈减少趋势,其中以秋季减少最为明显,其次为春、夏季。从空间分布来看,年降水量总体呈减少趋势,其东南地区降水量减少幅度高于西北部。研究区降水量存在2~3 a、4.3~5 a的年际振荡周期特征,呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征;降水量与两大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性,与PDO和ENSO存在5~5.6 a左右共振周期,位相谱月降水量变化位相比PDO和ENSO提前;低能量区降水量与PDO有3~3.5 a年的显著共振周期且接近同位相变化,与ENSO存在0~3 a和3~6 a呈负位相的共振周期。     

格尔木河流域近60 a降水、蒸发及温度变化特征分析

以西部内陆柴达木盆地格尔木河流域近60 a气候变化特征为主题,以流域水循环理论为指导,应用趋势分析、Morlet小波函数等技术手段,采用定性判断和定量分析相结合方法,首先,对研究区大气降水、气温、蒸发多年监测资料进行系统分析,包括深入了解研究区水文、水资源开发利用状况,分析其年际、年内变化规律。结果表明：（1）近60 a研究区气候由冷干向暖湿转变,研究区气温呈波动上升趋势。自1955年至今气温累积上升0.37℃,1967年之后区域气温升高速率明显增加。自1968年开始降雨量显著增加,多年平均降雨量为38.27 mm·a^-1,其中7、8月份降水量增加对全年降水量增加的贡献率最大。自1956年开始蒸发量显著下降,由1956年的3 278.2 mm·a^-1下降至2014年的2 211.57 mm·a^-1,平均减速为18.08 mm·a^-1。（2）利用Morlet小波变换对气候变化特征进行了动态周期分析,分析得出研究区内降水、蒸发和温度都存在多时间尺度特征。其中降水存在14~16 a和32~36 a左右周期,蒸发量存在9~12 a和24~27 a时间尺度的周期,而温度存在7~8 a尺度和25~27 a两个时间尺度的周期特征。根据降水周期特征,可以推测出2016-2030年左右年降水量将经历几年降水偏多期,然后呈减少趋势,温度在未来几年内呈增多趋势,而蒸发则呈减少趋势。研究成果为该区水资源合理开发利用提供科学依据。     

柴达木盆地近50年来年气温、降水的小波分析

采用墨西哥帽小波函数,对柴达木盆地1954-2003年近50年年气温和年降水变化时间序列进行了小波分析,揭示了柴达木盆地气温、降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下气温、降水序列变化的周期和突变点,并根据主周期对未来温度、降水变化进行了预测。研究表明盆地年气温变化以12年周期振荡最强,年降水变化以9年周期振荡最强。在不同时间尺度上,年气温、年降水变化具有不同的对应关系,时间尺度越小,位相差异越小。     

渤海与环渤海地区年降水量的统计分析

本文以渤海海域及环渤海地区分水岭内为研究区域,利用环渤海地区分水岭内92个气象站点自1971年至2000年30年的降水量资料,基于ARC/INFO地理信息系统支持下的泰森多边形法,对研究区域内的平均年降水量进行了统计分析。结论如下:环渤海地区分水岭以内区域的平均年降水量占整个环渤海地区2000年降水量的63.88%;渤海海域海水直接利用量占该海域平均年降水量的8.82%,其中辽东湾的海水利用量占该湾平均年降水量的3.09%,渤海湾为15.86%,莱州湾为17.38%;辽东湾2002年的海冰资源量占该湾平均年降水量的6.08%。在渤海海域水量平衡的关系研究中,本研究是初步的,基础的。划出分水岭内的研究区域进行平均年降水量的统计较对整个环渤海地区进行统计更具精确性。     

极点对称模态分解下中国新疆温度变化趋势的区域特征

基于新疆16个国际交换站1957-2012年年平均温度时间序列,利用极点对称模态分解(ESMD)方法,分析了新疆温度序列的非线性趋势变化特征,并对其空间差异进行了初步探讨。结果表明：50多年来,新疆年平均温度整体上呈现出显著的非线性上升趋势,且其变化存在明显的年际尺度(2年和8年)和年代际尺度(10年和25年);各分量方差贡献率显示年际变化在新疆整体温度变化中占据主导地位,重构的年际变化趋势能精细刻画原始温度序列在研究时期内的波动状况;重构的年代际变化揭示了新疆在1997年前后气候模态有了显著转换,由原来温度以负相位为主的气候模态转向正相位显著的高温气候模态;年平均温度非线性变化趋势具有明显的区域差异,北疆以上升为主,东疆表现出先降后升,南疆变化较为复杂。同时,结果还表明ESMD是一种很好的甄别大尺度循环和非线性趋势的方法。     

Comparisons on seasonal and annual variations of δ18O in precipitation

The spatial and temporal variations of stable oxygen isotope in precipitation on different time scales are analyzed according to the data from the IAEA/WMO stations with long survey series in the Northern Hemisphere. Temperature effect is mainly distributed in mid-high latitudes on seasonal scale except for Bamako and Addisababa stations. The δ18O/temperature slope displays the positive correlation against altitude for most of the statistical stations. Amount effect appears primarily in the region south of 30oN and coastal areas. The δ18O/precipitation slope is indirectly proportional to precipitation amount. For some of the sampling stations at mid-high latitudes where their seasonal distribution of precipitation is contrary to that of temperature, coupled with temperature effect, the amount effect appears synchronistically. Either the temperature effect or the amount effect on seasonal scale, there are positive correlations to a certain extent between the annual weighted mean δ18O and the annual mean temperature for almost all the stations. The correlation between composite δ18O and temperature on spatial scale is much more marked, compared with that of individual station. There is a good agreement between 10-year moving average temperature curves I and II, with the values of the former all markedly smaller than corresponding ones of the latter, calculated by the monthly mean series group I and the annual mean series group II, respectively. However, two calculated dδ18O/dT curves display the distinct difference: the variation amplitude of slope series II is larger than that of slope series I. Both curves had similar ascending trend from the 1960s to the 1970s, and then, their variations display the anti-phase. Moreover, the analyses show that there is negative correlation between slope series II and temperature series II. However, the status is different for slope series I and temperature series I. Both series have contrary trend from the 1960s to the 1970s, whereas the same trend since the 1980s.     

Comparisons on seasonal and annual variations of δ<Superscript>18</Superscript>O in precipitation

The spatial and temporal variations of stable oxygen isotope in precipitation on different time scales are analyzed according to the data from the IAEA/WMO stations with long survey series in the Northern Hemisphere. Temperature effect is mainly distributed in mid-high latitudes on seasonal scale except for Bamako and Addisababa stations. The δ¹⁸O/temperature slope displays the positive correlation against altitude for most of the statistical stations. Amount effect appears primarily in the region south of 30°N and coastal areas. The δ¹⁸O/precipitation slope is indirectly proportional to precipitation amount. For some of the sampling stations at mid-high latitudes where their seasonal distribution of precipitation is contrary to that of temperature, coupled with temperature effect, the amount effect appears synchronistically. Either the temperature effect or the amount effect on seasonal scale, there are positive correlations to a certain extent between the annual weighted mean δ¹⁸O and the annual mean temperature for almost all the stations. The correlation between composite δ¹⁸O and temperature on spatial scale is much more marked, compared with that of individual station. There is a good agreement between 10-year moving average temperature curves I and II, with the values of the former all markedly smaller than corresponding ones of the latter, calculated by the monthly mean series group I and the annual mean series group II, respectively. However, two calculated dδ¹⁸O/dT curves display the distinct difference: the variation amplitude of slope series II is larger than that of slope series I. Both curves had similar ascending trend from the 1960s to the 1970s, and then, their variations display the anti-phase. Moreover, the analyses show that there is negative correlation between slope series FI and temperature series II. However, the status is different for slope series I and temperature series I. Both series have contrary trend from the 1960s to the 1970s, whereas the same trend since the 1980s.     

昆明太华山1954~2019年气温与降水的气候特征

基于线性趋势、累积距平、M-K突变检验和小波变换方法,统计昆明太华山近66年气温和降水的气候特征,归纳气候变化规律,结果表明:昆明太华山近66年年平均气温呈上升趋势,1999~2004年之间发生了突变。年平均气温显著偏冷的年份集中在1980年前,显著偏暖的年份集中在2010年后。分析出年平均气温有16年左右的周期,还有7~8年和3~4年的小尺度准周期变化。年降水量线性倾向率为-3.1349 mm/年,呈递减趋势。1954~2019年年降水量累计距平曲线总体呈双峰波动状态。年降水量存在14年的周期最显著,还存在6~7年和3年的小尺度准周期变化。2017~2019年的年降水量震荡周期等值线在6~7年和3年为负值,而且均未闭合,因此,可大概预测未来2年内昆明年降水量持续偏小。     

滇西北高原降水量时空变化特征

利用滇西北高原1961-2009年逐月降水量资料,采用多种统计分析方法,研究滇西北高原降水量的时空变化特征。结果表明:滇西北高原冬季、夏季和年平均降水量空间分布的主要特征是一致多雨或少雨型,且均具有经向分布特征,其次为"西北部-东南部"或者"西部-东部"反位相振荡型。冬季、夏季和年平均降水量的两种主要空间分布型所对应的时间系数均以年际变化为主,周期变化主要集中在4年以下的高频振荡时域内,其次是周期为12年的年代际变化。近48年来,滇西北高原冬季和年平均降水量随时间变化总体上均以增加趋势为主,增加趋势不明显,夏季降水量变化则呈减少趋势,其中香格里拉县夏季降水量减少趋势明显。     

高山地区年降水量随高程变化分析

云南省地形地貌复杂，海拔高差悬殊；气候类型多样，垂直变化突出；年降水量空间分布极不均匀。在分析年降水量主要影响因素的基础上，采用地形气候因子相关法，分8个区建立年降水量与海拔高程的关系，结果表明：各分区的年降水量随海拔高程的变化呈线型关系，且各区不同；高差悬殊的多雨区关系明显，且年降水量随海拔高程变化的梯度大；高差较小的坝区盆地，关系次之。利用各区年降水量与高程关系，推求无资料地区的年降水量，弥补了高山雨量站点的不足，绘制的云南省年降水量等值线图，较好的反映了云南年降水量的空间分布规律。     

河西走廊57年来气温和降水时空变化特征

采用滑动平均、线性回归等趋势分析方法以及Mann-Kendall、Pettitt 和累积距平三种突变检验方法对河西走廊地区1955-2011 年的气温和降水两个指标进行研究, 从而揭示该地区气候变化的事实及趋势。研究显示河西走廊地区的气温在过去57 年呈显著上升趋势, 升温率是IPCC第四次报告中近50 年变暖率的两倍, 达0.27℃/10a, 并且在1986 年发生增温突变;四季气温中, 冬季气温升高对年气温上升贡献最大。河西走廊年降水量在研究时段内呈显著增加趋势, 降水增率为3.95 mm/10a, 但各个流域增加趋势并不显著;雨季降水量呈不显著的增加趋势, 其年际变化与年降水量一致, 雨季降水增量对年降水量增加贡献率大;河西走廊年降水量未发生突变, 雨季降水量在1968 年发生增加突变。河西走廊温度升高, 降水量增加, 总体向暖湿化发展, 这种变化对该地区水资源脆弱性的影响需要进一步研究。