小波变换在相对海平面变化研究中的应用

根据广东沿岸14个验潮站的月均序列,应用小波分析方法将其进行时域-频域分解,分析了近40多年来月平均潮位序列的多层次尺度结构,进而研究相对海平面的周期变化和趋势变化。结果表明,用小波变换研究相对海平面在时域-频域中的周期分布及变化时,能较好地揭示周期变化的局部特征;广东沿岸相对海平面变化包含着0.5年、1年、2~4年、10~11年及18~20年左右等周期变化,且周期变化在时间域中具有明显的局部化特征;据实测资料计算,周期变化对海平面的趋势变化影响明显,未消除周期变化的趋势分析结果偏大,用小波变换有效地消除周期变化后得出粤西及珠江口地区沿岸相对海平面变化率,一般而言,广东沿岸海平面呈上升趋势,上升幅度约为0.36~1.2 mm/a。     

黄河源区达日至玛曲段近50年径流量变化趋势分析

本文提出了用于长时间序列变化趋势预测分析的局部主周期分析方法,并依据黄河源区达日至玛曲段1956~2000年长时间序列径流量实测资料,对天然径流量多时间尺度变化特征及未来变化趋势作了实例分析预测。结果表明:①径流量序列具有多时间尺度变化特征,并且存在3.2a、7.5a、19.5a和36.5a左右的主周期。②径流量变化趋势为:在1956~1969年偏多、1969~1975年偏少、1975~1986年偏多、1986~2004年偏少、2004~2017年偏多、2017~2020年为平水期。1986年以来出现的枯水期,在2004年左右以后将得到改变。③径流量年际变化主要是受气候变化影响所致,人类活动作用不显著。④主周期具有时效性,只有在一定时段内才有意义。     

黑河出山径流过程与气象要素多尺度交叉小波分析

运用交叉小波对黑河上游野牛沟气象站1959-2010年和祁连气象站1957-2010年年降水(AP)与年均气温(AAT)、北极涛动指数(AOI)和莺落峡站(1944-2010年)的年均径流量(AAR)进行了多尺度分析。结果表明:AOI存在3~5 a尺度的显著周期,AAT存在3 a尺度的显著周期,AP存在3 a和4~6 a尺度的显著周期,AAR存在3 a、2.5~4 a和5 a比较显著的周期;黑河上游径流的增加主要是受"暖湿"气候影响;AAR与AOI、AAT呈现出3 a的负相关和3~4 a的近似负相关共振周期,AAR与AP存在2~7 a的显著性的共振周期,降水对径流的影响很大,为径流的主要补给来源;受AOI的影响,AAR在1987年发生3 a周期的"丰-枯"转换,受AAT的影响,AAR在1974年和1996年发生3 a周期的"丰-枯"转换,受AP的影响,AAR在1986年发生3 a周期的"丰-枯"转换。降水和气温是影响径流变化的主导因素。     

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。     

基于历史文献的1470-2008年中国西北地区气候干湿序列分区重建

基于历史文献中的旱涝灾害记录,采用5级制划分的旱涝灾害等级,使用系统聚类法将中国西北地区19个站点划分为7个分区,利用湿润指数公式重建了西北地区7个分区1470-2008年的年分辨率干湿变化序列,比较分析了各分区干湿气候变化的阶段特征、周期性及跃变现象。结果表明：重建序列信度较高,可用作气候干湿变化研究。西北地区7个分区1470-2008年干湿变化存在着11 a、25~35 a和80~100 a的3类周期变化。其中,11 a和25~35 a的两个周期变化在整个分析时间段内表现得较为稳定;80~100 a的周期变化则表现的较不稳定。世纪尺度和气候代尺度的跃变信号各区皆有出现,位于研究区两边的陕西和玉树地区出现最少,宁夏和格尔木地区次之;位置居中的兰州、张掖、西宁等地区跃变信号出现最多,是气候干湿变化的敏感地带。检测出的干湿跃变信号主要集中在17世纪前后,近百年气候干湿变化则相对稳定。     

1766年以来黄河上中游汛期径流量变化的同步性

依据清代陕县万锦滩志桩水位记录和阿尼玛卿山祁连圆柏树轮,分别重建器测资料之前的三门峡和唐乃亥黄河汛期径流量,得到1766~2000年河源与中游年际分辨率的汛期径流量序列。中游与河源段流量都存在着具有明显阶段性的4~6 a周期和50 a周期,前一周期在1820年代前后与1960年代前后一致,而后一周期则基本贯穿两流量序列的置信区间之内。交叉小波分析显示,两者在年代际尺度上相关性最好,而在年际尺度上,则有非常明显的中游变化滞后于河源3~5 a的现象。年代际规模上黄河上中游的枯流首先是自然变化的结果。     

长江黄河源区高寒植被变化的NDVI记录

使用8 km分辨率Pathdfinder NOAA-AVHRR/NDVI时间序列数据, 对青藏高原长江、黄河源区1982~2001年地表植被覆盖的空间分布和时间序列变化进行了分析, 并在典型区NDVI与气温、降水量和浅层地温单相关关系分析的基础上, 在不考虑地温作用和考虑地温作用两种条件下, 构建了NDVI与气温、降水量和浅层地温的统计模型。结果表明：近20年来江河源区的植被覆盖总体上保持原状,　局部继续退化。黄河源区的扎陵湖、鄂陵湖周边及其北东部地区、巴颜喀拉山北麓的多曲源头地区、长江源区的曲麻莱和治多一带、托托河沿至伍道梁之间的青藏公路两侧一定范围、格拉丹冬局部地区年NDVI减少显著,　幅度在0%~20%之间,　植被退化严重。江河源区年NDVI的变化, 即植被覆盖状况的好坏主要受温度, 尤其是40 cm附近地温的影响, NDVI对40 cm的地温变化极为敏感。在江河源多年冻土区, 冻土冻融过程不仅与地温变化息息相关, 而且影响土壤含水量的多少, 冻土的退化将会直接影响该区植被的生长。     

过去千年中国不同区域干湿的多尺度变化特征评估

依据近年发表的新成果,对中国过去千年干湿的年至百年尺度变化特征进行了总结梳理与对比分析,综合评估了20世纪干湿变幅的历史地位。主要结论是：① 根据历史文献记载重建的东中部各区干湿序列在1400年以后均达高信度,但其前因存在记录缺失,仅有半数时段的重建结果达高信度。在东北及内蒙古东部,根据不同地点湖沼沉积物记录揭示的区域干湿百年尺度变化特征在多数时段不一致。在西部的黄土高原、河西走廊、新疆中北部、青藏高原东北部和东南部等地区,利用不同地点树轮资料重建的干湿序列显示的干湿变化特征在区内一致性高。② 过去千年中国各地干湿变化均存在显著的年际、年代际和百年尺度周期。其中准2.5 a、60~80 a和110~120 a等尺度的周期为所有地区共有;3.5~5.0 a、20~35 a等尺度周期则主要发生在东北、东中部地区、黄土高原和青藏高原;而准45 a周期则只发生在东北和东中部地区（均超过90%信度水平）;各区域间的干湿变化位相并不同步。③ 尽管已发现青藏高原东北部20世纪很可能是过去3000 a最湿的世纪之一,但其他大多数区域的重建结果显示：20世纪的干湿变幅在年代际尺度上均未超出其前各个时段的变率范围。     

江河源区达日县近50年气候变化的多尺度分析

利用墨西哥帽小波对达日县1956~2004年共588个月的气温和降水数据进行多尺度分析,揭示了达日县气候变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水和气温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。结果表明:达日县气温和降水的变化趋势与青藏高原以及江河源区气候总体变化基本一致,局部存在较明显的滞后反应,小尺度的变化嵌套在较大尺度的复杂背景之中,不同时间尺度下突变的年份有所差异,小波分析在揭示气候变化的多尺度构型和主周期方面具有明显的优势。     

塔里木河干流径流量变化与太阳黑子活动的关系

本文运用Morlet 小波分析方法, 分析了1957-2011 年塔里木河干流年径流量与太阳黑子相对数的关系。结果表明, 55 年间塔里木河干流年径流量和太阳黑子相对数都呈减小的趋势。塔里木河干流年径流量变化存在4 a、8 a、18 a、21 a 左右的主周期。在8~9 a 和18~21 a 尺度上年径流量序列与太阳黑子相对数序列具有相近的主周期。年径流量变化所表现的4 年主周期与太阳黑子活动关系不大;18~21 a 主周期特征应主要受太阳黑子活动的影响;8 a 主周期也与太阳黑子活动显著相关, 但由于受到人类活动的强烈干扰, 致使在20 世纪80 年代以后两者关系被扰乱。预测2012-2020 年间塔里木河干流将处于枯水期, 年径流量的平均值约为35×10⁸~40×10⁸ m³。     

黄河源区径流量的季节变化及其与区域气候的小波相关

采用交叉小波分析方法,分析了黄河源区达日站四季径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区河川径流的季节变化及其与气候要素之间的多时间尺度相关。结果表明,黄河源区径流量具有明显的年际和年代际变化,存在着2~4 a、6~8 a和12~22 a尺度的显著变化周期。夏秋季径流变化与区域降水量之间年际和年代际尺度正相关振荡的凝聚性最强,秋季两者相关程度更高;夏季径流与区域蒸发量、最高和最低气温的年代际尺度相关凝聚性高于秋季,径流变化对区域蒸发和气温异常的响应时间也不相同。冬春季径流变化与最高、最低气温的高凝聚性相关表现在年际尺度共振周期上,春季径流与最高气温的负相关程度高于冬季,冬季径流与最低气温的正相关高于春季。分析认为,区域降水量是黄河源区丰水期径流变化的主导因子,最高、最低气温对枯水期径流变化具有重要影响;不同季节气候要素对河川径流的影响机制不同,径流变化对区域气候异常的响应时间存在差异,黄河源区径流变化是气候要素综合作用的结果。     

雅鲁藏布江流域径流特性变化分析

本文采用Morlet小波对1956~2000年雅鲁藏布江流域6个站点的径流序列进行了分析,揭示了不同时间尺度下四个季节以及年平均径流量的丰枯交替特性、突变性和周期性,通过小波方差确定各序列存在的主要周期。结果表明:在15年时间尺度上,雅江流域四个季节的径流变化趋势基本一致;发生突变的年份主要在1957、1967、1976、1983、1992年;径流序列第一主周期主要以15年长周期和2年短周期为主,第二主周期以15、6、2~3年的长、中、短周期为主;秋季和冬季径流序列的周期空间分布基本一致,年平均径流序列的周期分布与夏季最为接近;除拉萨河子流域春季在2~3年尺度上处于枯水期外,其他子流域其他时段在任何时间尺度上未来几年里都将处于丰水期。     

土地覆盖与气候变化对黄河源区径流的影响

After dividing the source regions of the Yellow River into 38 sub-basins, the paper made use of the SWAT model to simulate streamflow with validation and calibration of the observed yearly and monthly runoff data from the Tangnag hydrological station, and simulation results are satisfactory.Five land-cover scenario models and 24 sets of temperature and precipitation combinations were established to simulate annual runoff and runoff depth under different scenarios. The simulation shows that with the increasing of vegetation coverage annual runoff increases and evapotranspiration decreases in the basin. When temperature decreases by 2℃ and precipitation increases by 20%,catchment runoff will increase by 39.69%, which is the largest situation among all scenarios.     

Impact of land-cover and climate changes on runoff of the source regions of the Yellow River

After dividing the source regions of the Yellow River into 38 sub-basins, the paper made use of the SWAT model to simulate streamflow with validation and calibration of the observed yearly and monthly runoff data from the Tangnag hydrological station, and simulation results are satisfactory. Five land-cover scenario models and 24 sets of temperature and precipitation combinations were established to simulate annual runoff and runoff depth under different scenarios. The simulation shows that with the increasing of vegetation coverage annual runoff increases and evapotranspiration decreases in the basin. When temperature decreases by 2oC and precipitation increases by 20%, catchment runoff will increase by 39.69%, which is the largest situation among all scenarios.     

黄河河源区变化环境下分布式水文模拟

将黄河河源区划分为38个自然子流域,利用分布式水文模型模拟径流量,采用唐乃亥水文站逐年、月实测径流资料进行验证,得到了较好的模拟效果。文章建立了5种土地覆被情景模型及24组不同气温和降水的情景组合,分别模拟不同情景下的年径流量。模拟结果表明,随着植被覆盖度的增加,流域年径流量减小,蒸发量增加。当气温降低2_oC且降水增加20%时,流域径流量增加得最大,增加39.69%。     

1961—2010年讨赖河山区径流变化特征及其驱动因素

以1961—2010年讨赖河山区气温、降水和径流资料为基础,综合运用线性趋势、距平百分比、重标极差、Mann-Kendall突变检测、小波变换和多元线性回归等多种数理分析方法,研究了讨赖河山区径流的年内和年际变化规律,并探讨了气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：径流年内分配极不均匀且呈单峰型分布,汛期径流占年径流的比重为62.11%。径流经历了“丰-枯-丰-枯”4次波动,在1984年发生由多到少的显著性突变,但整体呈不显著减少趋势且具有持久性。径流在22年准周期上振荡最为明显,经历了“少-多-少-多-少-多-少”7次循环交替,2010—2015年径流可能再次偏多。近50年来山区气温呈“稳定波动-快速上升”变化,降水量呈显著增加趋势,但山区降水转化为径流的比例减少。气温升高和降水量增加引起的蒸散发增加,同时气候变化和人类活动共同作用下的地表覆盖类型的变化均对径流变化产生影响。     

河西内陆干旱区出山径流特征与变化趋势

一般情况下，水资源的变化主要受气候变化和人类活动的影响，但在位于我国西北内陆干旱地区的中高山地带，径流的形成主要受前者的影响。甘肃省的河西内陆干旱区是该省重要的工农业生产和经济开发区，这里各项社会和经济活动与出山径流的变化都有着十分密切的关系。因此，笔者根据有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了以黑河、昌马河、西营河等主要河流为代表的河酉内陆区出山径流的变化特征与规律。结果表明，河西内陆区出山口径流的季节变化主要受地理位置和河流补给来源的影响，而年际变幅则受山区降水量年际变化及变幅的影响十分明显。目前，梨园河以西河流水量处于上升阶段，梨园河以东的河流则处于下降的阶段；以黑河干流莺落峡水文站年径流为代表的走廊中部地区的出山口径流正处于1990年开始的枯水段的上升段。但总体而言，河西内陆干旱区出山口径流的变化相对比较稳定。预计今后若干年内，河西内陆干旱区东段河流出山口径流的变化以偏枯为主，中段、西段河流出山口径流的变化以平水或平水偏丰为主。     

近 60 a 以来祁连山中部气候变化及其径流响应研究

利用 1960—2017 年水文、气象资料，采用相关分析、Mann-Kendall 和小波分析等方法，研究 了祁连山中部气候和径流量变化特征。结果表明：（1）近 60 a 来祁连山中部气温、降水和径流量总 体呈现出气温上升、降水增加、径流量增大的趋势。年平均气温以 0.39 ℃·（10 a）^-1 的幅度上升，四 季气温升高趋势明显，年平均最低气温和冬季气温的升温幅度最高。降水增加了约 19.2%，降水的 增加主要归因于夏季降水的增多。（2）平均气温在 1993 年出现突变，气温突变时间早于西北其他 地区。气温和降水的主周期分别为 8 a 和 30 a，在径流量周期响应中，短周期（8 a）与平均气温振荡 非常一致，长周期（30 a）与年降水变化较为一致。（3）分析表明，降水和气温都是影响径流量变化 的主要因素，建立的径流量预测模型纳什效率系数为 0.68，能很好的分析和预测径流量，降水和气 温变化分别使径流量增加了 21.1%和 10.9%，降水对径流量的影响作用更大。     

叶尔羌河年径流量与降水量的集中性及相关性分析

利用叶尔羌河源流区近50 a的逐月降水量与径流量资料,借助非参数检验、小波分析等方法研究了叶尔羌河年径流量与降水量的集中性及多时间尺度相关关系。结果表明:①叶尔羌河径流量在冬半年增加显著并在1993年发生明显的突变,而降水量在全年呈显著的增加且突变点在1986年。②叶尔羌河径流量与降水量集中度指数在总体上皆呈不显著的减少。③叶尔羌河径流量的集中度指数存在3、11 a和16 a的周期变化,而降水量集中度指数存在3、7 a和14 a显著周期性。④叶尔羌河6-9月径流量与降水量存在多时间尺度的显著负相关。     

1956-2000年云南红河流域径流的时空分布

This paper studies the variation of runoff of Red River Basin and discusses the influence of＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains on variation of runoff by using GIS and statistic methods based on the monthly precipitation,temperature and evaporation data from 1960 to 2000 at 32 meteorological stations in Red River Basin,and the annual runoff data of Yuanjiang River,Lixian River and Panlong River from 1956 to 2000.The results show out：（1）Under the effect of＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains in Red River Basin,the patterns of annual precipitation and runoff depth distribution in spatial change a NW-SE direction,which is similar with the trend of the Red River valley and Ailao mountains.（2）In the long temporal scale averaged over years,the most obvious effects of the＂corridor-barrier＂functions is on runoff variation,and the second is on the precipitation, but not obvious on the temperature.（3）Under the superposed effect of climate changes and the＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains in Red River Basin,the difference of runoff variation is obvious in the east-west direction：the runoff variation of Yuanjiang River along the Red River Fault present an ascending trend,but the Lixian River on the west side of the Fault and the Panlong River on the east present a descending trend;the annual runoff in Yuanjiang River and Panlong River had a quasi-5a periods,and Panlong River had a quasi-8a periods;the runoff variation are quite inconsistent in different periods among the three river basins.