格尔木河流域水文气象要素变化特征及其遥相关分析

格尔木河是青藏高原柴达木盆地的主要河流之一,为下游城市和察尔汗盐湖提供了重要的水资源,分析其水文气象要素变化趋势及特征对当地水资源开发利用和区域发展具有重要意义。为探究格尔木河流域水文气象要素的变化特征,基于格尔木河 1959年至 2017年期间的年平均径流、降雨和温度资料,采用线性趋势估计法、累计距平法以及滑动移除近似熵等方法进行研究,并基于小波分析开展与大尺度气候指标间的遥相关分析。趋势分析结果表明,格尔木河流域径流和温度具有显著的增大趋势,多年平均径流为 28.5m3/s,线性拟合结果为: y=0.3x-567.99,相关系数为 0.66;降雨序列总体趋势较为平稳,变化趋势不明显;温度每十年的升温幅度为 0.59℃,约为全球平均升温幅度的两倍。累计距平法分析得出径流和降雨均在 2005年发生变化,二者的累积距平曲线由持续下降转变为快速上升。结合 MC-ApEn方法和滑动 T检验法进行突变分析结果表明径流和温度均在 1983年附近发生突变,降雨突变信息不具有显著性。径流、降雨和温度之间在 1967年和 2010年分别存在 4年和 2年的高频周期信号,且径流与降雨的相关程度最大。遥相关分析结果表明流域降雨与五个指数的相关程度明显高于径流和温度,且 PDO与降雨最相关, DMI通过干扰西南暖湿气流会对径流产生影响, AO与气温显示出较强信号。     

海河流域分布式SWAT模型的构建

本文基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)构建海河流域分布式水文模型。针对海河流域的特点,对 平原区河网和入海口进行合理概化,对土壤类型和土地利用方式进行重分类处理。应用1995~2002 年水文气象系 列资料和下垫面空间分布信息,对模型的参数进行优化和灵敏度分析,最后选取多个站点对模拟结果进行检验与 分析。研究成果为SWAT 模型在国内复杂大流域的应用提供了范例,也为海河流域变化环境下的水资源与水环境 综合管理提供重要的水文学基础支撑。     

近70a泾河流域径流变化及其驱动因素研究

定量评价流域径流变化特征并开展其归因识别研究是应对气候变化实现水资源合理开发利用的基础.本研究以泾河流域为研究区,采用M-K检验、滑动t检验、小波分析等方法分析流域近70 a的水文气象要素变化特征,并基于Budyko假设评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率.结果表明:(1)泾河流域年径流深以0.41 mm·a-1的...     

基于GAMLSS 模型的宜昌站年径流序列趋势分析

在变化环境下, 研究非一致性水文序列的变化趋势具有重要意义。常规的趋势分析方法一般只能分析水文序列均值的线性趋势。本文引入GAMLSS模型对宜昌站1882-2009 年间的年平均流量序列和年最小月流量序列分别进行趋势分析, 将序列的趋势分析从均值扩展至均方差(或变差系数)、偏态系数等其他统计参数。研究发现宜昌站年平均流量序列的均值有明显线性减少的趋势, 而宜昌站年最小月流量序列线性趋势不明显。在此基础上, 建立基于多项式回归的GAMLSS模型, 结果表明宜昌站年最小月流量序列并非平稳序列, 其均值表现为非线性的趋势变化, 偏态系数呈现线性的趋势变化。     

近50a来塔里木河干流年径流量变化趋势及预测

根据塔里木河干流1957-2008年的年径流量监测数据,利用Mann-Kendall非参数技术检验和R/S法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并在此基础上采用滑动t检验法和Mann-Kendall法对其突变点进行检验,最后运用方差分析外推法和叠加趋势预测模型对干流水文周期和未来径流量变化进行分析和预测.结果显示...     

全球变暖背景下皖南气象要素时序分析

基于1957—2018年芜湖、黄山、宁国和屯溪气象站点逐月气象观察数据,采用线性回归趋势分析和Mann-Kendall突变检验等统计方法,分析了气温、降水量、气压、日照时数和相对湿度的时间序列变化特征。结果表明:1)近62年以来皖南地区及其代表气象站点多年平均气温呈明显的上升趋势,四季的气温变化趋势中春季气温增温最显著。冬季突变时间比春季早近10年发生。2)降水量的年际和季节变化总体上表现为不明显,呈现微弱的增加趋势,夏季和冬季部分站点出现突变点。3)各站点平均气压变化的差异较大,芜湖与黄山年平均气压上升趋势明显,宁国与屯溪的平均气压变化趋势相反,呈显著下降趋势。4)日照时数下降趋势明显,年际和季节日照时数都有突变时间,夏秋冬季日照时数有突变性的下降趋势。5)年际和春季平均相对湿度均表现为减小趋势,年际突变检验并不明显,春季相对湿度突变较显著。本研究丰富了全球变暖的区域响应研究,可为研究区社会经济可持续发展提供理论参考。     

1974-2012年陕西省榆林市气候变化统计特征

利用1974—2012年榆林市年均气温、年降水量观测资料,采用线性趋势分析、累积距平分析等方法分析了该市39年来的气候变化特征及其趋势,采用Morlet小波分析方法分析了气候序列的变化周期,还综合累积距平分析、Mann-Kendall检验以及不同子序列尺度的Yamamoto分析、滑动t检验等多种方法以准确判断气温、降水量序列的突变点。结果表明：39年间榆林市升温幅度高于减湿幅度,年均气温和年降水量变化呈负相关,2006年以来出现弱度的减温增湿;气温、降水量变化分别存在冷暖与干湿位交替的多时间尺度变化特征,其主周期分别为13、8～9、30、5年和3年、8～9年;39年间榆林市气温和降水量序列突变点不一,而且降水量序列突变不明显;判断气候序列突变点时,宜采用多种诊断方法以提高判断结果的准确性。     

天山南、北坡河流出山径流对气候变化的敏感性分析——以开都河与乌鲁木齐河出山径流为例

选取开都河与乌鲁木齐河山区流域为研究区域,利用有关水文气象台站1960-2005年的观测资料,对研究区域的气温、降水与出山径流的变化特征及趋势进行了分析,并根据研究区域气候变化的特征与趋势及出山径流与山区降水、气温之间的关系,假定不同的气候情景组合,建立山区径流对气候变化的响应模型,以揭示天山南、北坡河流出山径流对气候变化的响应及其差异.结果表明,开都河与乌鲁木齐河山区径流与气温、降水量均呈正相关关系,受山区降水、气温持续增加和上升的影响,出山径流总体呈上升趋势,1990年代以后的升幅尤为显著;相对而言,乌鲁木齐河山区径流对降水变化更为敏感,而开都河出山径流对气温变化的敏感性略甚于气温.     

1959年来珠江三角洲地区的海平面变化与趋势

验潮站资料的低空间分辨率与卫星数据的短时序是区域海平面变化研究存在的关键难题。本文结合卫星高度计海平面高度距平资料及验潮站数据,基于EOF和最小二乘法重建过去53 年（1959-2011 年）珠江三角洲海平面变化时空序列,并利用主成分分析方法建立区域统一海平面变化时间序列。结果显示,基于EOF和最小二乘法的海平面高度场重建方法能很好地解决卫星高度计资料时间序列不长和验潮站分布稀缺时间不连续等问题,对于海平面变化研究,尤其是关于过去长期的变化过程及特征研究适用性良好。对统一海平面变化时间序列线性拟合显示,近53 年珠江三角洲区域海平面平均变化速率为4.08 mm/yr,且存在近期加速上升趋势。与单站研究相比,该方法较好地表达了区域海平面主要变化特征并剔除可能存在的噪音。径流及厄尔尼诺现象也对珠江三角洲海平面空间变化产生影响。     

中国人地关系研究的新进展与展望

作者系统总结了1990年以来中国人地关系研究在理论、方法、实践应用等方面取得的进展,指出并反思了人地关系研究中亟待解决的一系列问题,提出并展望了未来中国人地关系研究的重要方向.研究认为,中国科学家始终把人地关系地域系统视为地理学研究的永恒主题与核心,以全新视角研究人地关系,深入分析人地系统的基本特征,科学划分人地系统的学科分支,尝试揭示人地关系演进趋势与基本规律;新型人地关系理论不断出现,正在逐步形成理论体系,具体可归结为人地系统协调共生与耦合优化理论、人地系统危机冲突与错位异化理论、人地关系分形辩证与系统构型理论共三大类理论研究流派;人地系统研究方法趋于多元化,定性研究方法、数学模拟方法、3S技术方法和综合集成方法等新方法与新手段不断应用;人地系统理论在实践中广泛应用于解决不同时空尺度的区域发展问题和不同领域的可持续发展问题.但中国人地关系研究尚且存在研究经费严重不足,理论研究深度不深,实践应用广度不够,研究机构缺少,研究队伍不稳等一系列亟待解决的问题.未来中国人地关系研究的重要方向包括树立科学发展观,进一步加强人地关系理论的深入研究,加强人地系统调控机理与过程、格局与节律的研究,加强人地系统的综合集成交叉与技术支持系统研究,加强人地系统与区域可持续发展及循环经济的研究,加强人地系统演进中全球问题、全球变化及其区域响应的研究,加强以人为本的环境伦理与生态道德研究.     

阿克苏河径流变化与北大西洋涛动的关系

使用小波、交叉小波多尺度分析、相关和突变检验以及线性趋势等方法研究了阿克苏河天然径流与北大西洋涛动的关系。结论如下：（1）对NAO与阿克苏河径流的年代际变化、周期、相关等分析表明两者关系密切;（2）交叉小波谱表明：阿克苏河径流与NAO在年、冬季和夏季各周期尺度上的20世纪90年代相关性高,相关显著区多集中在90年代;（3）阿克苏河径流与NAO年代趋势强弱变化具有一致性;（4）NAO突变影响阿克苏河径流突变;（5）NAO通过大气环流变化来影响阿克苏河流域温度和降水,进而影响其径流。     

近54年来辽西北地区降水与太阳黑子关系研究

根据1960~2013年辽西北地区50个雨量站逐日降水量数据和同期太阳黑子相对数数据,利用Mann-Kendall检验法对辽西北地区近54 a来的降水量变化趋势进行分析,采用Morlet小波分析技术分析了研究区降水量和太阳黑子的变化周期,并计算了相应的小波系数。结果表明：辽西北地区降水量年际变化表现为微弱的下降趋势,突变点在1996~1997年之间,突变前后降水趋势由升转降。太阳黑子与降水距平值的负相关关系显著,且存在5 a的滞后性,对降水周期影响较小,与降水量相关关系复杂。     

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。     

新疆天山北坡日照时数变化特征——以玛纳斯-石河子-沙湾线为例

运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t检验、小波分析、灰色预测等方法,对天山北坡中部日照时数的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明:1.近47年来,天山北坡一线日照时数呈减少的趋势,其变化倾向率为21.6 h/(10 a),相关系数为0.26。累积距平曲线的变化趋势显示,年日照时数以1986年为转折点,前期偏多,后期偏少。2.年日照时数在1986年发生了由多到少的突变,其突变类型比较复杂,是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。3.日照时数在近47 a的时间序列中存在8 a和19 a的周期。在8 a的时间尺度上,年日数序列经历了7个偏多期和6个偏少期;在19 a的时间尺度上,经历了2个偏少期和2个偏多期。4.利用建立的灰色预测GM(1,1)模型对天山北坡的日照时数进行了预测,发现模型的可靠性高,预测结果准确,年日照时数在2010年达到2 970.8 h,为近10年来的最高值。     

ESTIMATION IN COMPOSITIONAL DATA ANALYSIS

Compositional data arise naturally in several branches of science,including chemistry,geology,biology,medicine,ecology and manufacturing design.In chemistry,these constrained data seem to occur typicallywhen raw data are normalized or when output is obtained from a constrained estimation procedure,suchas might be used in a source apportionment problem.It is important not only for chemists to be awarethat the usual multivariate statistical techniques are not applicable to constrained data,but also to haveaccess to appropriate techniques as they become available.The currently available methodology is dueprincipally to Aitchison and is based on log-normal models.This paper suggests new parametric andnon-parametric approaches to significantly improve the existing methodology.In the parametric setting,some recent work of Rayens and Srinivasan is extended and a practical regression model is proposed.In the development of the non-parametric approach,minimum distance methods coupled withmultivariate bootstrap techniques are used to obtain point and region estimators.     

北京地区长序列季节尺度降水研究

本文采用线性回归,11年滑动平均,Mann-Kendall,连续Morlet小波分析等方法对北京地区286年长降水序列在季节尺度上进行了趋势与周期分析。分析结果表明：（1）在过去的将近300年,北京地区四季除了冬季之外降水呈上升趋势;（2）夏季降水和年降水的上升趋势在17世纪80年代后上升的非常明显并且在很长的一段时间是显著的;（3）夏季降水和年降水的突变点发生分别发生在1764和1768年,这之后北京夏季降水和年降水从下降趋势变为上升趋势;（4）四季降水表现出不尽相同的周期特征。130–170年, 80–95年, 75–95年和 55–65年被认为是春夏秋冬四季降水的最主要周期;（5）153年,85年,83年,59年分别为北京地区春夏秋冬四季降水的第一主周期;（6）夏季降水与年降水变化阶段基本相似,夏季降水完全控制年降水;根据两者85年第一主周期判断北京地区在2009–2030年这个时段正处于一个少降水期。     

1960-2009年新疆渭干河流域蒸发皿蒸发量变化特征

根据新疆气象局地面观测资料,整理出渭干河流域1960-2009年蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势估计、距平与累积距平、滑动t检验、小波分析、灰色预测等方法,对蒸发皿蒸发量的变化趋势、周期特征、突变特征及未来趋势进行了分析。结果表明:①50年来,渭干河流域蒸发皿蒸发量有升有降,总体上呈波动式减少的趋势,其变化倾向率为-19.72 mm/10a,通过了0.05的显著性检验。累积距平曲线的变化趋势显示,年蒸发皿蒸发量以1987年和2004年为转折点,前期偏多,中期偏少,后期偏多。②年蒸发皿蒸发量在1987年发生了由多到少的突变,在2004年发生了由少到多的突变,突变类型比较复杂,是均值突变和转折突变两种突变类型的组合。③蒸发皿蒸发量在50a的时间序列中存在8a、17a和20a的周期。在8a的时间尺度上,年蒸发皿蒸发量序列经历了7个偏多期和6个偏少期;在17a的时间尺度上,经历了2个偏多期和2个偏少期;在20a的时间尺度上,经历了1个偏少期和2个偏多期。④利用建立的灰色预测GM(1,1)模型对渭干河流域蒸发皿蒸发量进行了预测,发现模型的可靠性高,预测结果准确,年蒸发皿蒸发量在未来3年将出现增加的趋势。     

水文时间序列分析方法研究进展

水文时间序列不仅组成复杂,而且特性也复杂多变。目前认为水文时间序列主要表现出随机性、模糊性、非线性、非平稳性和多时间尺度变化等复杂特性。本文首先简要介绍了用于揭示水文过程复杂变化特性的时间序列分析方法的相关进展,包括序列相关性分析方法、水文频率分析方法、模糊分析方法、混沌理论分析方法、信息熵分析方法和小波分析方法等6种。然后,对各种分析方法存在的主要问题和有待解决的问题进行讨论,指出了各种方法应用于水文时间序列分析时存在的主要缺陷和不足。最后指出,不断改进和完善时间序列分析方法,探讨各种方法的联合和耦合,加强物理成因分析和数理统计分析相结合,是提高水文时间序列分析结果精度和可靠性的有效手段,也是研究和解决环境变化影响下水文水资源问题的有效途径。     

近40 年山西省初终霜日的变化特征

利用山西省境内分布较为均匀的52 个地面气象站1970-2009 年的霜日观测资料,采用线性倾向估计法、累积滤波器法结合非参数统计检验方法分析了初终霜日的基本特征及其变化趋势;利用M-K法分析了霜日的突变特征。结果表明：初霜日、终霜日的出现以及无霜期的长短与地理因素密切相关,随着纬度逐渐偏北、海拔逐渐升高,初霜日提前、终霜日推后、无霜期缩短。从全省平均情况看,初霜日呈现显著的推后趋势,无霜期呈现显著的延长趋势,而终霜日的变化则以波动为主,线性变化趋势不显著。从突变检测情况看,初霜日、终霜日和无霜期在40 年间均存在一次明显突变,初霜日的突变点出现在2000 年,终霜日和无霜期的突变点出现在1997 年。从变化趋势的空间分布看,初霜日显著推后的区域大片集中在晋中东部、吕梁北部和忻州西部,以及分散在运城南部、临汾西北部和大同南部。终霜日显著提前的区域位于晋中东部山区、吕梁山东部和忻州西部。无霜期显著延长的区域位于西北部黄河沿岸、省境中东部和运城南段。变化趋势为初霜日提前、终霜日推后和无霜期缩短的区域未通过显著性检验。     

Observed climatic changes in Shanghai during 1873-2002

Variation characteristics of temperature and precipitation in January and July and annual mean temperature and annual precipitation are analyzed with the help of cumulative anomalies, Mann-Kendall analysis and wavelet analysis. The research results indicate that January precipitation presents an increasing trend after 1990, wavelet analysis result suggests that this increasing trend will continue in the near future. The changes of July precipitation present different features. During 1900-1960, July precipitation is in a rising trend, but is in a declining trend after 1960. Wavelet analysis shows that this declining trend will go on in the near future. Temperature variations in Shanghai are in fluctuations with 2 to 3 temperature rising periods. Mann-Kendall analysis indicates that temperature variations have the obvious abrupt change time when compared with precipitation changes in Shanghai during the past 100 years. The abrupt change time of January temperature lies in 1985, and that of July temperature lies in 1931-1933 and annual mean temperature has the abrupt change time in 1923-1930. Except July precipitation, the precipitation in January, temperature in January, July and annual mean temperature, and annual precipitation are also in a rising trend in the near future. The research results in this paper may be meaningful for future further climatic changes of Shanghai and social mitigation of climatic disasters in the future.