甘肃省河东地区伏旱的小波分析

该文阐述了小波变换的基本思路和优点,并对甘肃省河东地区1951～1995年伏期干旱强度指数分别用墨西哥帽型小波和Haar型小波进行了分析。结果表明:甘肃省河东地区的伏旱由不同尺度的振荡构成,中部地区的伏旱准19年的振荡周期较明显,有2个上升和2个下降阶段;陇东和陇南地区准22年和准10年的振荡周期较明显,有1个上升和2个下降阶段。对原时间序列进行了不同尺度的重构,说明小波分析可以用于滤波。     

青藏高原低频振荡对2013年夏季长江流域高温热浪的影响

利用1971～2013年台站逐日最高气温、平均气温站点资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过小波分析、Butter-worth带通滤波、相关分析、合成分析等方法,分析了青藏高原的低频振荡特征及其对长江流域高温热浪的影响.结果表明:2013年夏季,长江中下游地区最高气温、平均气温均存在40～70d和10～20d的两...     

太阳活动与黄河流域降水关系分析

太阳活动对黄河流域降水有一定影响.引用Morlet小波分析技术,对黄河流域近50年来的降水与太阳黑子的小波系数变化进行分析,表明在1951～1997年期间,黄河流域年降水与太阳黑子在9年时间尺度上呈一定的负相关关系,且降水有1～2年的滞后现象.     

和田河流域1954—2007年气温及降水气候特征分析

应用和田河流域和田市气象站1954-2007年逐月平均气温和降水量资料,采用趋势系数、Morlet小波分析法分析了54a来和田河流域气温、降水趋势变化及周期特征,结果表明：气温和降水变化呈暖湿化发展,气温线性变暖率为0.33℃／10a,降水线性递增率为2.1mm／10a,各年代变化趋势存有差异,但基本与西北地区气候变化趋势一致;小波系数的实部、模、位相信息准确揭示出了不同时间尺度下气温、降水的年际、年代际周期演变、强度变化以及突变特征。     

疏勒河流域极端水文事件对极端气候的响应

为了明确疏勒河流域极端水文事件对极端气候事件的响应关系,选取疏勒河流域内及其周边的托勒、敦煌、瓜州、玉门、酒泉、马鬃山等气象站点的气温、降水和蒸发的日值数据,昌马堡水文站的日径流数据,通过趋势分析、滑动平均、主成分分析等方法,分析疏勒河流域极端气候指数、极端水文事件的年际变化规律以及影响极端水文事件的因素,并明确该流域极端洪水年内分布特征。结果表明:疏勒河流域年际气温升高趋势明显,降水量呈波动变化,增加趋势不明显,而蒸发量呈下降的变化趋势。表征高温的极端气温指数呈显著上升趋势,表征低温的极端气温指数呈显著下降趋势,说明疏勒河流域气温增幅明显。极端降水指数呈显著的增加趋势。该流域极端洪水事件和频次呈上升趋势,而极端枯水事件和频次呈下降趋势。极端洪水事件主要受控于极端降水事件,特别是极端降水总量,极端高温事件对极端洪水总量的增加也有影响,而极端枯水事件主要受控于极端低温事件。此外,2000-2016年年最大洪峰流量出现的时间有由8月向7月转变的趋势。     

大渡河中下游洪水过程时空演变规律研究

近年来在气候变化和人类活动等因素综合影响下,大渡河流域洪水过程的时空分布特征发生了变化。本文以沙坪站为代表,分析了1937～2019年大渡河中下游历次洪水的洪峰、洪量、峰现时间等特征,利用线性回归、滑动平均、小波分解、Moving-T检验、Mann-Kendall检验和Morlet小波分析,对洪水过程的趋势、突变与周期等特征进行了全面分析。结果表明,大渡河中下游洪水洪峰与洪量时间序列均呈现显著的减小趋势,年最大洪峰出现时间有明显的前移倾向,洪峰、洪量突变时间主要集中于20世纪50～60年代,峰现时间没有明显的突变年份,5个洪水过程评价指标的第一主周期为24年左右。      

汉江上游汛期面雨量气候特征

利用汉江上游流域21个测站1971~2011年汛期(5~10月)逐日降水资料及安康和石泉2000~2011年逐日库流量资料,采用距平分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall检验、相关分析及重标极差R/S分形等方法,系统地分析了汉江上游流域汛期面雨量的气候变化特征和未来趋势。结果表明:汉江上游流域汛期降水主要集中在7~9月,月、日面雨量极大值均发生在7月;20世纪80年代为汉江上游流域丰水期,90年代为明显少雨期,进入21世纪以来降水逐渐增长,突变点为2005年,面雨量总体呈不显著增长趋势;强降水主要集中在7月和9月,且日面雨量在50.0 mm及以上的强降水,仅7月就占了一半以上;7月和9月发生3 d以上集中强降水过程的频次显著偏高,20世纪80年代为集中强降水过程的频发期,90年代频次明显下降,21世纪以来频次明显增多,这与汉江流域汛期面雨量的年代际变化趋势相一致。另外,Hurst分形指数为0.690,表明未来汉江上游流域汛期面雨量具有持久性和长效记忆效应,未来雨量虽仍存在着增加趋势,但其变化具有较大的不确定性。     

Changes of atmospheric water vapor budget in the Pearl River basin and possible implications for hydrological cycle

In this study, we thoroughly analyzed abrupt behaviors, trends, and periodicity properties of water vapor flux and moisture budget entering and exiting the four edges of the Pearl River basin based on the NCAR/NCEP reanalysis dataset by using the continuous wavelet transform and the simple two-phase linear regression technique. Possible implications for hydrological cycle and water resource management of these changes are also discussed. The results indicate that: (1) the water vapor propagating through the four edges of the Pearl River basin is decreasing, and it is particularly true for the changes of the water vapor flux exiting from the north edge of the study river basin. The transition point from increase to decrease occurs in the early 1960s; (2) The wavelet transform spectra indicate that the monthly water vapor flux through the north edge decreases and this decrease is mainly reflected by intermittent distribution of the wavelet power spectra after early 1980s. The periodicity properties of the water vapor flux through the north edge imply that the northward propagation of water vapor flux decreases after the 1980s; (3) close relations between water vapor flux, precipitation and streamflow implies that the altered hydrological cycle in the Pearl River basin is mainly manifested by seasonal shifts of water vapor flux after early 1960s. One of the direct consequences of these changes of water vapor flux is the seasonal transition of wet and dry conditions across the Pearl River basin. Regional responses of hydrological cycle to climate variation/change could be different from one river basin to another. Hydrological responses of the Pearl River basin to the global warming are mainly demonstrated by seasonal shifts of precipitation changes: winter comes to be wetter and summer tends to be dryer. The finding of the seasonal transition of precipitation in the Pearl River basin is of great scientific and practical merits in basin scale water resource management in the Pearl River basin under the changing climate and global warming in particular.     

水阳江洪峰与强降水

用1964－1999年水阳江水位和雨量资料，分析水阳江水位、面雨量变化规律和洪峰出现特征。结果表明，6月平均面雨量为241.5mm，7、8月平均面雨量分别为186.5mm、155.7mm。宣城出现13次超警戒水位过程；新河庄出现25次超警戒水位过程，且连续超警戒水位日数长。洪峰出现前一周为连阴雨天气，一周平均面雨量为164.5mm。季内日面雨量存在60天周期变化现象，新河庄日平均水位存在60－120天周期变化；1999年宣城日平均水位的小波分析结果为60天周期变化，与新河庄日平均水位功率谱分析结果一致。     

黄河中游“三花间”区气候变化特征

利用黄河中游地区三门峡至花园口区间(简称"三花间"区)21个气象站1955-2006年的气温和降水量资料,采用滑动平均、趋势分析、小波变换和Mann-Kendall等方法,探讨了黄河"三花间"区气温和降水量的年际和年代际变化特征.结果表明:(1)近50多年来"三花间"区年平均气温的年代际变化为1950年代后期至1980年代为偏冷期,1990年代之后气温明显升高,冷暖转折的突变点在1994年,2001年以来是近50多年来最暖的时期;年及冬、春、秋三季平均气温均呈上升趋势,尤以冬季增温开始最早,增温最明显.(2)降水量的年代际变化为1950年代后期至1960年代、2001年之后为多雨期,1970年代至1990年代为少雨期,其中以1990年代降水最少;各季降水量除冬季外均呈减少趋势,以夏季减少最明显.(3)黄河"三花间"区气候总体向暖干化方向发展,但2003年之后进入了多雨期,未来几年气候存在着向暖湿化变化的可能性.     

Analyses of intraseasonal oscillation characteristics of flood-causing rainstorms in Xijiang River valley during the annually first raining season in the past years

Based on the daily precipitation data of nine stations representing the Xijiang River valley and the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (USA) reanalysis data, this study uses the wavelet analysis and band-pass filter methods to investigate the atmospheric intraseasonal oscillation characteristics of flood-causing rainstorms in the valley during the annually first raining seasons in 1968, 1994, 1998, 2002 and 2005. Results show that the daily precipitation in the valley exhibits significant quasi-biweekly (10 to 20 days) oscillations. The flood-causing rainstorms in the valley were mainly associated with the confluence of low-frequency warm and humid airflow in the lower latitudes and cold and dry airflow in the higher latitudes. The low-frequency vortexes were propagating or in control when this type of rainstorms took place over the valley, being favorable for the convergence of moisture at lower levels and thus vital to the formation of the rainstorms.     

青藏高原4月感热通量异常对长江以南夏季降水的影响

基于1980—2015年青藏高原、长江以南地区的站点资料,利用EOF、小波分析等方法,分析了青藏高原及各分区4月的感热通量和长江以南地区夏季降水特征,以及它们之间的相关性。结果表明:喜马拉雅地区(关键区) 4月感热通量可以作为长江以南地区夏季降水的预报因子之一;青藏高原4月感热通量和长江以南地区夏季降水均存在4 a主周期和8 a副周期,在1998年、2011年前后出现转折;高原整体、E区、G区4月感热通量均与长江以南地区夏季降水呈负相关;高原关键区4月感热通量偏弱时,长江以南地区高空(850 hPa)处于深槽槽前,西部配合有切变线系统,斜压性很强,空气相对湿度很大,利于长江以南地区降水,反之亦然。     

南海登陆热带气旋对长江三角洲地区降水的影响

利用热带气旋年鉴资料统计了1949~2000年南海热带气旋影响期间我国长三角地区的最大降水量，计算有南海热带气旋影响时最大降水量大于50 mm的条件概率为60%。并把历年引起长三角地区50 mm以上降水的南海气旋频数序列作小波变换，发现其具有周期性振荡的特点，并且振荡周期在频率的分布上也有一定的规律。把南海热带气旋频数序列与夏季3个月副高面积指数之和的序列做交叉谱分析，发现两者具有准2年和准5年的耦合周期，气旋频数序列在位相上超前约半年。最后用1951~1999年的500 hPa月平均高度资料统计频数异常年的500 hPa高度场的距平和t统计量，发现在西太平洋、大西洋和极地都有显著的异常。     

2011年7月七大江河流域气候特点及降水异常成因分析

利用国家气候中心723站降水和气温资料、JRA-25和NCEP/NCAR I再分析资料数据集、NOAA气候预测中心海温资料等,采用线性趋势、动力诊断、相关分析、小波分析等方法,开展2011年7月我国七大江河流域气候特点及其变化特征研究,揭示长江流域主汛期降水异常的可能机理。结果表明：2011年7月七大江河流域降水量总体偏少,长江流域降水属异常偏少;流域气温持续气候变暖特征,以松嫩流域异常偏暖最为显著。降水变化线性趋势显示：珠江流域和长江流域为线性增加型;淮河流域为基本不变型;辽河流域、海河流域、黄河流域和松嫩流域为线性减少型。但降水具有显著年际变化外,长江流域、淮河流域、海河流域、黄河流域等具有显著年代际变化周期。2011年7月长江流域降水异常偏少的主要原因：大气对赤道中东太平洋外强迫的响应持续着La Nina的形态;副热带高压异常活动与东亚南风环流强度指数偏弱;长江流域整层水汽收支显著亏损,降水效率低。     

黄河源区重力波势能值计算及其与降水量关系的分析

本文基于1960—2016年的降水量数据分析了黄河源区降水量的分布特征,并利用COSMIC掩星数据计算得到2008年黄河源区的重力波势能值（Potential Energy,Ep）,分析其变化特征,进而运用小波相干分析法探究黄河源区重力波势能值与降水量的相关性。结果表明：1） 黄河源区多年平均降水量受海拔高度影响显著。2） 对不同月份每一不同高程下的Ep值进行分析,得到2008年黄河源区重力波势能值随海拔高程及季节的变化趋势。3） 在2008年黄河源区呈现出：冬夏两季降水量存在较大差异,而重力波势能值同样存在明显的季节性差异,且与逐月平均降水量具有负相关的趋势。此现象是由于山坡地形的动力抬升作用影响和重力波对湿润气流的拖曳作用影响在不同时段占优。4） 黄河源区重力波和降水有着显著相关性,降水对于重力波有着很好的响应。     

2005年汉江上游秋涝环流条件和水汽场特征分析

利用美国环境预测中心(NCEP)资料,对2005年9月1日至10月10日汉江上游秋涝期500 hPa环流条件和700 hPa水汽场的时空分布特征进行了分析。结果表明:在汉江上游秋涝盛期,500 hPa高度距平场呈现出" ,-, "波列结构。700 hPa主要水汽源在孟加拉湾和南海地区。同时段水汽通量散度场EOF分析表明,汉江上游水汽通量散度同南海和孟加拉湾北部具有相同的变化符号;小波分析进一步揭示出汉江上游和南海地区水汽通量散度都存在准2周和准1周的振荡。强降水一般出现在几种不同频率振荡的负值位相叠加的时段。     

90年代长江中游异常多雨的气候变化背景分析

利用小波变换技术, 对与长江中游地区夏季降水密切相关的赤道东太平洋海温、西太平洋副高、南海夏季风等物理因子进行时间变化的尺度分离.通过对年代际变化和长期趋势等不同尺度变化的分析, 揭示出90年代长江中游异常多雨和频繁洪涝产生的气候变化背景.     

2017年5月长三角地区一次沙尘重污染天气成因分析

利用地面污染物监测数据、常规气象数据,ECMWF再分析数据以及L-波段无线电探空数据,并结合后向轨迹模型,对2017年5月长三角地区的一次沙尘重污染天气过程进行成因分析。结果表明:此次沙尘重污染过程是天气系统、地面及边界层气象条件共同作用的结果。东亚大槽东移、冷空气南下并配合地面高压的发展使河西走廊、宁夏大部、内蒙古西部出现沙尘天气,为后期长三角地区沙尘的输送提供了沙源; 850 h Pa上较大的风速为上游沙尘源区向下游长三角地区输送提供了通道;高压中心的下沉运动和白天增强的热对流活动使得高层沙尘影响地面具备了足够的动力条件;当沙尘抵达长三角上游地区后,不断减弱的冷空气和趋于静稳的近地面形势不利于污染物扩散,加剧了此次污染过程。     

近50多年来淮河流域气候水分盈亏时空变化

水分盈亏是区域干湿气候划分的重要依据。基于淮河流域63个气象台站1957—2014年逐日观测数据,运用累积距平、Mann-Kendall突变分析、Morlet小波分析及ArcGIS反权重空间插值法,结合Penman-Monteith蒸散计算模型获得淮河流域水分盈亏量的周期特征、突变特征及其时空分布特征,并分析其主要影响因子。结果表明:(1)水分盈亏月变化基本符合5月最低,7月最高。(2)从季节分布来看,水分亏缺面积秋季春季冬季夏季,亏缺程度春季最强。从平均年水分盈亏量分布来看,水分盈亏量由南向北递减。且不论季节还是年状况,山地及河流对区域水分盈亏量的南北递减存在滞后作用。(3)从各因子气候倾向率的时空分布来看,江苏东南部、山东西部、河南大部、湖北中部水分盈亏量变化的主导因子为潜在蒸散量,其他区域的主导因子为降雨量。(4)淮河流域水分盈亏量存在周期特征,第一主周期为10 a。     

1981－2020年沂沭河流域极端降水事件特征及环流背景

利用1981—2020年沂沭河流域内12个气象台站逐日降水观测资料,西太平洋副热带高压（西太副高）指数、太平洋年代际振荡指数（PDO）等资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用线性趋势分析、累积距平法联合滑动t检验、morlet小波分析、相关性分析、合成分析等方法,研究近40 a沂沭河流域极端降水事件的时空变化特征,并进一步研究极端降水指数与气候因子之间的相关性以及极端降水事件的异常环流背景。结果表明：沂沭河流域极端降水事件具有整体上增多且强度增强的特征,且近年来在频次和年极端降水量上波动峰间值增大,分别为6.2 d/a、538.2 mm/a,极端降水事件日趋严重。空间分布上南多北少,中部、北部较南部增速更明显。极端降水频次和年极端降水量均在1989年和2002年左右突增;极端降水强度在1989年突增,2000年左右突减。极端降水的频次、强度和年极端降水量分别以22 a、10 a和22 a的周期波动为主。西太副高的脊线位置跟频次和年极端降水量具有正相关性,PDO与频次和年极端降水量具有负相关性。东亚夏季风强度和西太副高的位置是影响沂沭河流域极端降水事件多寡的重要因子,在预测该流域的极端降水情况时可做参考依据。