华东地区降水时频变化特征与ENSO关系

利用Morlet小波变换方法分析了近56a来华东地区降水、气温变化以及ENSO的变化,结果表明,华东地区的降水、温度、海温(ΔSST)以及南方涛动指数(ΔSOI)的月距平序列中都存在多时间层次结构,并且各时间尺度周期分量的强度是不同的。同时又采用交叉小波变换方法,分别分析研究了ΔR、ΔT与ΔSST、ΔSOI相关关系,发现华东地区降水与ENSO在准2～4a周期变化上呈正相关关系,在年代际和8a以上年际间呈正负有规律交替且以正相关为主,而气温与ENSO存在多时间尺度特征。     

1957—2007年雅鲁藏布江中游河谷降水变化的小波分析

通过对近51 a雅鲁藏布江中游河谷地区4个气象站逐日降水资料进行等权平均取值,采用气候倾向率和小波分析法,研究了不同时间尺度下近51 a降水变化趋势及周期特征。结果表明:研究区降水量以20世纪80年代为最少,2000年后年降水量与20世纪90年代和60年代基本持平。夏季和秋季降水量年代际变化与年降水量的变化基本一致。近51 a降水量增加趋势不显著。年降水量存在准3 a、8—11 a和30 a的周期,以准11 a周期最为突出。降水量变化以春季增长趋势最显著,可在干旱季补充土壤水分,减轻风沙化土地的发生发展。秋季和冬季增长趋势不明显,夏季降水量呈减小趋势。就季节降水变化的时间尺度和周期性而言,2007年后四季降水表现为,春季在20—30 a时间尺度上将处于偏高期,夏季在8—12 a时间尺度上将处于偏低期,秋季在8—12 a时间尺度上将处于偏低期,冬季在20—30 a时间尺度上将出现向降水偏高的过渡期。     

近54年辛集市气温及降水变化特征

根据河北省辛集气象站近54 a(1957-2010年)的月平均地面观测资料,采用气候统计学方法,分别从气温及降水的趋势变化、周期变化、突变特征等方面进行分析,总结该市近54 a气温及降水的变化特征。结果表明:1)近54 a来辛集市年平均气温、各季平均气温及极端最低气温呈显著上升趋势,四季中冬季增温趋势最明显,夏季增温幅度最弱,极端最低气温上升而极端最高气温下降,导致气温日较差减小;2)在20世纪60年代,年平均和冬季气温表现出准2~3 a的显著年际变化周期,年平均和春季气温还表现出准7 a的显著年际周期特征;3)该市年降水量近54 a来整体呈先增加后减少的变化趋势;4)年和夏秋季降水量在20世纪60年代均表现出准3~4 a的周期特征,而在春季准7 a的年际振荡贯穿始终;5)辛集市的气温变化趋势以及突变开始时间与全国、河北省以及石家庄地区近50 a气温变化基本一致,但该市的降水量变化则略有不同,降水量变化的长期趋势不显著且突变不明显,主要是由于降水量的时空变化差异性较大。     

河南省气温变化与北极涛动指数的关系研究

利用连续小波变换和交叉小波变换方法,分析了北极涛动指数和河南省近50多年来月平均气温距平序列的时频变化特征以及两者之间的关系。结果表明:河南省气温和北极涛动都存在着不同时间尺度的周期性变化,且各周期分量的强度不同。北极涛动指数具有2-4 a、8 a左右年际尺度和12-25 a、35 a以上年代际尺度的周期振荡;河南气温存在准2 a、4 a、6-8 a、10-20 a、28 a和35 a以上时间尺度的周期性变化。AO振荡过程影响河南省气温变化的时频结构,且主要表现在年代际时间尺度上。     

河南省气温变化与北极涛动指数的关系研究

利用连续小波变换和交叉小波变换方法,分析了北极涛动指数和河南省近50多年来月平均气温距平序列的时频变化特征以及两者之间的关系.结果表明:河南省气温和北极涛动都存在着不同时间尺度的周期性变化,且各周期分量的强度不同.北极涛动指数具有2～4 a、8 a左右年际尺度和12～25 a、35 a以上年代际尺度的周期振荡;河南气温存在准2 a、4 a、6～8 a、10～20 a、28 a和35 a以上时间尺度的周期性变化.AO振荡过程影响河南省气温变化的时频结构,且主要表现在年代际时间尺度上.     

1953～2017年黄河源区气温变化的多尺度特征

基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）间的关系。结果表明:（1）1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。（2）1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。（3）1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。（4）气温与Nino3.4指数和PDO（Pacific Decadal Oscillation）指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。（5）AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。     

近54 年辛集市气温及降水变化特征

根据河北省辛集气象站近54 a（1957-2010年）的月平均地面观测资料,采用气候统计学方法,分别从气温及降水的趋势变化、周期变化、突变特征等方面进行分析,总结该市近54 a气温及降水的变化特征。结果表明：1）近54 a来辛集市年平均气温、各季平均气温及极端最低气温呈显著上升趋势,四季中冬季增温趋势最明显,夏季增温幅度最弱,极端最低气温上升而极端最高气温下降,导致气温日较差减小;2）在20世纪60年代,年平均和冬季气温表现出准2～3 a的显著年际变化周期,年平均和春季气温还表现出准7 a的显著年际周期特征;3）该市年降水量近54 a来整体呈先增加后减少的变化趋势;4）年和夏秋季降水量在20世纪60年代均表现出准3～4 a的周期特征,而在春季准7 a的年际振荡贯穿始终;5）辛集市的气温变化趋势以及突变开始时间与全国、河北省以及石家庄地区近50 a气温变化基本一致,但该市的降水量变化则略有不同,降水量变化的长期趋势不显著且突变不明显,主要是由于降水量的时空变化差异性较大。     

近58年陕西省水热资源变化及其与亚洲环流的相关分析

采用常规统计、功率谱和交叉小波变换方法,分析了陕西省1951—208年的平均气温、降水量以及亚洲环流指数的时频域统计特征,讨论了陕西省近58年水热资源变化与亚洲环流指数之间的多时间尺度相关。结果表明,陕西省水热资源和亚洲环流指数的变化具有多时间尺度结构,两者都存在准2a、4a、6～8a和12～16a尺度的显著变化周期,不同尺度周期振荡能量的强弱和时域分布位相存在明显差异。气温变化与纬向环流指数之间表现为显著的正相关振荡,而降水变化与经向环流指数为负相关振荡。东亚及南亚夏季风、极涡和北大西洋涛动对陕西省水热资源变化也存在不同程度的影响。     

郑州近54年降水变化的多时间尺度分析

利用Morlet小波分析方法,对1951~2004年郑州市年降水距平时间序列的小波变化特征进行分析,揭示降水变化的多时间尺度结构,分析其中存在的主要周期振荡和突变点,并与功率谱分析结果进行比较。结果表明:郑州市年降水存在多时间尺度的周期变化特征,郑州市年平均降水存在3 a、准5 a、准9 a和准21 a的主周期。郑州市降水变化存在着明显的多时间尺度,即年代际尺度和年际尺度的周期性变化。郑州市降水变化还显示出自己的突变点分布及其位相结构。在降水量总趋势下降的前提下,2004年后的一段时间还将处在一个偏多期。     

河南省近50年来旱涝变化的多时间尺度分析

用小波变换方法分析了河南省近50年来月降水量距平序列的多时间尺度结构,对河南省旱、涝的时频变化特征进行了初步研究.结果表明,河南降水除了具有6～9个月的自然周期变化外,还存在准2 a、4～8 a的中小时间尺度和20 a左右的大时间尺度周期变化,且小时间尺度周期变化在所讨论的时间域中呈不均匀分布.     

贵州省近47a来降水的小波变换分析

利用贵州省17个站1959-2005年的逐月降水资料,对贵州近47a来降水的气候特征及春夏秋冬4个季节的降水变化特征进行了小波分析研究,并对未来降水变化趋势进行了估计.分析得出,贵州省各个季节和年降水都存在多时间尺度特征,21a左右时间尺度的周期振荡明显,且具有全域性.春季降水变化的显著时间尺度是8a和21a;夏季降水在4a的时间尺度上具有第1主周期;秋季、冬季和全年降水分别在21a、2a和5a的时间尺度上具有第1主周期.预计除了夏季降水在近期会逐渐增多,其它季节和年降水量的总体趋势将减小.     

甘肃省1967-2008年气温和降水时空变化

利用甘肃省27个气象站1967-2008年的气温和降水资料,采用趋势系数法、反距离权重插值法和小波分析法分析了甘肃省近42年的气温和降水时空变化,并将甘肃省以季风区非季风区划分为西北部和东南部两个研究区。研究结果表明：1967-2008年甘肃省气温呈增加趋势,降水呈减少趋势。甘肃省西北部气温较东南部增加显著,尤其是河西走廊中部增温速率最快,并且甘肃省、西北部和东南部气温序列都存在12-15a、6a左右的周期,气温的变化与厄尔尼诺和拉尼娜事件密切相关。甘肃省降水量西北部有略微的增加趋势,东南部减少显著,不同的海拔高度降水量差异较大,甘肃省和东南部在时间尺度上都存在14a、7-8a和4a左右的周期。西北部存在12a、7a和4a的周期。甘肃省西北部气候略变暖湿,东南部气候暖干化趋势显著。     

近58a南岳高山站气候变化特征分析

采用1953—2010年南岳高山站逐日气象资料,运用线性回归、突变分析和小波分析方法,对该站平均风速、气温和降水的气候变化特征进行了分析,并对与平均风速变化密切相关的气温和降水进行了年际变化特征比较.结果表明:1)年和四季平均风速均呈明显减小趋势,在20世纪90年代前后风速有由大到小的突变,年平均风速存在显著的准2 a和准4 a周期;2)年平均气温、最低气温、最高气温均呈明显升高趋势,气温存在显著的准2 a和准4 a周期,且于20世纪90年代中期前后气温有由偏低向偏高的突变;3)年降水量呈下降趋势,存在显著的准2 a和准3 a周期;4)风速与平均气温、最高气温和最低气温呈负相关关系,均通过0.01显著性检验,风速与降水的相关性没有通过显著性检验,但风速与降水的变化趋势在20世纪60年代中后期、70年代中期到21世纪初有较好的反相位变化.     

青藏铁路沿线气温和降水的小波分析

利用Morlet小波分析方法,对青藏铁路沿线地区(7站)30 a(1970~1999年)的月平均气温和月平均降水量资料进行了处理和分析。结果表明:青藏铁路沿线的月降水量存在比较明显的9 a左右周期变化,它有2个降雨偏多中心和3个降雨偏少中心,历经30 a的全过程,因而具有长期预测意义。还有其它4 a以下的较短周期振荡,但多不具全局性变化特征。从气温与降水资料的对比分析上看,降水和气温的变化趋势呈正相关。     

全球粮食气象产量及其与降水量变化的关系

利用全球150个国家和地区1951~1985年（部分国家为1951~1991年）小麦和水稻的原始产量及降水量资料,分析了小麦和水稻气象产量的特征、全球粮食气象产量与降水量变化的关系。结果表明,气象产量的贡献约占作物产量的3%~14%,且小麦和水稻气象产量占作物产量比重的分布具有明显的地域性。气象产量大都服从正态分布,其长期变化在地域性分布上有一定的规律,在时间分布上存在准12年、准8年和准2年周期。气象产量同降水量关系密切,欧洲、非洲中南部和南美洲大部的小麦气象产量与年降水量呈反相关,而非洲北部和中东则呈正相关,除非洲西部、孟加拉国和黑海附近等少数地区外,全球大部分国家和地区水稻气象产量与降水量呈明显的正相关。     

近45a宜昌市暴雨日数的气候特征及变化

利用宜昌市9个观测站1966-2010年的逐13降水资料,采用线性趋势分析、小波分析和Mann-Kendall法等方法分析了近45a来宜昌市暴雨日数的变化趋势、多时间尺度的时频特征和气候突变特征。结果表明：宜昌市暴雨日数空间分布存在明显差异,基本表现为南多北少;近45a暴雨日数呈现不明显增加趋势,且存在明显的两次波动;暴雨日数存在2-4a、6a、准10a、准16a的4类尺度的周期变化规律,其中在2-4a时间尺度下周期振荡最强,从准10a和准16a时间尺度来看,在2010年后一段时间宜昌市暴雨日数还是处于相对偏多期;突变检测显示,暴雨日数在1979年前后发生了气候突变。     

近47年雅鲁藏布江中游地区汛期降水量的小波分析

根据雅鲁藏布江中游地区4个代表站(拉萨、泽当、日喀则和江孜)近47年(1960—2006年)月降水量总量资料,利用墨西哥帽小波函数,分析了该地区近47年汛期(5-9月)降水量序列的周期变化特征。结果表明:雅鲁藏布江中游地区汛期降水量存在准14年和准2年的周期振荡,其中日喀则和江孜站以准14年的周期为主,而拉萨和江孜站以准2年周期为主;在12-16年左右的时间尺度上经历了8个干湿交替,而准2年周期在1964-1976年和1984-1997年期间表现得尤为显著;20世纪70年代中期以后8年左右时间尺度的周期变化显著;在近47年内有5个时段出现了不同尺度周期振荡同位相叠加,致使降水量异常年份较多。     

北极涛动对河南省降水的可能影响

采用连续小波变换和交叉小波变换方法,分析了北极涛动指数和河南省月降水距平序列的时频变化特征,并讨论了近50多年来北极涛动对河南省降水的可能影响。结果表明,北极涛动指数和河南省降水距平序列中都存在着不同时间尺度的周期振荡,且时域中的分布特征和振荡强度也不尽相同;两者之间在6~8 a、12~16 a和25 a以上尺度的周期振荡呈正相关,而在9~11 a和16~24 a尺度上表现为负相关关系。     

我国西北地区气候变化与北极涛动的交叉小波分析

运用交叉小波方法分析了近56 a来我国西北地区气候变化与北极涛动指数（AOI）、欧亚纬向环流指数之间的联系,讨论了西北地区冬季气温和夏季降水变化与同期AOI之间的多时间尺度相关。结果表明,AOI、西北地区降水和气温变化都存在着不同尺度的周期振荡,西北地区降水与AOI之间存在准3 a尺度的显著共振周期,而AOI与西北地区气温变化的多时间尺度相关表现为准2a、3-5 a和8-11 a左右的显著相关振荡且以8-11 a共振周期的凝聚性最强;AO对西北地区气温变化的影响比对降水的影响更显著,与其年代际尺度的相互作用有关。当冬季北极涛动处于正相位时,欧亚纬向环流偏强,西北地区冬季气温偏高。夏季西北地区降水变化与前期北极涛动指数异常密切相关,这对于西北地区夏季降水变化预测具有重要的参考意义。     

武汉近百年来气温变化的多时间尺度分析

用墨西哥帽小波变换分析了武汉1905－1998年逐月气温资料，揭示了气候变化的多时间尺度结构，分析了其中存在的主要周期振荡和突变点。结果表明：武汉气候在20世纪主要经历了冷－暖－冷－暖4个阶段，目前处于相对暖期；气温存在准2年、21年和65年左右的周期振荡；不同时间尺度不具有不同的冷暖结构和气候突变点。