基于小波变换的大安地区年降水量变化特征

基于小波分析的方法,对吉林省大安地区1959—2007年的年降水量序列的变化特征进行了分析。经分析表明,大安地区年降水量在其计算时域内各时间尺度分布不均匀,具有明显的局部化特征;其中4～6 a尺度主要发生在1959—1969年和1984年之后,10～12 a尺度主要发生在1965—1999年,20～25a尺度在整个计算时域内均有发生。不同时间尺度下,降水量偏多、偏少交替变化也不相同。此外,分析结果显示该地区年降水量具有4 a、10 a和21 a左右的主周期,其中4 a周期为第一主周期。     

基于小波方法的西安市年降水量多时间尺度特征分析

小波分析具有时频局部化特征,可清晰地给出各种时间尺度周期的强弱分布以及降水量偏多、偏少的变化趋势。应用小波分析的方法,对西安市1951～2006年共56年的年降水量序列进行多时间尺度特征分析。结果表明,西安市年降水量序列在整个时间域内主要受2～6年、6～12年、16～34年时间尺度波动变化影响,不同时间尺度下,降水量偏多、偏少交替变化不相同。年降水量序列主要存在4年、8年、26年左右的主周期,其中,26年为第一主周期。另外,西安市多年降水量呈弱下降趋势,2006年以后的降水应呈正位相,降水量偏多,大约到2018年左右,年降水量总体上都应当偏多。     

变化条件下常德市降水气温特征分析

基于1968~2012年常德站降水量及平均气温资料,采用一元线性回归、九点二次平滑、MannKendall检验、Yamamoto法、Morlet小波分析研究了常德市降水量和气温序列的趋势、突变、周期特征,运用R/S分析法计算得Hurst指数预测了两者未来的变化趋势。结果表明,近45年常德市年降水量呈略微上升趋势,未发生突变,降水序列存在6a、15a和28a三个周期,在未来年降水量有增加趋势;近45年常德市年平均气温呈明显升高趋势(显著性水平α=0.01),在1994年发生突变,气温序列存在28a的主周期,在未来年平均气温有升高趋势。     

西藏林芝地区近350 a来降水变化及突变分析

利用树轮δ^13C序列，重建了公元1650年以来林芝地区秋季降水量序列，分析了近350a来降水的阶段性变化和趋势，用小波分析的方法探讨了不同时间尺度降水变化周期的复杂性，结果表明：降水变化在不同层次和时段上存在显2～3a、13a和36a左右周期。突变分析发现，林芝地区秋季降水存在明显的突变年份，随时间尺度的变短，发生突变的次数增加，体现了气候变化的层次性。     

阿克苏河源流区径流量与降水量丰枯变化和相关性研究

利用新疆塔里木河流域阿克苏河源流区出山口沙里桂兰克和协合拉两水文站1957-2008年近50a的径流和降水数据, 借助Z指数法、参数T检验和非参数检验和小波变换等, 分析了阿克苏河两水文站降水量和径流量的变化趋势, 以及二者多时间尺度相关关系.结果表明:近50a来, 沙里桂兰克、协合拉径流量和降水量均呈增加趋势, 两水文站径流量在1993年发生了显著的增多突变, 其中, 降水量突变点沙里桂兰克在1985年, 协合拉在1986年.沙里桂兰克和协合拉降水量和径流量丰枯指数由突变前的"偏枯"和"正常"等级为主转变为突变后的"正常"和"偏涝"等级占优势.沙里桂兰克和协合拉径流量变化分别存在7a和6a的主周期, 降水量变化分别存在7a和4a的主周期.沙里桂兰克径流量和降水量在整个时间尺度上以正相关为主, 协合拉则以负相关为主, 在大于20a的时间尺度上两水文站径流量和降水量均呈不显著的正相关关系.     

清代江苏省冬季冷暖等级序列的重建及特征分析

通过对历史文献资料的收集整理,重建了清代江苏省冬季逐年冷暖等级序列,并利用Morlet复小波变换分析方法对序列进行了多时间尺度特征的综合分析。结果表明:(1)整个清代江苏省冬季气候变化大致可分为2个冷时段(1644—1730年、1821—1900年)和1个暖时段(1731—1820年);(2)重建的冷暖等级序列存在多尺度下的周期变化特征,其中有较明显的周期变化尺度是38～42 a、18～20 a、13～15 a和8 a,38～42 a和8 a特征时间尺度的周期变化相对具有全域性,18～20 a尺度的周期变化在1690—1790年之间比较明显,13～15 a尺度的周期变化在1720年之前和1830年之后比较明显;(3)重建序列的第1主周期为42 a,第2、3、4主周期依次是20 a、 8 a和3 a;在42 a尺度下,清代江苏省冬季气候可划分为6个偏冷时段和6个偏暖时段。     

鄱阳湖流域年降水时间序列的小波分析

对鄱阳湖流域内的赣州、宜春、南昌和庐山4个气象站近60年的年降水量序列进行小波分析,研究了鄱阳湖流域降水时间序列的周期性变化规律。结果表明,鄱阳湖流域年降水量存在两个明显的周期变化,分别为30～35a和12～15a,2011年正处在30～35a周期转化的节点上,未来30a鄱阳湖流域可能将进入降水偏少的周期;而12～15a周期尺度在2000年以前比较明显,2000年以后12～15a周期特征趋于消失。通过对ENSO指数的变化周期尺度的研究,发现厄尔尼诺现象的出现周期与鄱阳湖流域年降水量周期十分相似,两者具有很高的相关性。     

额尔古纳河流域近50年水文气象要素变化分析

应用预置白处理后的Mann—Kendall非参数检验方法及小波分析方法,分析了额尔古纳河流域20个水文气象站点近50年水文气象要素(气温、降水和径流)的变化趋势以及典型站点降雨量、径流量的多时间尺度特征。同时应用聚类分析方法推算了径流量序列的突变点。结果表明,该区域气温呈现明显升高的趋势,其中海拉尔站可能由于城市化进程的影响气温升高幅度最大。流域年降水总量变化趋势不显著,但某些月份降水量存在明显增加或者减小的趋势,其中显著增加的月份为11、12和1月,显著减小的月份为7、8月;降水趋势显著变化的站点主要分布在该流域的呼伦湖水系和海拉尔河水系。流域年径流量有减少趋势但不显著,然而4、5月份大多数站点径流量出现显著减少趋势。小波分析表明,典型站点年降水量存在25a左右的主周期,年径流量存在20～26a的主周期。各个站点径流量序列的显著跳跃点大都发生在1999年,这与通过小波分析得出的有关突变点的结论相一致。     

淮北平原降水时空变化规律研究

基于五道沟实验站1952年以来和杨楼实验流域1960年以来降水资料,结合皖苏两省淮北地区51个水文站雨量资料,采用Mann-Kandell检测法和小波分析方法,系统分析了降水时空分布特征.结果表明,五道沟实验站1952年以来实测年降水量大致经历了先减少后增多的过程,无明显突变点;Morlet小波函数分析年降水量最发育的时间尺度是a=45和a=8-10,汛期降水量是a=45左右和a=5-13,非汛期的是a=10、20和a≤5;在Mexcian hat小波函数下检测出的时间尺度大约是Morlet下的1/3.杨楼实验流域年降水量和汛期降水量的突变点分别是1965年和1964年;Morlet小波函数杨楼流域年降水量变化最明显时间尺度是a=45、20,汛期为a=40、15～20和1O.非汛期为a=25和10左右;Mexcian hat下的时间尺度亦约为Morlet下的1/3.预计杨楼年降水量和汛期在短期内会增加,而非汛期会减少.整个淮北平原降水在空间上自东南向西北减少,在时间上呈现20世纪80年代之前减少、90年代之后增加趋势明显.     

小波变换在河西地区水文和气候周期变化分析中的应用

小波时—频分析由于其局部优化性质而优于傅立叶分析。应用 Meyer小波 ,对甘肃河西地区近 50 a来年径流量、年降水量和年平均气温做周期分析 ,发现河西地区水文气象序列的变化周期基本在 35a、2 2 a、1 1 a、5～ 6a和 2～ 3a左右的时间尺度上浮动。而这些基本周期正是太阳黑子活动周期或海—气相互作用的周期 ,说明河西地区水文、气象序列的周期变化受天体运动变化的影响。天体运动直接影响降水和气温的周期变化 ,进而在一定的下垫面条件下 ,影响径流的周期变化。     

近60年淮河流域夏季降水的变化特征

利用淮河流域1961～2017年夏季降水量资料,运用线性回归、滑动平均、Morlet小波、滑动T检验和Lepage检验方法分析了流域夏季降水的周期性特征和年代际变化特征。结果表明:流域夏季降水在大部分时段都具有明显的年际振荡特征,从20世纪90年代开始年代际振荡特征非常突出;流域夏季降水具有2～3a的年际变化周期和18～24a的年代际变化周期,1961～1967年、1997～2006年期间2～3a的短周期振荡非常显著,1990年以后18～24a的周期变得非常明显;在2000年前后,流域33～35°N纬向带状区域发生了显著的年代际突变现象,突变后与之前相比夏季降水增多了40%～60%;在2009年,流域沿淮河一线以北至35°N范围内再次发生显著的年代际突变现象,突变后降水减少了20%以上,此次年代际突变范围更广也更加显著,其物理成因值得进一步研究。     

基于小波分析的抚松县降水量变化对矿泉水资源量的响应研究

大气降水是抚松县矿泉水资源的重要补给来源,探究其变化规律及极值概率对泉流量是否能够得到持续补给具有重要意义。为此,首先利用1960~2013年的降水资料和1981~2008年部分泉流量观测数据,对抚松县降水量的年内分配、年际变化和不同年代降水量均值变化进行降水特征分析;之后,运用皮尔逊Ⅲ型模型分析最大年降水量的概率分布;接着,利用1981年7月~2008年11月期间降水量和部分泉的泉流量监测数据,采用连续小波分析法对二者周期进行分析;最后,运用交叉小波变换法对同一时段内降水量和泉流量多时间尺度变化的相关性进行分析。结果表明:1960~2013年的54间,研究区内年降水量呈现周期性变化,变差系数为1.017×10-17,降水稳定,未发生异常变化。降水量和泉流量均存在约11个月的主震荡周期,二者属于同相位(即泉流量对降水量的变化产生即刻反应),降水量作为本区矿泉水补给的重要影响因素,可为矿泉水资源得到有效补给提供保证。     

南水北调西线一期工程引水区和黄河上游区域气候特征分析

利用引水区和黄河上游地区25个站1951—2000年50 a的气温和降水逐日资料,分析了研究区域降水的时空分布特征;把引水区和黄河上游地区分成7个小区,利用小波分析的方法研究了各小区气温和降水的多时间尺度特征.结果表明:黄河上游和南水北调西线引水区夏、秋、冬三季降水以同步的变化为主,其次为黄河上游与引水区之间存在反位相的变化.春季降水主要表现为黄河上游与引水区之间存在反位相的变化,其次才表现为一致的变化.各区的气温均以同步升温为主.降水具准3 a和准22 a周期,气温的振荡周期主要是2~5 a的小周期和准11 a的周期.引水区和黄河上游地区近50 a来夏季的降水在一致变化的基础上也有着明显的区别.     

甘肃省春季降水的空间异常分布及年代际变化

利用甘肃省80个气象站建站至2012年3-5月的降水量资料, 分析了甘肃省春季降水的基本气候特征; 通过EOF、REOF、小波分析等方法, 对甘肃春季降水的时空特性进行了研究, 用Mann-Kendall检验法检验了甘肃春季降水序列是否存在突变现象. 结果表明, 甘肃春季降水空间分布极不均匀, 其空间分布特征是东南部为多雨区、西北部为少雨区. 甘肃春季降水在第一空间尺度上为全区一致, 在第二空间尺度上可分为2个自然气候区, 在第三空间尺度上可分为7个自然气候区. 从年代际变化来看, 1960年代是近50 a来降水最多的10 a, 1990年代是降水最少的10 a; 甘肃春季降水的年际变率十分显著, 降水最多的年份是最少年份的近5倍. 1961-2012年间甘肃春季降水发生了明显的突变, 1982年出现了一次增多趋势的突变, 1992年出现了一次减少趋势的突变. 5 a的短周期和18～19 a的长周期是其主要周期. 甘肃春季降水偏少(多)年份的500 hPa异常环流形势为极涡弱(强)、中纬度亚洲为一脊一槽型、东亚大槽深(浅)、南支槽浅(深).     

昆明松华坝水源地降水特征及小波分析

对松花坝站1953～2011年降水特征分析表明,昆明市松华坝水源地降水量呈减少趋势,且降水高度集中在主汛期,后汛期降水偏少,不利于水库防洪调度与水库蓄水。小波分析结果表明,松华坝水源地年降水量、汛期、主汛期和后汛期降水量均存在2a短周期,但长周期各异。年降水量、汛期及主汛期降水量在较大时间尺度上分为1977年之前的偏丰期、1977～1993年的偏枯期、1994～2008年的偏丰期、2009～2011年的偏枯期,而后汛期降水量在较大时间尺度上分为1957年前的偏枯期、1957～1968年的偏丰期、1969～1982年的偏枯期、1983～1997年的偏丰期、1997～2011年的偏枯期。由小波分析和趋势来看,2009年之后的降水偏枯期还将延续11a左右的时间。     

珠江流域降水周期特征分析

运用小波分析方法,研究了珠江流域全年、汛期(4～9月)和非汛期(10～翌年3月)三种降水序列时间周期演变特征,结果表明:(1)珠江流域不同区域降水周期不一,大体可分成三个片区,周期尺度分别为6～8a、12～14a和20～21a;(2)珠江流域全年与汛期降水周期以年际变化为主,且两者降水周期分布一致;非汛期降水周期以年代际变化为主,与全年及汛期的降水周期差异较大。     

Temporal Change Characteristics of Climatic and Its Relationships with Atmospheric Circulation Patterns in Qinghai Lake Basin

Based on monthly meteorological data from 11 stations(1959-2015)in Qinghai Basin(QHB) and its surrounding area, we analyzed monthly average temperature(Tmean), average maximum(TXam), minimum temperature(TNam) and precipitation variation characteristics as well as the influence of atmospheric oscillation on these parameters using Mann-Kendall trend analysis, mutation analysis, continuous Morlet wavelet transform, Pearson correlation analysis and R/S analysis method. In addition, the future trend of climate change in the regional scale was also discussed. We found that the temperature and precipitation increment were obvious in the region, especially the Tmean in autumn, winter, TXam and TNam in summer and winter precipitation showing significant increase. Temperature and precipitation experienced abrupt changes around 1986 and 2002, respectively. The period of oscillation of each temperature indices was similar featuring 2~3 years,8~10 years short- cycle and 30~32 years middle- cycle, while that for the precipitation featured 3~4 years,6~7 years short- cycle and 30~32 years middle- cycle. The East Asian Summer Monsoon Index(EASMI) anomaly is an important factor for the anomaly of autumn temperature and summer precipitation in QHB, while the Indian Summer Monsoon Index(ISMI) mainly affects the spring temperature and precipitation in the research area. The effects of Arctic Oscillation Index (AO) were relatively strong on temperature variation, especially in autumn and winter, and AO had significant effect on the precipitation in spring, summer and winter, too. The North Atlantic Oscillation Index (NAO) and ENSO have weak influence on the study area, NAO mainly affects summer and winter precipitation, while ENSO mainly affects autumn precipitation. The Hurst index of Tmean and annual precipitation in QHB are higher than 0.5, indicating that the temperature and precipitation in the study area will continue to be the positive trend in the future period.