中国东北地区近百年气温序列的小波分析

 利用1905-2005年中国东北地区哈尔滨、长春、沈阳和大连的气温时间序列资料,在分析气温变化结构的基础上进行小波分析,以揭示气温变化的多时间尺度的复杂结构。同时,分析了不同时间尺度下气温序列变化的周期性变化规律和突变点。结果表明：近100 a来中国东北地区的平均气温呈升高趋势,尤其在20世纪80年代以后升高趋势更加显著,升温率达到0.165 ℃/10 a。气温存在2～3 a、8～12 a、20～25 a和45 a左右时间尺度的多重时间尺度结构的变化特征。     

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.     

近48a台北市气温的小波分析

利用Morlet小波分析了1961—2008年台北市年平均气温序列的小波变化特征,揭示了气温变化的多时间尺度结构,结果表明:台北市年平均气温存在多时间尺度的周期变化特征,有3个明显的特征时间尺度,分别是4 a、6-8 a和14-16 a;除14-16 a的时间尺度在整个研究时段都很明显外,其他尺度的周期阶段性都较强;以14-16 a的特征时间尺度为主周期;台北市的气温变化还表现出突变的特点;近48 a来,台北市年平均气温的气候倾向率为0.3℃/10 a,气温升高的趋势十分明显;未来2年气温在总趋势上升的前提下将处在一个偏冷期。     

陕西省近60a气温时空变化特征

通过分析陕西省近60 a来气温时空变化特征,结合GIS空间分析技术,对中国陕西省气温变化进行定量化分析,阐述其时空演变规律。结果表明：近60 a来陕西省气温总体呈上升趋势,升温趋势较缓和的是关中地区,陕北地区升温趋势明显;在时间尺度上,从20世纪90年代以来陕西省气温的上升趋势特别显著;陕西省各区年均气温变化具有明显的...     

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。     

50年来中国沙尘暴的多时间尺度变化特征

采用中国强沙尘暴序列及其支撑数据集,对1958—2007年中国沙尘暴的时间序列进行小波分析,揭示了中国沙尘暴多时间尺度的复杂结构和总体变化趋势,给出不同时间尺度下沙尘暴变化的突变点,并对未来变化趋势进行了展望。结果表明：中国沙尘暴呈明显振荡式减少趋势,距平值在1985-1986年出现转折;50a中沙尘暴变化呈现从多到少的振荡形式,其减少趋势的振荡变化主要受6—8a和2～3a尺度变化的叠加影响,6～8a尺度变化出现了4次突变;1966、1985和2001年沙尘暴出现较强的变化是多时间尺度叠加的结果。2008年后的10～15a中,沙尘暴总体减少趋势将减缓,其平均值在1958-2007年平均值和1983-2007年平均值之间,2011年前后可能出现一个接近2001和2002年平均情况的峰值,随后仍和缓减少。     

青海高原地区近250 a来年平均气温变化及突变分析

用多条树轮重建的青海高原近250 a平均气温序列,利用线性趋势、小波变换分析和突变检测等方法对近250 a青海高原年平均气温的年际变化及突变特征进行了综合分析,结果表明:250多a来青海高原年平均气温波动明显,30 a滑动平均表现出1779～1811年和1934～2006年年平均气温偏高,其中年平均气温最高出现在1998年为1.3℃,1741～1778年和1812～1933年年平均气温偏低,其中年平均气温最低出现在1823年为-1.5℃,年气温总体呈上升趋势;在20 a以上相对大尺度上,年平均气温冷、暖交替的特征明显,经历了7个冷、暖交替阶段,在2～3 a,28 a左右,48 a和110 a时间尺度上的周期变化都比较明显。     

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。     

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.     

遵义市近56a来夏季气温及降水变化的特征分析

选取1954-2009年历年逐月平均气温及累积降水资料,采用墨西哥帽函数（MHF）,对遵义市近56a来夏季气温及降水的时间序列进行分析,揭示了遵义市气温及降水变化在多时间尺度上的复杂结构,找出了不同时间尺度下夏季气温和降水序列变化的周期和突变点。结果表明：遵义市夏季气温及降水存在多时间尺度特征,在年代际变化上存在显著性周期,大尺度周期变化嵌套着小尺度的周期变化,其中主周期约为21a。遵义气温与降水变化有比较好的对应关系,即偏暖期对应降水的偏少期,而偏冷期则对应降水的偏多期。     

PROCESS OF TRANSITION BETWEEN COLD AND WARM PERIODS AND ITS PREDICTION

The oscillation of multi-time scales and the process of transition between cold and warm periods over most parts of China and its 6 regions (the Northeast,North China,Changjiang River Valley,South China,the Southwest,the Northwest) were analyzed with wavelet transformation and by computing the variances of the wavelet components for the temperature grade series during January 1911 to February 2001,The prediction model for cold and warm periods has been developed and the trend of cold and warm change in the coming 10 years is predicted.The results show that the oscillation with periods of around 30-40 years was the strongest in the last 100 years and the 3-year oscillation in both winter and summer was also stronger,especially in winter.The transition time of cold and warm periods in terms of winter mean did not coincide with that of annual mean,but the difference between summer mean and annual mean is less.The processes of transition of 6 regions are somewhat different,their main characteristics are that the beginning year of significant warming for 1980s to 1990s was very different for the southern and the northern part of China.It is found that the stronger oscillation with 3-year period causes cooling in Northeast China in recent several winters.The experimental predictions show that the models used in the paper can project the major transition between high and low temperature periods.     

东北地区近百年气候变化及突变检测

利用沈阳、大连、营口、长春、哈尔滨、黑河6个代表站1905~2001年的月平均气温和月降水观测数据,建立了东北地区近百年来季、年的气温和降水序列。对所建温度和降水序列分别与同一区域内26个代表站的温度序列和51个代表站的降水序列近40年同期资料做了相关分析,检验了序列的代表性。在所建序列的基础上,分析了东北地区百年气温的年代、年和季节等不同时间尺度的变化特点和地域分布特征,以及百年降水量的变化规律,采用谱分析方法探讨了序列的周期性变化特征,并采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对经过滑动平均的气温和降水序列进行了突变分析。     

我国近百年气温变化的奇异谱分析

用奇异谱方法分析我国近百年平均气温的准周期性,结果表明：我国平均气温的年际变化以２～３ａ周期振荡为主,同时１ａ左右的准同期振荡也较强,和同期北半球平均气温的准周期性有差异,不过它们的准１ａ周期振荡随时间的阶段性变化特征非常相似。将我国大致分成７个区域,对７个区域代表站气温进行奇异谱分析,结果表明：各区气温的准周期振荡及其随时间的变化互不相同。华北、东北、西北、和青藏高原４区气温以１ａ周期振荡最为显     

东北地区夏季降水时空变化特征

采用东北地区99个测站1960～2000年逐日降水资料，运用小波分析、突变分析、旋转EOF等方法，研究了东北地区不同区域夏季降水的长期变化特征。结果表明，东北地区夏季降水呈减少趋势，并存在14年和2～4年的变化周期。东北地区夏季降水异常可分为5种空间分布类型：东北西南部型、东北东南部型，东北东北部型、东北西北部型、东北中部型。东北东南部地区夏季降水减少趋势最明显，东北西南部降水的增加趋势最明显。各区域降水的变化周期有所区别，东北东北部存在16～18年的变化周期，其它地区存在10～14年的变化周期，各区域降水突变的时间主要在60年代和80年代。     

东北三省冬季气温变化的有关研究进展

 通过简要回顾中国学者有关东北三省冬季气温变化的研究成果,概括分析了近百年或近几十年时间尺度平均气温及最高、最低气温年际、年代际变化的基本特征,综述了与冬季气温年际、年代际变化相关的各类海-气环流因子。近百年来,东北冬季气温上升,1987年前后发生增暖突变;北极涛动、西伯利亚高压、东亚冬季风等是影响东北冬季气温年际变化的主要因子;北极涛动、东亚冬季风、东亚中高纬环流型等的持续性是冬季气温年代际变化的主要因子。对多种变化特征集中出现的20世纪70年代末的气候变化值得深入探讨,也有必要在整个东北三省的范围内,深入开展冬季气温预测方法的系统研究。另外,测站气温序列的非均一性问题也应引起足够重视。     

石家庄降水量和气温变化特征分析

利用石家庄1955--2001年的降水和气温资料,对石家庄近47a的气候变化及特征进行分析、趋势分析结果显示：年气温呈上升趋势,其中最低气温与冬季气温的上升趋势比较明显;年降水趋势倾向不明显。利用墨西哥帽小波对四季、年的降水距平和温度距平进行小波变换,结果显示：四季、年的降水、温度距平呈现出不同的周期变化;夏季降水距平的信号震荡特征与年降水距平的信号震荡特征比较相似,冬季温度距平正中心强度为四季之首：     

Spatio-temporal variability of dry and wet periods in eastern China

Summary An analysis, based on rain gauge observations, of the time-space variability of dry and wet periods during the last fifty years in eastern China is presented. The Standardized Precipitation Index (SPI) is used to assess the climatic conditions of the area, and principal component analysis (PCA) is applied to capture the pattern of co-variability of the index at different stations. Results suggest that the northern part of eastern China is experiencing dry conditions more frequently from the 1970s onwards indicated by a negative trend in the SPI time series. Long-term fluctuations characterize the SPI signal and contribute to the power spectrum variance at periods ranging from interdecadal to interannual time scales, that is respectively, 24 years and from 16 to 4–3.7 years. These periodic components provide a useful resource for long-term predictability of dry and wet periods in eastern China.     

基于探空风资料的大气边界层不同高度风速变化研究

利用1981—2014年我国资料齐全的93个高空气象观测站(距离雷达300、600、900 m高度)的探空风资料,按照气象地理区划,借助GIS分析了边界层内不同高度风速及其趋势的时空变化,得到以下结论:300～900 m,东北和华北地区累年平均风速较大,西南和西北地区累年平均风速较小;边界层内各高度同一地区平均风速的月变化趋势基本一致,但各地区季节风速变化不同,同一地区月平均风速的年较差随高度上升而增大;300 m.各地区年平均风速均显著减小:在600和900 m.华北、西北、华中地区年平均风速呈增加趋势,东北地区年平均风速呈减小趋势,但均未通过显著性水平检验;各高度年平均风速空间分布均为东北地区较大,尤其大兴安岭和东北平原地带;从沿海到内陆,由东至西风速逐渐减小;在300 m.全国年平均风速以减小趋势为主;在600 m,全国大部分地区年平均风速呈增加趋势,尤其是中部、西北和华东沿海地区;在900 m高度,全国年平均风速变化趋势呈现由边界向内部的包围态势,中心地区呈增加趋势,边界地区均呈减小趋势,但是通过显著性水平检验的地区不多。     

Spatiotemporal patterns of drought at various time scales in Shandong Province of Eastern China

The temporal variations and spatial patterns of drought in Shandong Province of Eastern China were investigated by calculating the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) at 1-, 3-, 6-, 12-, and 24-month time scales. Monthly precipitation and air temperature time series during the period 1960–2012 were collected at 23 meteorological stations uniformly distributed over the region. The non-parametric Mann-Kendall test was used to explore the temporal trends of precipitation, air temperature, and the SPEI drought index. S-mode principal component analysis (PCA) was applied to identify the spatial patterns of drought. The results showed that an insignificant decreasing trend in annual total precipitation was detected at most stations, a significant increase of annual average air temperature occurred at all the 23 stations, and a significant decreasing trend in the SPEI was mainly detected at the coastal stations for all the time scales. The frequency of occurrence of extreme and severe drought at different time scales generally increased with decades; higher frequency and larger affected area of extreme and severe droughts occurred as the time scale increased, especially for the northwest of Shandong Province and Jiaodong peninsular. The spatial pattern of drought for SPEI-1 contains three regions: eastern Jiaodong Peninsular and northwestern and southern Shandong. As the time scale increased to 3, 6, and 12 months, the order of the three regions was transformed into another as northwestern Shandong, eastern Jiaodong Peninsular, and southern Shandong. For SPEI-24, the location identified by REOF1 was slightly shifted from northwestern Shandong to western Shandong, and REOF2 and REOF3 identified another two weak patterns in the south edge and north edge of Jiaodong Peninsular, respectively. The potential causes of drought and the impact of drought on agriculture in the study area have also been discussed. The temporal variations and spatial patterns of drought obtained in this study provide valuable information for water resources planning and drought disaster prevention and mitigation in Eastern China.