1953—2014年丽水日照时数周期演变规律

利用丽水市1953—2014年逐月日照资料,采用趋势分析方法对年代际、年际和季节日照时数变化趋势进行分析,利用Morlet小波分析和多窗口谱 (Multi Taper Method) 研究日照时数的周期特征,并重建显著周期信号,分析日照时数不同时间尺度显著周期的演变规律。结果表明：丽水日照时数呈极显著下降趋势,每10 a减少35%。夏季日照时数最多,且减少趋势最明显,其次是秋季。Morlet小波和多窗口谱分析结果均显示：年代际尺度准12 a周期最为显著,年际尺度6 a和2～4 a周期也较明显。最显著的准12 a周期信号,其振幅随时间变化具有3个明显的缓变包络。     

近50年新疆温度降水配置演变及其尺度特征

用小波多分辨分析方法研究近20年新疆出现的高温多雨型气候的时间尺度特征及其演变趋势。新疆近55年温度和降水的小波功率谱分析显示,二者在年际尺度上都有2—4和6—8 a的显著周期分量,在年代际尺度上有准16 a周期;但它们的时间演变和时间平均谱都存在差异,导致温度和降水配置演变比较复杂,呈现非平稳性。正交小波分解证实,温度和降水年际变化的高频部分具有显著的负相关,除个别几年外几乎都是高温少雨或低温多雨配置;在年际变化的低频部分,即6—8 a尺度部分,高温少雨/低温多雨及高温多雨/低温少雨配置交替出现,55a平均而言二者相关性不显著。在年代际以上尺度,二者的能量主要集中在约50 a以上尺度部分,16—32 a尺度部分方差贡献很小。在降水和温度时间序列中去除趋势后发现,50 a以上尺度部分具有稳定的高温多雨/低温少雨配置。因此,近20年新疆高温多雨型气候的出现主要是二者50—60 a尺度成分的正位相和线性增加趋势部分叠加形成的,其中降水主要是年代际尺度成分的贡献,温度主要是线性增暖趋势即全球变暖的影响结果。     

丽水汛期降水多时间尺度演变特征

根据1953—2008年丽水汛期逐月降水量资料,在利用趋势分析和Morlet连续小波变化对汛期降水时频变化特征进行分析的基础上,利用功率谱及Mann-Kendall检验等方法对丽水汛期降水的周期性特征及突变性进行检验。结果表明:20世纪90年代前,汛期旱涝交替周期为16～20a,90年代后,交替周期缩短为4～6a。近56a来,丽水汛期总降水量呈下降趋势,5月和9月降水量减少较显著,但夏季降水量则有所增加,其中以8月最为明显;丽水汛期降水量存在不同尺度的周期分量,并且各周期强度有所不同,其中5a和18a的周期振荡通过功率谱检验。Mann-Kendall检验显示丽水汛期降水在20世纪80年代减少最为显著,1962年是降水减少的突变点。     

克拉玛依市高温日的气候特征及变化

整理了克拉玛依市1960—2009年高温日数资料,用线性趋势分析、最大熵谱等方法,分析克拉玛依市高温日数的气候变化特征。结果表明：克拉玛依市高温日90%以上集中在6—8月,强高温和极端高温日数仅出现在6—8月;持续高温日≥7 d的高温期,平均每年发生一次;年高温初日50a变化呈线性递减趋势,年高温终日50a变化呈线性递增趋势;高温日数的年代际和年际变化都比较大,特别是90年代中后期,克拉玛依市高温日数明显增多,且强度有所增强。     

河南省气候变化与北极涛动的多时间尺度相关

将交叉谱与小波变换方法相结合,采用交叉小波分析方法,分析了冬、夏季北极涛动指数距平(ΔIAO)、河南省降水距平(ΔR)和气温距平(ΔT)序列的时频结构及其联合统计特征,讨论了近55年来河南省气候变化与北极涛动之间的多时间尺度相关。结果表明:冬、夏季ΔIAO、ΔR和ΔT都存在准2年、4年、6~8年和11~22年左右的周期信号。冬季ΔR与ΔIAO之间的显著相关表现在准2年和14~22年尺度共振周期上,年代际尺度正相关振荡的凝聚性最强且为全时域分布;冬季ΔT与ΔIAO的显著正相关表现在2~4年和6~10年尺度共振周期上,时域中相关振荡存在局部化特征;年代际尺度上ΔR与ΔIAO的相关显著性高于ΔT与ΔIAO的相关而年际尺度上ΔT与ΔIAO的相关比ΔR与ΔIAO的相关更显著,表明冬季AO对河南省降水和气温变化的影响机制不同。夏季ΔR与ΔIAO之间的显著相关表现在准2年、4~6年、6~8年和16年左右尺度共振周期上,以6~8年尺度正相关振荡凝聚性最强;夏季ΔT与ΔIAO的相关显著性较低,仅在年际尺度周期上局部时域中有所表现;夏季AO主要通过影响东亚季风强度对河南省降水和气温变化产生间接影响。     

克拉玛依市高温日的气候特征分析

根据克拉玛依市1960—2009年高温日数资料,用线性趋势分析、最大熵谱等方法,分析高温日数的气候变化特征。结果表明:克拉玛依市高温日90%以上集中在6—8月,强高温和极端高温日数仅出现在6—8月;持续高温日≥7 d的高温期,平均每年发生一次;年高温初日50 a变化呈线性提早趋势,年高温终日50 a变化呈线性推迟趋势;高温日数的年代际和年际变化都比较大,特别是20世纪90年代中后期,克拉玛依市高温日数明显增多,且强度有所增强。     

1953-2010年浙西南山区降水与旱涝变化特征

根据1953-2010年浙西南山区逐月降水资料,在对不同时间尺度降水进行气候分析的基础上,利用降水距平百分率研究年、季和月尺度上旱涝分布特征,并通过Morlet连续小波变化探讨旱涝演变趋势。结果表明：近58 a来,浙西南山区降水量和雨日均呈下降趋势,且雨日减少幅度较明显,约每10 a减少3.39 d。其中降水量以8月增多最显著,5月下降最明显;雨日则以5月和12月的减少最为突出。用Morlet小波分析得出旱涝存在不同尺度的周期分量,并且各周期强度有所不同,其中以4-8 a周期和16-20 a周期最为强烈,2010年后浙西南山区旱涝将向偏涝方向发展。年际尺度上,浙西南山区旱涝主要表现为轻旱和轻涝;季和月尺度上,以8-12月旱涝发生最为频繁,其中干旱概率多于洪涝,但洪涝强度大于干旱。     

茂名市1972—2017年高温日数的气候变化特征

基于茂名国家气象观测站1972—2017年逐日最高气温资料和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料,分析茂名市高温日数的变化特征及原因。结果表明:茂名市高温日数有明显的年际和年代际变化特征,20世纪80年代后期至今高温日数有明显增加的趋势,具有5 a、准13 a和23 a的周期变化;高温日数7月最多,5月最少;高温过程持续时间以1~2 d为主且强度偏弱;高温天气与副热带高压密切相关,当副热带高压西伸脊点偏西时,茂名高温日数将明显偏多,高温日数与当年副热带高压强度、面积指数均呈显著正相关,与当年西太平洋副热带高压西伸脊点指数呈显著负相关,从相关性来看,副热带高压面积指数对高温影响更为显著。     

近35a湖南夏季高温日数时空变化特征分析

该文针对近年来人们普遍关心的高温热浪极端天气气候事件问题,利用湖南省1979—2013年的全省各县(市)95个地面气象观测站点逐日最高气温资料来研究湖南省单站高温日数时空变化特征,研究指出:湖南省高温天气日数空间分布特征呈现"东多西少";且存在2个高温多发区;高温天气的年发生日数空间差异很大,与地形密切相关。高温日数演变过程中存在着4类尺度的周期变化规律。同时不同的年代际也表现出不同的强度和范围,尤以21世纪的变化最为明显。此外,湖南高温也存在明显的年际和年代际变化,在20世纪80年代之前,年高温日总次数呈小幅减少的趋势,而在21世纪后,年高温日总次数表现出显著增加趋势。     

1958—2013年永兴岛降水气候特征分析

该文利用永兴岛1958—2013年降水资料,对其年降水量的年代和年代际变化特征、突变情况和周期特征进行气候分析,结果表明,永兴岛年降水的年际和年代际变化特征明显,经历过多个偏少和偏多年;其降水分配不均,主要集中在6—11月,以9月份最甚;初步认为其年降水的突变时间在1984年;其年降水周期主要有2~4 a和5~6 a,且近期处于降水周期特征不显著的偏少年份。     

用小波分析方法诊断鄂尔多斯市降水周期变化

利用1971—2008年鄂尔多斯市降水资料,使用Morlet小波分析方法分析了多雨区和少雨区降水的年际和年代际变化特征。结果表明:在年际尺度上,多雨区年降水有明显的14a和6a左右的变化周期,多雨区夏季降水有明显的15a和8a左右的变化周期;少雨区年降水有明显的14a和5a左右的变化周期,少雨区夏季降水有明显的12~15a和6a左右的变化周期;年代际变化尺度上,近38a鄂尔多斯市多雨区和少雨区夏季平均降水总量没有明显的变化特征。     

西伯利亚高压特征指数及其变率分析

使用1948-2005年的NCEP/NCAR再分析月平均资料,根据海平面气压场的演变特征定义了西伯利亚高压面积、中心强度、中心经度和中心纬度4个特征指数,通过分析西伯利亚高压的特征指数,揭示了西伯利亚高压的变化特征.结果表明:1948-2005年,西伯利亚高压具有明显的年际变化和年代际变化.在年代际尺度上,西伯利亚高压表现出随时间变化先减弱、缩小,后又振荡增强、加大的趋势.西伯利亚高压的位置变化趋势是先西撤、后东进,1999年后又西撤.另外,西伯利亚高压是随时间向南推进的.西伯利亚高压各指数异常变率存在不同的变化周期.西伯利亚高压面积和中心强度距平指数存在周期为24 a和14 a左右的年代际振荡和周期分别为8 a左右和4～6 a的年际振荡;中心经度和纬度距平指数都存在周期为准30 a及12～14 a左右的年代际振荡,同时还存在周期为8 a和3～6 a的显著年际变化.     

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。     

贵州西部汛期降水特征及环流形势分析

利用贵州西部6个代表测站1961—2007-05-09的逐月降水量资料,对贵州西部汛期降水的时间变化特征进行了诊断分析,采用滑动t-检验法和Yam amoto法对贵州西部汛期降水进行突变检测;用Morlet小波分析了汛期降水的多时间尺度的变化特征。结果表明:近50 a来贵州西部汛期降水呈下降趋势,存在着明显的年际、年代际变化特征;汛期降水在2002年附近发生了突变;在年代际尺度上存在显著的16 a周期振荡,年际尺度上有一个9 a和5 a的周期振荡较为显著。     

1644—1911年广东省旱涝多时间尺度变化特征及影响因子分析

建立清代1644—1911年广东的旱涝指数序列,采用滑动t检验、完备总体经验模态函数分析了清代广东旱涝的突变特征和多时间尺度周期性特征。结果表明,清代广东旱涝指数整体较平稳,呈现先明显增加后减少、后略微增加的趋势。旱涝指数序列具有多个跃变点,且有年际尺度4.2 a和7.8 a,年代际尺度11.6 a、15.2 a、36.5 a和70.1 a,世纪尺度130.3 a左右的周期。发现广东旱涝有多个周期与太阳黑子相对数序列及东亚季风指数序列周期接近,故用交叉小波分析发现广东旱涝指数序列与太阳黑子相对数序列在0~6 a、7~8 a和11~16 a等多个时间尺度具有强凝聚性共振周期,与东亚夏季风指数序列在4~8 a和25~45 a等多个时间尺度具有强凝聚性共振周期。      

1961~2016年四川盆地夏季高温热浪变化特征分析

利用27个测站逐日最高气温资料,对1961~2016年四川盆地夏季高温热浪的时空演变特征进行研究。结果表明:(1)四川盆地高温热浪频次、强度和持续时间均呈增加趋势,其中热浪强度的增加趋势最为显著。三者都经历了先较弱增加后明显减少再明显增加的年代际变化过程。20世纪80年代是热浪低发期,2010~2016年为明显高发期。(2)盆地高温热浪气候平均空间分布大致呈东南多(强)西北少(弱),空间差异显著,多发区主要集中在重庆西南部一带。三项指标除盆地东南边缘小部分为减少趋势外,基本呈增加趋势,增幅大值带均沿重庆北部至四川南部呈东北-西南走向。相比而言,盆地西部增加趋势比盆地东部更加显著。(3)盆地高温热浪频次、强度和持续时间均存在显著的年际变化周期,且具有较为一致的2年周期。相关分析表明,三者均与西太平洋副高脊线和北界位置存在显著的正相关。      

东亚夏季风强度的多尺度统计预测模型

东亚夏季风强度的变化与中国雨带和旱涝分布密切相关。为了做好东亚夏季风强度的短期气候预测,采用小波分析、Lanczos滤波器、交叉检验等方法,研究了东亚夏季风强度的多尺度变化特征,在年际与年代际尺度上分别寻找了它在前冬海温场、200 hPa纬向风场上的前兆信号,并利用最优子集回归建立了东亚夏季风强度的多尺度统计物理预测模型。结果表明:东亚夏季风强度存在准4年、准13年和准43年的周期振荡。年际尺度上,前冬赤道东太平洋(10°N~10°S,160°W~80°W)海温与东亚夏季风强度有最强的显著负相关,且它与东亚夏季风强度在200 hPa纬向风场上的前兆信号有较强的负相关;年代际尺度上,南半球60°S与35°S附近200 hPa纬向风之差与东亚夏季风强度有最强的显著正相关,且它与东亚夏季风强度在热带印度洋、低纬度东南太平洋、低纬度南大西洋的海温及亚洲副热带200 hPa纬向风等前兆信号有强的正相关。通过探讨这两个前兆因子对东亚夏季风强度的预测意义,揭示了他们影响东亚夏季风强度年际和年代际变化的可能物理过程。所建立的东亚夏季风强度多尺度最优子集回归预测模型,不仅对东亚夏季风强度的年际变化具有较好的预测能力,而且对异常极值年份也具有一定的预测能力。     

Interdecadal variability of the large-scale extreme hot event frequency over the middle and lower reaches of the Yangtze River basin and its related atmospheric patterns

本文研究了长江中下游夏季大范围极端高温事件的年代际变化及其与大气环流的联系。结果表明,从1960-2013年长江中下游极端高温事件呈现出多-少-多的年代际变化特征,两次显著的年代际突变分别发生在20世纪70年代初和21世纪初。欧亚大陆高层的遥相关模态与极端高温事件在年代际尺度上存在密切联系。该遥相关模态可以通过影响东亚地区上空高层西风急流的强弱,进一步影响长江中下游地区局地的辐合辐散、垂直运动和云量的变化,从而对长江中下游地区极端高温事件产生影响。利用近百年的气温和大气环流资料也表明在更长时间尺度上该欧亚大陆高层的遥相关模态与极端高温事件的关系也是显著的。     

1958-2012年来河北汛期暴雨气候变化特征分析

应用1958-2012年河北21个基准站和基本站逐日降水观测资料,分析了河北汛期暴雨的气候分布特征、年际、年代际变化以及趋势变化特征。结果表明,汛期暴雨分布呈现东部、南部多,向西北部递减的特征。最大暴雨量中心在河北东部、燕山南麓的唐山、秦皇岛地区。从年际和年代际尺度分析,暴雨量、频次、强度都存在2-3 a的年际变化周期信号,暴雨量和频次在20世纪80年代以后存在15-20 a的年代际周期信号。汛期暴雨量、暴雨频次时间序列整体呈现下降趋势,特别是21世纪以来,河北暴雨量和暴雨频次下降趋势更为明显,暴雨强度在近50 a变化幅度不大。在空间分布上,暴雨量、暴雨频次和暴雨强度三个特征量在年代际变化中整体都呈现东退南缩的特征。从趋势分析看来,大部分站点汛期暴雨量、频次、强度都呈现下降趋势。