基于EOF和小波分析的福建近40年旱涝时空变化特征研究

采用经验正交函数分解（EOF）、快速富里叶变换（FFT）、连续（CWT）和正交小波变换（OWT），对近41a来福建省25个代表站不同雨季旱涝指数（Z指数）序列进行了分析。结果表明：（1）福建旱涝在1965—1975年及1990年代具有显著的2-3a周期；（2）在1980年代中期以后南北反向变化具有显著的1a和3-4a周期；（3）中西部与其它区域的反向变化，在1985—1998年间有显著的1-2a周期，在1980年代以后9-13a周期较强；（4）近40年来有干旱趋势，南部（东部）比北部（西部）明显，其中1990年代这种趋势显著。（5）1960年代和1980年代相对湿润，而1970年代和1990年代则相对干旱。     

近50a来洮河流域气候变化和干旱演变过程

利用洮河上游碌曲、中游岷县和下游临洮3站降水和气温观测资料,结合中游和下游2个水电站年径流量资料,分析近50 a来洮河流域气候及干旱变化特征。结果表明:近50 a洮河流域年平均气温整体呈现显著上升趋势,尤其在1997年前后明显升温,上游碌曲增幅最大,中游岷县、下游临洮增幅明显偏低,3站气温倾向率分别为0.43、0.15、0.14℃·(10 a)~(-1),且在1990年代中期以后发生突变;年降水量整体呈缓慢减少趋势,但1990年代中期以后有微弱增加,与年径流量变化基本一致;干旱指数显示,近41 a洮河流域大多数年份无旱,仅个别年份出现干旱,且程度较轻,下游地区干旱相对较重。     

基于标准化降水指数的近51a山东临沂市旱涝时空特征

基于1961—2011年临沂市10个气象观测站的逐月降水数据,采用标准化降水指数（SPI）,分析了临沂市旱涝时空分布特征。结果表明：临沂市旱涝变化具有阶段性特征,1960年代初中期和1970年代初中期,雨涝频繁;1960年代中后期和1970年代中后期及整个1980年代,干旱频繁;1990年代到21世纪初早期旱涝交替发生,2003年以后以雨涝为主。冬春季干旱呈弱的减轻趋势,秋旱呈弱加剧趋势,夏季旱涝变化趋势不明显。北部山区、西部丘陵、南部平原的旱涝变化总体上具有相对一致的趋势,但在1960年代中期、1980年代中期、21世纪初早期西部丘陵的旱涝变化幅度较其他2个区域要大。全市旱涝变率在21世纪初早期最大,1970年代中后期最小,3个区域的变率总体上表现出与全市大致相同的趋势,2004年以后南部平原旱涝变率持续增大。     

近500a福建汛期旱涝变化特征

用FFT、连续和正交小波变换分析了近500a福建汛期旱涝的变化特征：结果表明：1)福建旱涝等级有2～3a和10a左右的显著周期，但其他显著周期有空间和时间差异；2)近500a福建可以分为3个大的相对干湿期，即干—湿—干阶段，目前处在干旱阶段?从百年变化尺度看，闽北可分为6个干湿阶段，目前已开始向湿润期转换，而闽东和闽南则可分为5个干湿阶段，目前尚处在干旱期。从年代际尺度上看，近百年闽北、闽东和闽南都可以分为4个主要的干湿阶段，闽北目前处在湿润期，闽东和闽南也已进入了湿润期；3)闽北从16世纪末开始到20世纪前期旱涝等级有弱的增加(变干)趋势，而20世纪则有减小(变湿)趋势，闽东20世纪以前有弱的减小(变湿)趋势，20世纪前期明显增大(变干)，闽南则无明显趋势。福建3个区域旱涝等级的年际变化的方差贡献皆达到80％以上，而年代际变化的方差贡献占不到15％，百年尺度变化占5％以下。     

近47a华南前汛期旱涝特征

采用华南61站47a（1958-2004年）前汛期（4-6月）逐日降水资料,利用统计方法对华南前汛期的旱涝特征进行了研究。结果表明：47a来华南有12个涝年和12个旱年发生,较严重的旱涝年主要发生在20世纪50年代末至70年代中期以及90年代以后;前汛期旱涝变化以2～4a的年际尺度周期最为显著;4、5月旱涝的年代际变化特征较为一致,而5月与6月在年代际尺度上具有一定的反位相变化特征;地理分布上,可将华南地区前汛期降水分为5个旱涝异常气候区。近47a来桂南、粤西和东南沿海地区呈现旱—涝—旱的变化特征,而桂北区由旱转涝趋于雨涝的趋势明显,东北部山区由涝转旱趋于干旱的趋势明显。     

吉林省夏季降水时空变化特征研究

根据吉林省46个气象站1961-2010年夏季6-8月降水资料,采用线性趋势估计、旋转经验正交函数(REOF)等方法,对吉林省夏季降水的空间分布结构和长期变化特征进行了分析.得到如下结论:(1)近50 a吉林省夏季降水整体有减少的趋势,但未能通过显著性检验;从1980s初期开始,夏季极端旱涝事件发生频率有增大趋势,旱涝交替变化更加频繁;在降水异常的背景下吉林省大部分地方的暴雨发生频率呈增多趋势;(2)采用REOF客观的数学方法得到吉林省夏季降水的3个气候分区,即西北部平原区、中南部区和东部山区,这3个分区较好地反映了夏季降水的地域差异分布特征;(3)吉林省3个降水气候区分别呈现不同的降水趋势变化,西北部平原区降水趋势减少导致干旱发生概率增大,中南部区降水趋势增加导致洪涝发生概率增大,东部山区降水稳定少变.     

基于降水数据的云南省近61年旱涝特性研究

选择标准化降水指数(SPI)刻画旱涝特征,基于云南省1954—2014年间32个气象站点逐月降水量资料,采用经验正交函数(EOF)方法、径向基函数(RBF)空间插值法、小波分析法,分析了近61年来云南省SPI序列、旱涝情态的时间特征和空间格局。结果表明:近61年来,云南省整体呈现干旱趋势(SPI变率为-0.009 1),SPI序列在2000年之后变化更加剧烈、速率加快。旱涝等级时间序列中,偏涝至偏旱年份占88.52%,大旱占4.92%,重旱和大涝均占3.28%,且自2003年以后,发生干旱的次数和强度明显增加。旱灾易发区主要分布于2个片区:景洪-思茅-元江站片区,以及沾益站东北地区;洪涝易发区主要分布于3个片区:临沧-大理-华坪沿线的西部片区,昭通站北部区域,及云南省东南部片区。干旱与洪涝事件发生的频率具有较好的对应性,但干旱事件发生的频率要略高于洪涝事件。EOF分析的第一个模态表明云南省整体呈现一致性的变涝或变旱特征,可能受到大尺度气候特征影响,第二模态可能受到地形因素的控制,第三模态可能与季风、大气环流等多种因素的影响有关;相应的时间系数也印证了云南省整体具有干旱趋势。SPI序列存在准2 a、准6 a、准8 a、准18 a、准28 a的周期性特征,且以准28 a为主周期。      

基于近似熵的中国西北地区干旱的非线性特征

从气候系统的复杂性角度出发,基于经验正交函数和近似熵方法,采用SPEI干旱指数,探讨1962-2017年中国西北地区干旱的时空分布特征及其非线性特征。结果表明:(1)1962-2017年中国西北地区SPEI的EOF第一模态空间分布呈"全区一致"型,第二模态空间分布呈"东正西负"型,结合第二模态时间系数,说明西北地区西部较年代际转折之前变得湿润,而东部较年代际转折之前有变干趋势,转折点约在1980年,且干旱存在2~3 a的周期特征;(2)中国西北地区20世纪80年代初转折后的干旱复杂度整体比转折前有所增大,可预测性降低,秋、冬季的复杂度大于春、夏季,其中冬季最大,夏季最小。     

基于SPEI指数的西北地区春旱时空分布特征

利用西北地区128个气象台站1961~2010年的气温和降水数据,计算了标准化降水蒸散指数(SPEI),并结合气候统计分析和小波分析方法,探讨了西北地区春旱的时空分布特征。结果表明:(1)西北地区春旱程度重、次数多的地区位于新疆吐鲁番盆地、塔里木盆地、青海柴达木盆地和甘肃陇南地区,程度轻、次数少的地区位于新疆天山以北的东部地区;(2)区域平均状况下,春旱强度以0.259/10 a的速率显著增强,中旱发生频次以0.033次/10 a的速率显著增加。1980年代春旱强度和总频次降至最弱(少),2000年代又增至最强(多)。不同省份内近50 a春旱也普遍呈显著增强趋势;(3)春旱发生频次具有3 a、9 a以及25 a以上尺度的周期波动特征,其中3 a尺度通过红噪声显著性检验,周期信号最可靠。由此可见,西北地区春季干旱具有明显的时空变化规律。     

基于DI指数的佛山市气象干旱变化趋势分析

该文根据逐日气象干旱指数DI指数统计佛山1959—2017年气象干旱日数,采用"二项式系数加权平均法"进行趋势分析,结合M-K检验和小波分析等方法分析气候突变和周期变化,对佛山市59 a的气象干旱日数变化趋势进行分析研究。结果表明:近59 a佛山年气象干旱日数总体呈减少的趋势,2015年以后年气象干旱日数呈显著减少的趋势,2010—2011年是气象干旱日数突变减少的开始时段;年气象干旱日数存在着3 a、7 a及20 a的周期时间尺度,准3 a的短周期存在于1980年前,准7 a的周期出现在1980年后,20 a的周期有着最强的振荡,是年气象干旱日数变化的首要主周期。     

地形辐合线与华北平原雾空间分布的关系*

使用京津冀冬半年地面气象站雾的常规观测和自动站风的观测资料进行统计分析,得出太行山地形辐合线位置与华北平原雾的空间分布有一定对应关系,即：冬半年(10-2月)华北平原年平均雾日多发区对应地形辐合线的位置；以2013年1月21-22日华北平原雾为例,辐合线附近的能见度相对较低,即辐合线附近雾的浓度较强。为加强对雾天气的成因认识,提高雾天气的预报能力,在科学规划雾天气监测网时应充分考虑地形的影响(如地形辐合线的位置)。     

Sulfur (32S, 33S, 34S, 36S) and oxygen (16O,17O,18O) isotopic ratios of primary sulfate produced from combustion processes

The recent discovery of an anomalous enrichment in ¹⁷O isotope in atmospheric sulfate has opened a new way to investigate the oxidation pathways of sulfur in the atmosphere. From laboratory investigations, it has been suggested that the wet oxidation of sulfur in rain droplets was responsible for the excess ¹⁷O. In order to confirm this theory, sulfur and oxygen isotope ratios of different primary sulfates produced during fossil fuel combustion have been investigated and are reported. None of these samples exhibits any anomalous oxygen or sulfur isotopic content, as compared to urban sulfate aerosols. These results, in agreement with the laboratory investigations, reinforce the idea of an aqueous origin for the oxygen-17 anomaly found in tropospheric sulfates.     

新疆北部暖季短时强降水的时空分布特征

基于2013—2019年暖季新疆北部518个自动站逐时降水资料,运用常规统计、归一化及其偏离程度、降水集中度(PCD)和集中期(PCP)等方法,研究该区短时强降水(Flash Heavy Rain,FHR)时空分布和统计特征。结果表明:(1)近7 a新疆北部FHR发生频次年变化大,2016年最多,2014年最少,前者是后者的3.9倍。(2)FHR集中发生在6—7月,6月下旬为峰值,且日变化呈明显的单峰型,峰值主要在17:00—19:00。(3)FHR发生频次集中在山脉的迎风坡和喇叭口地形附近。(4)FHR PCD呈现由南向北、由西向东逐渐集中,阿勒泰地区最集中;PCP自伊犁河谷至天山北坡,从克拉玛依向西、向北逐渐推迟,阿勒泰地区最晚。(5)PCD伊犁河谷、天山北坡年变化呈增大的趋势,其它区域呈减小的趋势。PCP阿勒泰地区、博州、天山北坡年变化呈增大趋势,其它区域呈减小的趋势。     

运城盆地秋冬季PM2.5传输特征和源区分析

利用2017-2019年空气质量监测数据，采用HYSPLIT后向轨迹模式、聚类分析、潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT），对运城市秋冬季大气PM2.5传输路径、对应重污染的天气形势和潜在源区进行分析。结果表明：（1）运城近地层盛行偏东风时污染频率高，弱的偏东风和西南风时，污染物浓度较大。秋冬季PM2.5后向轨迹西北方向最多达53.53%，偏东方向最少为11.25%，偏西方向和西南方向介于两者之间，分别为16.61%和12.06%。（2）不同轨迹对应天气形势不同，西北和偏西轨迹下，500 hPa高度场上为两槽一脊或偏西气流，700～850 hPa受脊前西北气流影响，地面为高压前底部型或均压场型；西南轨迹下，500 hPa高度场上为偏西气流，700～850 hPa运城处于槽前西南气流，地面气压场为高压前底部（底部）或均压场。（3）运城PM2.5潜在源区主要位于陕西南部、四川东部和新疆东南、甘肃的东南部等地区，说明影响运城秋冬季PM2.5的浓度除了来自汾渭平原西南部的颗粒物区域输送，来自西北方向新疆、甘肃的远距离颗粒物传输也是重要来源。