洞庭湖近30a水位时空演变特征及驱动因素分析

洞庭湖地处北亚热带季风湿润气候区,水情时空变化尤为明显.为了探明洞庭湖水位时空演变特征,以洞庭湖6个水位站(城陵矶、鹿角、营田、杨柳潭、南咀、小河咀)、出入湖流量("三口"总入湖流量、"四水"总入湖流量、城陵矶出湖流量)和长江干流流量(宜昌、螺山)等1985-2014年逐日数据为基础,通过构建泰森多边形计算湖泊水位,运用Morlet小波分析、层次聚类分析和地统计理论研究湖泊水位的周期性变化规律及空间分布格局和自相关性.研究结果表明:洞庭湖水位变化具有典型的季节性,且年际变化具有28和22 a的多时间尺度特征;水位空间分布格局呈现出小河咀、南咀、杨柳潭(Group 1)以及城陵矶、鹿角、营田(Group 2)两种聚类,且在不同水文季节的空间自相关性依次表现为丰水期退水期涨水期枯水期.通过建立两类水位在不同水文季节与径流量的多元逐步回归模型揭示了洞庭湖水位时空演变的驱动因素,其中Group 1水位演变主要受长江干流水文情势的影响,Group 2水位演变由出入湖径流量和长江干流径流量共同作用,并随着不同水文季节江湖关系的改变以及湖泊自身水力联系的变化而变化.研究结果对于科学认识洞庭湖水位的时空演变规律以及湖泊生态系统保护和水资源的规划、管理与调控具有重要意义.     

塔里木盆地南缘8.5 ka以来的黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制

黄土岩石磁学参数是古气候研究中的重要指标,其中磁化率应用最为广泛,并在黄土高原地区取得重大进展,其受控于成壤作用的变化机制也被普遍接受.然而在黄土高原外缘的新疆地区,磁化率的变化机制仍不明确,导致磁化率的古气候意义在该区存在较大争议.本文选取塔里木盆地南缘具有精确年代控制的典型黄土剖面（羊场剖面）开展岩石磁学和高分辨率磁化率研究,利用交叉小波分析方法并结合剖面粒度、矿物及元素特征对该地区磁化率变化机制进行初步探讨.结果显示,羊场剖面的岩石磁学性质主要由粗颗粒软磁性矿物所控制,同时也表现出一定的顺磁性特征.根据载磁矿物和磁化率变化特征可将剖面进一步划分为两个阶段：阶段Ⅰ（8.5~2.5 ka）,载磁矿物以亚铁磁性的磁铁矿为主,磁化率值整体较高;阶段Ⅱ（2.5~0.2 ka）,亚铁磁性矿物依然占据主导地位,但硬磁性矿物和以黄铁矿为代表的顺磁性矿物相对增多,磁化率值显著降低.相关性研究和交叉小波分析表明：阶段Ⅰ磁化率与粗颗粒组分的变化具有一致性,符合"风速论"模式;阶段Ⅱ磁化率不仅与粗颗粒组分具有明显的正相关关系,而且与指示成壤作用强度的频率磁化率百分含量呈现出显著的负相关关系,暗示了阶段Ⅱ的磁化率变化可能受到"风速论"和"还原性成壤"模式的共同影响.本文拓宽了对新疆地区黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制的深入理解,也为利用磁化率恢复新疆及中亚地区全新世以来的古气候变化历史提供了新的线索.     

北极涛动对河南省冷暖变化的可能影响

利用Morlet小波对时间序列进行连续小波变换,采用交叉小波变换方法,分析河南省近55年温度与北极涛动指数之间的关系.结果表明,河南温度距平以及北极涛动指数序列中都存在着不同时间尺度的周期分量,并且各周期分量的强度不同,同时研究了河南温度距平与北极涛动指数之间2～4、8、16以及20～40年周期尺度的相关振荡及各尺度上的时频特征.     

1979—2018年江淮气旋时空分布特征

利用MICAPS地面观测资料和中央气象台历史天气图资料,对1979—2018年的585个江淮气旋进行了时空分布特征的研究,发现江淮气旋的发生次数年变化有长、中、短多周期共存,月分布在4—6月（暖季）最多,10—12月（冷季）最少;江淮气旋发生的最集中区域为鄱阳湖盆地和洞庭湖盆地,其次在淮河上游和大别山东北侧,空间分布大值区随环流的季节变化出现一定的南北偏移。利用ERA-Interim月平均再分析资料分析冷、暖季天气背景发现,暖季孟加拉湾存在深厚南支槽,低空西南急流输送暖湿气流,使水汽通量在江淮流域及上游辐合;江淮流域处于暖季锋生正值中心,且位于高空急流入口区右侧,有利于暖季江淮气旋生成。冷季仅在700 hPa的孟加拉湾北侧有浅槽,850 hPa为高压脊,江淮地区为冷平流控制,低空急流不明显,对水汽的输送弱;江淮流域锋生正值区不连续且上游为锋消区,高空急流轴偏南,气象条件不利于江淮气旋生成。从动力和水汽条件上,暖季均比冷季更有利于江淮气旋的发生。     

景德镇市近50年降水的小波变化特征

利用Morlet连续小波变换,分析了景德镇市1953～2002年共50a年降水的多时间尺度变化特征,并利用Yamamoto检验法对突变点进行了真假性检验。结果显示,景德镇市年降水变化包含了多个不同时间尺度的周期变化和演变特征,目前及今后2～3a内景德镇市年降水呈偏少的趋势;小波变换系数的零点不一定就是突变点,景德镇市年降水小波变化17a时间尺度的突变点发生在1958年和1992年。     

我国九大气候区降水特性及其物理成因的研究Ⅱ——我国各区降水与环流因子的关系

利用ECMWF的格点风和位势高度场资料，对1998年夏季热带内外地区大气低频振荡特征进行了分析研究。结果表明，亚洲季风区的季节内振荡非常显著。850hPa季节内振荡纬向风的经向传播揭示出南海地区的西风振荡受南北两支西风的共同影响。与长江流域特大洪涝密切相关的大气环流系统(乌拉尔阻高和西太平洋副高)对季节内振荡有较强的响应。在欧亚范围，持续性异常环流十分活跃，大气低频波的活动与环流持续异常的形成有密切的联系，季节内振荡是高低纬环流持续异常同时发生的纽带。其低频(30—60d)遥相关型的分布同江淮洪涝年的波列结构相类似。     

一种改进的小波阈值去噪方法

利用D.L.Donoho和I.M.Johnstone提出的小波阈值去噪方法,构造了一个新的阈值函数。与传统的硬、软阈值函数相比,该阈值函数克服了硬阈值函数不连续的缺点,且同软阈值函数一样具有连续性,便于进行各种数学处理;同时还克服了软阈值函数中估计小波系数与分解小波系数之间存在着恒定偏差的缺陷,它具有硬、软阈值函数不可比拟的灵活性。仿真结果表明,新的阈值函数的去噪效果有效抑制了在信号奇异点附近产生的Pseudo-Gibbs现象,无论是在视觉效果上,还是在信噪比增益上均优于传统的硬、软阈值方法。     

海道测量中测线定位数据处理的三种模型

为了对海道测量中测线定位精度进行评估,以及为补偿测线系统误差的需要,提出了实测定位折线模型,同时在利用小波降噪算法求得拟合航迹线的基础上,提出了拟合定位测线的概念,针对测线的不同形态给出了拟合测线的另外两种模型,即拟合直线和拟合折线。仿真实验表明:提出的三种测线模型均满足1:2 000以下比例尺测图要求;在满足定位精度和测线正横水深梯度不超限的约束条件下,可以用拟合测线代替原始测线进行数据的后处理;三种测线模型对系统误差不存在"淹没效应";拟合折线可以方便地减弱测线内受方向、船速等系统误差的影响。     

基于小波分析辅助GPS-IR反演土壤湿度研究

GPS-IR是一种基于卫星反射信号的新的遥感技术,利用SNR观测值中的卫星反射信号可实现土壤湿度的反演。针对卫星反射信号分离问题,提出一种基于小波分析的卫星反射信号分离新方法。实验表明,采用小波分析能够针对不同卫星的信噪比观测值作出相应变化,有效分离卫星直射信号,获取更加准确的卫星反射信号;采用线性回归模型能够很好地表示相对延迟相位与土壤湿度之间的相关性,通过小波分析获取的结果相对于低阶多项式结果有明显提高。