Long-term trend analysis using discrete wavelet components of annual precipitations measurements in Marmara region (Turkey)

The purpose of this study is to determine the possible trends in annual total precipitation series by using the non-parametric methods such as the wavelet analysis and Mann-Kendall test. The wavelet trend (W-T) analysis is for the first time presented in this study. Using discrete wavelet components of measurement series, we aimed to find which periodicities are mainly responsible for trend of the measurement series. We found that some periodic events clearly affect the trend of precipitation series. 16-yearly periodic component is the effective component on Bal?kesir annual precipitation data and is responsible for producing a real trend founded on the data. Also, global wavelet spectra and continuous wavelet transform were used for analysis to precipitation time series in order to clarify time-scale characteristics of the measured series. The effects of regional differences on W-T analysis are checked by using records of measurement stations located in different climatic areas. The data set spans from 1929 to 1993 and includes precipitation records from meteorological stations of Turkey. The trend analysis on DW components of the precipitation time series (W-T model) clearly explains the trend structure of data.     

拉萨河流域近50 年来径流变化趋势分析

以拉萨水文站以上流域为研究区, 基于拉萨水文站和唐加水文站的水文实测数据和当雄 县等3 个气象站的气候观测数据, 统计分析了1956~2003 年研究区径流的年内、年际变化, 利用 Mann- Kendall 趋势分析法和Pettitt 变点检验法分析了拉萨河流域径流的变化特征, 采用多元回 归方法分析了气候因素( 气温、降水) 对径流变化的影响。结果表明: ( 1) 研究时段内, 径流年际变 化波动较大, 在1970 年前后径流发生了较大的突变, 呈现出明显的增加趋势, 尤以近20 年来的 趋势最大; 月均径流的年际变化中, 有增加趋势的主要分布在冬半年( 11～4 月) 和夏半年的个别 月份( 5、7、9 月) ; ( 2) 流域内气候变化趋势与径流变化趋势基本一致, 但不同月/年均径流受不同 气候因素影响, 主要表现在年平均尺度上受降水影响较大, 在月平均尺度上, 夏半年径流增加趋 势受降水增加影响较大, 而冬半年径流变化则主要与气温有较显著相关性, 其主要原因可能是全 球变暖导致冰川融水增加。     

珠江三角洲地区近30年降雨变化趋势及其与气溶胶的关系

基于珠江三角洲地区1980~2010年0.5°×0.5°经纬度网格的逐月降水资料,利用Mann-Kendall秩次相关法,对珠江三角洲地区近30年的降雨趋势特征进行了分析。研究表明:珠三角地区2~4月降雨量存在显著下降趋势,而6~9月降雨量有显著的上升趋势。从气溶胶的角度对这种趋势产生的原因进行了分析,针对珠三角地区2~4月和6~9月不同的降雨类型,提出气溶胶物质的增多在一定程度上抑制了2~4月锋面雨的形成,而对6~9月台风雨的产生也存在可能影响的假设,并从降雨机制上进行了解释。     

新疆精河径流变化及其原因分析

利用1959~2012年精河出山口气温、降水、径流数据,对近54年的径流量特征变化进行统计分析、距平分析,采用Mann-Kendall法对天然径流进行检验,并对降水、气温、人口、工业、第一产业等影响因素进行主成分分析。结果表明:(1)精河地区的降水量和温度的变化趋势一致,均为上升趋势。径流量稳定,趋势线为几近平行于X轴的直线,斜率为0.001;(2)径流突变年为1988年,通过0.01的显著性检验,从1999年以后呈显著上涨趋势。近54年的精河径流距平变化趋势大体分为两个阶段,1958~1966年波动幅度较小,1966~2012年波动幅度明显增大;(3)对影响精河径流的几个影响因子进行主成分分析得出,人为因素对于径流的影响比较大,贡献率达到48.98%,远高于其他因子。     

东亚和南亚夏季风对中国季风区径流深影响

为揭示中国东部季风区径流深对东亚和南亚夏季风变化的响应规律,建立了八大流域VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型以及应用了Mann-Kendall和局部加权回归分析(Locally Weighted Scatter Plot Smoothing, LOWESS)相关性检验方法,并分析了径流深系数空间变化情况。结果表明:东亚夏季风与径流深显著性相关范围要明显大于南亚夏季风,主要位于长江流域以北和松花江流域以南的广大地区以及华南部分地区,并分别成正相关和负相关;而南亚夏季风与径流深显著性正负相关的区域则分别位于华南地区及长江流域上游部分地区。此外,季风区径流深系数空间差异明显,易产流区主要位于长江流域及东南沿海地区,而黄河及海河流域则产流较难。因此,对东亚及南亚夏季风的研究可为预测中国东部不同地区的水文过程及水资源变化提供重要的科学参考。     

THE DETECTION OF CLIMATE ABRUPT CHANGE WITH MANN-KENDALL RANK STATISTICS

The characteristics of Mann-Kendall Rank Statistics and its applications in detecting abrupt change of climatehave been described.At the same time,a new method is put forward to detect the abrupt change in variance.     

1960~2013年华北平原气候变化时空特征及其对太阳活动和大气环境变化的响应

根据华北平原67个气象站点和14个辅助气象站点1960~2013年的日均温和日降水量数据,采用气候倾向率法、Mann-Kendall突变检测法和累积距平法等,对华北地区近54 a不同研究尺度下的气候变化趋势、突变情况以及其与太阳活动和大气环境变化的关系进行研究。结果表明：1960~2013年,华北平原年均温在11.86~14.33℃之间波动,整体呈现显著上升趋势,气候倾向率为0.23℃/10a。其中大气环境中浑浊度的升高,春季气温的抬升、是区域平均气温升高的诱因。气温的升高推动了>15℃等温线控制范围的扩张和年均温0℃等值线在华北平原的消失。华北平原年降水在617.96~1 060.30 mm之间波动,整体呈现显著减少趋势,气候倾向率为-1.75 mm/10,其中秋季降水量减少过快,400~600 mm降水等值线控制范围的扩大、600~800 mm和800~1 000 mm降水等值线的范围的缩小,共同造成区域降水量的减少。四季气候倾向率的特征变化敏感区域主要位于北纬35°~39°之间。1991~1994年为华北平原气候的突变时期,且这一突变受太阳活动的影响更多。太阳活动对最高气温的影响较大,浑浊度对最低气温的影响较大。大气环境因子中的日照百分比率、相对湿度、风速和浑浊度与气温整体变化平均相关系数为0.74。气候条件越好,气溶胶含量越低,太阳辐射与年均温的相关系数越高。气溶胶含量越高,浑浊度因子与年均温的相关系数也越高。人类活动导致的气溶胶含量的增加,是该区域气温升高的主要外因。     

近50年甘肃日照时数时空变化特征及突变分析

利用甘肃省26个气象站1961—2010年逐月日照时数资料,采用线性趋势分析、异常年份分析、Mann-Kendall和功率谱等方法,分析了日照时数的时空变化及突变特征.结果表明:50年来,甘肃年日照时数表现为缓慢的下降趋势,气候倾向率为-0.29 h·(10 a)^-1,1997年以来显著减少;夏、冬季日照时数呈下降趋势,春、秋季则呈增加趋势;年日照时数异常偏少年份主要出现在20世纪80年代,而异常偏多的年份多发生在20世纪90年代至今;甘肃年日照时数空间差异明显,分布趋势基本上呈由东南向西北逐渐增多形势.Mann-Kendall和Yamamoto突变检验表明,四季日照时数未发生显著突变.周期分析表明,甘肃年日照时数存在2 a的振荡周期,通过了90%置信度检验.     

近40年来珠江流域降水量的时空演变特征

为阐明珠江流域降水量的时空演变特征,利用中国气象局1961～2000年80个观测站的逐月降水资料,采用克里格插值法(Kriging)对珠江流域各月降水量进行插值,并用Mann-Kendall法分析降水序列的变化趋势及其突变分量。结果表明：①40年来,流域总降水量呈微弱的增加趋势,增加率为5．5mm/10a,且具有明显的11年主周期振荡,但不存在突变现象：在空间上表现为东半部以增加为主,西南部以减少为主。②从降水变化趋势的季节来看,春、夏、冬三季降水都呈不显著增加趋势,而秋季降水则呈不显著下降趋势。③汛期(4～9月)降水量呈不显著减少趋势,主汛期(5～7月)与非汛期(10～翌年3月)则呈不显著增加趋势。④从月降水量变化来看,1、2、3、7四个月份是增加明显的月份,其余各月都呈不显著减少趋势。这种变化加剧了降水年内分布的不平衡,即枯水期8～12月份降水更少,而雨水较多的7月降水增加较多,增加了流域洪涝和干旱灾害发生的几率。     

Potential control of climatic changes on flood events in the Yangtze Deltaduring 1100-2002

Wide collection on the historic records of the climatic changes and flood events is performed in the Yangtze Delta. Man-Kendall (MK) method is applied to explore the changing trends of the time series of the flood discharge and the maximum high summer temperature. The research results indicate that the flood magnitudes increased during the transition from the medieval warm interval into the early Little Ice Age. Fluctuating climate changes of the Little Ice Age characterized by arid climate events followed by the humid and cold climate conditions give rise to the frequent flood hazards. Low-lying terrain made the study region prone to the flood hazards, storm tide and typhoon. MK analysis reveals that the jumping point of the time series of the flood discharge changes occurred in the mid-1960s, that of the maximum summer temperature changes in the mid-1990s, and the exact jump point in 1993. The flood discharge changes are on negative trend before the 1990s, they are on positive tendency after the 1990s; the maximum high summer temperature changes are on negative trend before the 1990s and on positive tendency after the 1990s. These results indicate that the trend of flood discharge matches that of the maximum high summer temperature in the Yangtze Delta. The occurrence probability of the maximum high summer temperature will be increasing under the climatic warming scenario and which will in turn increase the occurrence probability of the flood events. More active solar action epochs and the higher sea surface temperature index (SST index) of the south Pacific Ocean area lying between 4oN-4oS and 150oW-90oW correspond to increased annual precipitation, flood discharge and occurrence frequency of floods in the Yangtze Delta. This is partly because the intensified solar activities and the higher SST index give rise to accelerated hydrological circulation from ocean surface to the continent, resulting in increased precipitation on the continent.