黄河流域降水序列变化的小波分析

采用1961—2000年黄河流域97个气象站点的系列资料,在分析黄河流域降水空间变化格局的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对黄河流域近40 a来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了黄河流域降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了各序列中存在的主要周期。结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;黄河流域年降水和各季节降水均存在8~12 a左右时间尺度的多少交替,表现出明显的周期特征,其次4~6 a左右时间尺度的周期特征也较明显,夏季降水和年降水变化趋势具有较大相似性,不同时间尺度的周期特征之间有不同程度的吻合,说明夏季降水较大程度地控制着年降水。小波分析的时频局部化特性可展现降水时间序列的精细结构,为分析气候多时间尺度变化特征及短期气候预测等节水关键问题研究提供了一种新途径。     

近50年开封市降水变化特征的小波分析

利用Morlet小波分析了1961—2010年开封市年降水量距平的小波变化特征,揭示开封市降水量变化的多时间尺度结构.结果表明:开封市年降水量存在多时间尺度的周期变化特征,有6个特征明显的时间尺度,分别是1~2 a、3~4 a、5 a、7 a、9~12 a和15~18 a.其中5 a、7 a、9~12 a和15~18 a的时间尺度在整个时域内都很明显,年际尺度的主周期为7 a,年代际尺度主周期为10 a;开封市降水变化还表现出突变的特点;近50年来,开封市年降水量气候倾向率为6 mm/10 a,年降水量呈增多趋势,未来2~3年内年降水量将处于一个偏多期.     

青藏高原冬季热源多尺度变化及影响因素分析

利用日本气象厅提供的JRA-55再分析资料,对1980-2017年青藏高原冬季热源的时空特征进行了分析.小波分析结果表明,青藏高原的冬季热源在年际尺度上存在阶段性周期变化,其中在4～8 a尺度上的周期振荡较为明显;在年代际尺度上热源具有持续的周期变化特征,在10～16 a尺度上周期振荡最为剧烈,具有12 a左右的主周期.利用集合经验模态分解和小波相干谱探讨了冬季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)与青藏高原热源变化之间在多时间尺度上的关系.冬季ENSO和NAO与青藏高原热源之间最显著的联系主要发生在年代际尺度上, ENSO与热源存在连续显著的滞后相关,而NAO与热源存在长时间的显著正相关.在年际尺度上, ENSO和NAO与青藏高原热源之间存在不同的阶段性相关关系.     

近57年锡林浩特市气温与降水量变化的小波分析

使用Morlet小波分析法,对1953～2009年锡林浩特市平均气温和平均降水量的变化特征进行分析.结果表明:不同时间尺度平均气温所反映的冷暖结果存在一定差异,在57a尺度上,平均气温主要存在50a、35a、20a和15a左右的震荡周期,在30a尺度上,平均气温主要存在23a、13a和10a左右的震荡周期;不同时间尺度平均降水量所反映的降水多少存在一定差异,在57年尺度上,平均降水量主要存在50a、40a、30a和15a左右的震荡周期,在30a尺度上,平均降水量主要存在20a和5a左右的震荡周期;水热组合表现出湿热-干热-湿热-干热-湿热-干热交替出现的规律,植被的分布情况为多-少-多-少-多-少,平均气温在波动中升高,平均降水量在波动中减少,在21世纪初期表现最明显;干燥度随时间的变化呈波动减小趋势,大致出现了2种变化形式,多以中等干旱为主,严重干旱主要发生在20世纪80年代以后,21世纪初期表现得最为明显.     

城市热岛效应的多尺度变化特征及其周期分析——以北京市为例

以北京市为例,利用5个气象站点36年(1978—2013年)的气象数据,分析了特大城市热岛效应的年、季、周、时等不同时间尺度的变化特征,并借助小波变换方法分析了其周期性变化规律.结果表明:1)随着城市化进程的发展,北京城市热岛强度总体上呈现持续增长趋势,年增速为0.24℃·(10a)-1.2)研究期内北京市热岛效应存在多尺度的时序变化特征:冬季最强、夏季最弱、夜间最强、白天较弱且存在典型的逆周末效应.3)小波分析表明,北京市热岛强度在年际尺度上存在4个显著变化周期,21a具有全域性,为主周期;在日变化尺度上同样存在4个显著变化周期,其中120d周期震荡最强,为主周期.     

西安市近50年来气候变化多时间尺度分析

利用Ｍｏｒｌｅｔ小波变换法分析了西安市近５０年月平均气温距平和月降水量距平变化的多层次时间尺度结构，发现西安市气候变化除１年的自然周期变化和２０～４０年尺度范围的周期变化信号在全时间域中都强外，其它时间尺度的周期变化在时间域中分布很不均匀，具有很强的局部化特征。西安市月平均气温距平变化主要表现为随机振荡，无特征尺度，而月降水量距平变化则有显著的４～５月的时间尺度。西安市气候变化受地理条件的影响较大，与ＥＮＳＯ的关系不象我国沿海地区那么紧密。对于大时间尺度来说，西安市气候呈暖干和冷湿结构排列，而对于小时间尺度而言则呈现为复杂的冷暖和干湿结构     

1955—2012年韩江入海径流量和输沙量多尺度变化特征

基于韩江流域 12个气象台站1955—2012年降水量、潮安站径流量和输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数秩次检验及小波分析方法研究韩江流域入海径流量和输沙量的多尺度变化特征. 结果表明:1955—2012年韩江入海径流输沙量总体没有出现明显变化,1982年以来径流量未发生显著变化,但输沙量呈现显著减少;流域径流量、输沙量存在明显的25~30、9~14、3~8 a时间尺度变化周期,其中25~30 a震荡周期最为明显,具有全域性. 流域入海输沙量和径流量周期规律基本一致,但输沙量周期略滞后径流量周期;在4 a时间尺度上正负相交替频繁,变化剧烈,突变点较多,而12 a与30 a时间尺度正负相交替正常,表明短时间尺度受人类活动影响较大. 近年来修建大量水电站,森林草地覆被率的提高,以及用水量的增加是韩江流域近几十年来径流量和输沙量变化的主要因素.     

基于复Morlet小波的海洋水文要素年际变化分析

本文利用复Morlet小波变换对海洋水文要素时间序列的年际变化分析方法进行研究,并对南沙海区月平均表层水温时间序列进行了多时间尺度分析。结果表明：南沙海区月平均表层水温时间序列各时间尺度上的时域分布是不均匀的,存在2.5年和5年左右的周期。     

河南省粮食生产变化的多尺度分析

利用1978-2011年34年粮食产量数据,基于小波理论对河南省粮食生产年际变化进行了小波分析,揭示了河南粮食生产变化的多时间尺度特征,分析了不同时间尺度下粮食生产变化的周期规律,并根据主周期对未来粮食产量变化进行了预测.结果表明,自1978年以来,河南省粮食生产总体特征表现为波动中趋于上升.近34年来河南省粮食生产变化具有多层次的时间尺度结构,存在21年、13年和5年左右的时间尺度周期变化.经粮食生产变化趋势分析后得出,在2011年之后较长一段时间内,河南省粮食生产将处于低产期,但在较长的低产期内会出现短期的粮食高产阶段.     

气候变化对亚热带—暖温带过渡区信阳冬小麦生育期的影响

选择地处中国亚热带和暖温带生态地理分界线(秦岭—淮河)的信阳地区,利用1992-2012年信阳冬小麦从播种到各生长发育期大于0℃活动积温数据和1951-2013年气温、降水量月值数据,主要运用Morlet小波分析方法,分析信阳地区冬小麦在出苗、分蘖、返青、拔节、抽穗、乳熟六个生长发育阶段的活动积温和气温序列的多时间尺度变化规律.信阳地区近60a的增温速率达到0.18℃/10a,平均气温变暖幅度约为1.1℃,上世纪90年代中期开始增温较为显著;信阳地区近60a的降水量变化较为平稳,没有明显的增减趋势,降水变率为20%;这些特征与中国及全球同期的变化特征较为相似.信阳地区近60a冬小麦各生育阶段大于0℃活动积温时间序列和气温时间序列都存在着明显的多尺度震荡周期,存在着复杂的多重时间尺度的嵌套结构;各生育阶段积温时间序列存在着2a为周期的高频震荡和4~6a为周期的低频震荡,这些尺度的震荡周期信号强弱不等.研究对提高气候敏感区冬小麦产量、降低病虫害风险及应对旱涝等极端气象灾害有一定的现实意义.