基于M-K、小波和R/S方法的豫南地区气候变化的多时间尺度分析

为揭示地处亚热带-暖温带过渡带豫南地区的气候变化规律和趋势,选取豫南地区气象站台62年的逐年气候资料,采用M-K突变检验、小波分析和R/S分析等方法分析了该区的气候变化特征.经趋势分析认为研究区近60年来年平均气温上升趋势显著,变化倾向率为0.17℃/10a;年平均降水量减少速率为9.6 mm/10a,但减少趋势不明显.通过M-K突变检验,该区年平均气温突变时间点为1994年,并且增温率主要是近20年以来的增温贡献;年平均降水量不存在显著突变时间点.经小波分析认为,研究区年平均气温、年平均降水量的震荡周期均存在多时间尺度结构,可认为由"大-中-小"三重嵌套而成;准30年是该区年平均气温最主要的震荡周期,次主要周期为准15年,年平均降水量则是以准15年为主周期,准3年和准7年共同构成其第二主周期;该区在未来15~20年间处于一个相对较冷的时期,在未来5~10年进入到较大尺度冷期背景下的暖期并且在未来10年将是一个降水量偏低的时期.R/S分析再次表明近60年来年平均气温呈现显著升高趋势以及未来一段时间将进入到降水量偏低的时期.     

近60年营口地区气温变化多时间尺度分析

根据近60年的逐日气温资料,采用线性拟合、小波变换、Mann-Kendall突变检验和R/S分析等方法分析了营口地区的气温变化。结果表明：近60年营口地区年平均气温呈上升趋势,气温倾向率为0.32℃/10a;四季平均气温上升速度存在差异,倾向率分别为0.42℃/10a、0.17℃/10a、0.23℃/10a、0.47℃/10a。年平均气温存在准2a、4a、6～7a和16a左右的显著变化周期,其中4a和16a左右周期振荡能量强大,时域中4a年际尺度变化表现在1980年以后,而16a年代际尺度振荡主要表现在1970年以前。显著偏暖年出现在1998年和2007 年,1976年为冷夏,2007年出现暖冬。年平均气温在20世纪80年代末发生突变。预计未来一段时期营口地区气温变化依然保持增暖趋势,春季和冬季的增温尤其显著。     

近59年合肥气温特征分析及其未来变化趋势预测

基于合肥市1957—2015年逐月温度资料,结合线性回归、Morlet小波和R/S分析等方法,对合肥气温特征进行分析。结果表明:合肥近59年年均温增幅为0. 205℃/10a,近37年增温幅度最大,为0. 391℃/10a;除夏季以外的其余季节增温趋势显著,春季温度增幅对年均温的增温贡献最大,为0. 370℃/10a;冬季最早于1990年发生增暖突变,全年和春秋两季均温都在1993年发生增暖突变;全年和四季温度振荡第一主周期为4-7a,全年和秋冬两季还存在11-14a的中长周期振荡。合肥温度时间序列存在十分明显的赫斯特现象,将温度交替变化的周期特征结合Hurst指数预测合肥未来一段时间内温度将继续升高,下一个7a主周期振荡后全年和春夏秋冬四季温度将分别升高0. 14℃、0. 26℃、0. 02℃、0. 12℃和0. 18℃。     

陕西省1961年～2011年气温和降水变化趋势及突变分析

利用陕西省20个气象站台1961年～2011年的月降水量和月平均气温数据,采用线性趋势法、Mann-Kendall法、累积距平法和Morlet小波分析等研究方法,对陕西省近51年来的气候变化趋势和突变现象进行研究分析.结果显示：近51 a来,陕西省年均温呈现出显著上升的趋势,其气候倾向率为0.203℃/10a,在1988年～1989年左右发生了由低温到高温的气温突变;其年均温的增长率呈现出南北高、中间低的趋势,增温幅度表现为南北强、中间弱的特点.陕西省年降水量呈现出波动下降的趋势,其变化速率为－13.491 mm/10a,在1985年年降水量发生了由多到少的突变;年降水量的下降速率呈现出由南往北逐渐增加的趋势.Morlet小波分析表明,陕西省年均温存在24a左右的强显著周期,此外还有9 a和4 a的小尺度变化周期;年降水量存在24 a左右的强显著周期,还有8 a和3 a的小尺度的变化周期.通过以上分析,近51 a陕西省总体气候呈现明显的暖干化趋势.     

甘南高原近60a气温变化特征

利用线性趋势法、距平法、小波分析和Mann-Kendall检验法,分析了甘南高原1959-2018年气温变化特征。结果表明:甘南高原近60a气温呈上升趋势,年平均气温的升温率为0.319℃/10a,春、夏、秋、冬季的升温率依次为0.229℃/10a、0.336℃/10a、0.360℃/10a、0.399℃/10a,且从90年代开始增温明显。年平均气温存在6a、13a、23a的周期变化,并在1995年发生突变。年极端最高(最低)气温的升温率分别为0.445℃/10a、0.447℃/10a,较年(季)平均气温的升温率大,且极端气温突变时间较年(季)突变时间早。     

基于Mann-Kendall的济南市气温变化趋势及突变分析

基于Mann - Kendall检验方法,通过对1951 -2007年济南市气温数据的分析,发现济南市年均气温存在十分明显的上升趋势,线性增温速率为0.24℃/10 a,其中50、80年代年均气温增温迅速,60、70年代呈相对稳定的波状起伏,1983年之后升温趋势十分显著,2000年之后升温趋稳并呈微小下降态势.研究时段内年均气温存在两次突变,分别发生在1975年和1984年.对于四季气温,春季和冬季增温趋势十分显著,两季的升温速率分别为0.31℃/10 a和0.43C/10 a;秋季气温增温显著,夏季气温随时间变化而增暖的趋势不明显,两季的升温增速分别为0.156℃/10 a和0.055 °C/10 a.四季气温随时间变化特征表现为:春季和秋季整体呈现缓慢波状上升,而夏季和冬季则起伏较大.分析表明,1969年的夏季和1986年冬季是季温发生突变的节点.     

皖西大别山区近55年来最高最低气温突变和概率分布研究

六安市位于大别山脉北麓,其境内植被覆盖率高,人口稀疏,气温变化受城市化影响很小。利用六安市(皖西)6个气象站1958~2012年逐日平均、逐日最高、最低气温资料,分析气温变化的趋势、突变特征,以及夏季最高气温、冬季最低气温的概率分布与变化。结果表明,年均最低气温对年均温升高的贡献大于年均最高气温,并导致年均日较差呈减小趋势。年均气温、年均最高气温除夏季外,其余各季为升温趋势。四季平均最低气温的升高趋势中,冬季升温幅度最大。夏季日较差的减小趋势在各季中最突出。年均气温、年均最高、最低气温20世纪60~80年代为相对冷期,90年代以来持续升温。冬季平均气温、平均最低气温的暖突变早于其他季节,年均温、年均最高气温的增暖突变发生在1997年,年均最低气温先于两者在1988年发生暖突变。夏季最高气温、冬季最低气温发生突变前后,概率分布均发生明显变化。冬季极端气温(事件)的敏感率比夏季大,夏季最高气温超过33.5℃,冬季最低气温低于0℃的概率受标准差的影响大于均值的影响。     

宝鸡市温度模型设计与分析

为探究全球气候变化背景下宝鸡市气温变化趋势,提高区域应对气候变化能力,利用宝鸡气象站1970—2015年气温数据,首先分析1970—2012年的季节均温及年均温的周期、突变及持续性变化特征,在MATLAB软件中采用线性回归、三角函数拟合等,选取趋势项、波动项及误差项设计宝鸡市温度模型,再通过2013—2015年观测数据对模型进行精确性检验.结果表明:宝鸡市各季均温与年均温均呈现上升趋势,其中春季均温上升趋势最明显;多组三角函数可以较好地拟合温度波动数值的变化情况,趋势项、波动项、误差项三者之和对宝鸡市温度变化趋势预测精度可达90%以上;宝鸡市较热年与较冷年季节均温差值约3℃,较热年与较冷年均温差值2℃左右;小波显示宝鸡市季节均温与年均温存在准4～29年不等的震荡周期,且以27～29年周期震荡变化最为明显,季节均温变化短周期以冬季最为明显.研究区未来温度变化呈波动上升趋势.     

渭河流域近50年来气候变化趋势及突变分析

基于渭河流域1958—2008年的主要气象数据,采用Mann-Kendall和R/S方法,对渭河流域降水和气温2个要素的时间序列进行趋势分析,在此基础上采用Mann-Kendall法对其突变点进行检验.结果显示:1)渭河流域年均气温在时间上呈现出明显上升的趋势,其中春季、秋季、冬季的上升趋势非常显著;在空间上则表现为中游地区气温最高;从整个流域Hurst指数分析看,未来渭河流域年平均气温仍将持续升高,但变异程度不显著.2)渭河流域的年降水量在时间上呈现出一定的减少趋势,其中春季和秋季降水显著减少,冬季降水量增加;在空间上表现为从上游到下游逐渐增加;从Hurst指数看,渭河流域的降雨序列处于弱变异状态,未来的降水变异不显著.3)对渭河流域近50a的气温和降水进行突变分析,大部分站点气温突变出现在20世纪90年代,之后显著变暖,与突变前相比较有明显差异;降水量突变点较多,每个年代都有不同程度上的突变,20世纪60年代和90年代尤为显著.     

巴尔喀什湖流域1936—2005年气温特征

根据巴尔喀什湖流域4个代表站1936—2005年的逐日气温资料,应用滑动平均法、气候倾向率法和距平分析法对该流域年均气温进行年际和年代际变化特征分析,运用R/S分析法对年极端气温及其频数的年际变化进行未来趋势的预测.结果表明:该流域年均气温的年际变化呈增加趋势,且气温上升的倾向率从南向北、从东向西逐渐降低;年均气温年代距平值由负变正,变幅逐渐增大.以阿拉木图站为例,其年极端最高、最低气温均呈上升趋势,且未来年极端气温将呈持续上升趋势,未来年极端最低气温上升持续性强.     

近52年来江西省气候变化特征研究

利用江西省15个气象站1958年～2009年的逐年气温、降水数据,采用线性倾向率、滑动平均、偏最小二乘回归(PLS)、M-K检验和Morlet小波等方法,对江西省气候变化趋势、突变情况和周期特征等进行了研究.结果表明:近52年来江西省年平均气温有显著的上升趋势,上升速率为0.16℃/10 a,进入90年代后这一趋势尤为明显;降水量的线性倾向率为15.135 mm/10 a,但没有通过显著性检验,说明降水量变化不明显.突变分析中,气温发生突变的年份为2004年左右,降水没有突变点.周期分析中,气温和降水变化都包含了26 a、13 a、4 a的振荡周期,26 a左右周期在整个时间段上表现十分明显,为第一主周期.通过对比分析可知,气温与降水的出现时间有较好的一致相关性,即气温偏高的时期为少雨期,气温偏低的时期为多雨期.     

1959-2004年东江流域气温变化特征分析

运用非参数检验法Mann-Kendall、R/S及功率谱分析方法对东江流域1959-2004年气温变化特征进行分析,结果表明:近50 a来东江流域年平均气温变化存在显著的增温趋势,增温速率为0.17℃·(10 a)-1,其中冬季对整个流域年平均气温增温贡献率最大,流域年、季平均气温变化趋势的空间分布格局基本一致;东江流域全年、夏、秋季平均气温存在明显的变化周期,分别为2.31、2.5、30 a;流域年、季平均气温突变年份有所不同,全年、冬季在1994年左右发生突变.     

1960—2013年重庆市气温变化特征分析

【目的】深入了解重庆市气温变化的时空分布格局。【方法】利用重庆市34个气象台站1960—2013年的逐日气温资料,采用线性倾向估计、滑动t检验、Mann-Kendall突变检验以及 Morlet小波等方法分析重庆市气温变化特征。【结果】1960—2013年重庆市的区域增温速率为0.008℃?a-1;四季气温也均呈上升趋势,其中秋季增幅最大,夏季最小;年平均气温存在显著的2~4a周期变化,年均温年代际变化具有阶段性,2000年前有降温的趋势,其中1980—1989年为低温期,2000年气温突变后为升温期;季节均温年代际变化表现为:春季、秋季、冬季呈“降温—增温—降温”的变化过程,夏季则只有“降温—增温”的变化趋势;气温增温速率在空间分布上由西向东逐渐升高,巫溪达到最高值,为0.056 ℃?a-1。【结论】1960—2013年重庆市的区域年平均气温略有上升,四季升温趋势存在差异;气温年代际变化具有阶段性:低温期、过渡期、升温期,2000年为重庆市气温突变年;气温增温趋势总体呈由西向东逐渐递增的空间分布格局。
     

盘龙河流域近45年气温和降水变化特征分析

应用线性趋势法、方差分析和M-K检验法就盘龙河流域1961-2005年的气温和降水进行了变化趋势、年际和年代际变化及突变特征分析.结果表明:该流域近45 a来年均温呈上升趋势,与其他季节相比,冬季增温趋势显著,幅度最大,气温倾向率为0.232℃/10 a;年降水量与季节降水量变化趋势不明显,降水量倾向率均未通过95%的信度检验;气温和降水量年际和年代际变化显著;气候突变时段多集中于20世纪60至70年代和90年代以后,主要表现为上世纪60至70年代的降温突变和降水量增加突变,90年代以后以增温突变和降水量减少突变为主.     

1955—2013年我国主要城市冬季气温变化特征分析

利用1955—2013年我国主要城市90个站点冬季月平均气温数据,采用线性回归分析方法、Mann-Kendall突变检验法、Matlab小波分析法和空间插值法对我国主要城市近60年冬季平均气温的时空变化特征进行了分析.分析结果:1近60年我国主要城市冬季平均气温呈上升趋势,年均温的增温速率为0.301℃/10年.2我国主要城市冬季平均气温突变点出现在1985年,20世纪60年代为温度下降期,70年代开始增温,80年代增温速率最大,90年代增温速率开始减缓,2000年之后增温速率继续下降.3小波分析结果表明,我国主要城市冬季平均气温具有3、6、11年的变化周期,主周期为6年.4温度变率方面,我国北方城市增温速率大于南方,突变点后气温增温速率减缓,但西南地区在突变点后气温增温速率增加,西南地区冬季增温速率与华北及东北地区冬季增温速率存在明显差异.     

1961-2020年内蒙古赤峰市地温和气温、降水变化特征及关系分析

利用1961-2020年赤峰市巴林左旗站、赤峰站、林西站共3个站点的气象资料，使用气候倾向率、累计距平法和信噪比法等方法对赤峰市近60a年季平均地温(0cm高度)、平均气温(200cm高度)的变化趋势、年代际变化特征进行了分析，对气候因子的突变年份进行了判定，并对地温与气温和降水量的相关性进行了分析。结果表明：1961-2020年赤峰市地温和气温均呈波动性上升趋势，三站点地温平均气候倾向率为0.39℃/10a,气温平均气候倾向率为0.29℃/10a,冬季地温对气温升高响应最为强烈。1961-2020年来赤峰市地表温度和气温均经历由“冷”—“暖”的变化趋势。突变年份集中在1986-1996年间，地温突变相对滞后于气温突变。1961-2020年赤峰市3个气象站采集的年累计降水量均存在二次突变的现象，通过Pearson相关性分析发现降水突变与地温突变具有一定的负相关性，当降水量发生突变呈减小趋势后，0cm地温则有升高趋势，这种现象在夏季(雨季)最为突出。     

基于M-K检验法与R/S法的宜宾市降水量分析

依据宜宾市1963—2012年的年均降水量数据,运用Mann-Kendall法、R/S法对宜宾市的年均降水量变化趋势及特征进行分析.结果表明:宜宾市近50年年均降水量总体呈波状下降趋势,并以56.36 mm/10 a的速率递减.进一步对宜宾市的年均降水量进行Mann-Kendall突变分析,得出突变年份为1990年,R/S法分析发现宜宾市近50年年均降水量的Hurst指数为0.698 7,具有持续性特征,由此表明在将来一段时间内,其年均降水量仍具有持续下降趋势.同时诊断发现该序列存在变异点,变异年份在1982年.     

南昌市1961-2007年气温变化趋势及突变分析

利用南昌市1961-2007年历年平均地面气温数据,运用滑动平均、小波分析和Mann-kendall非参数检验方法分析了南昌市1961-2007年的气温变化趋势及突变特征。结果表明:南昌市1961-2007年平均气温增温趋势较明显,线性倾向率为0.2℃/10 a。年平均气温存在准24 a、14 a、6 a的周期震荡,其中24 a、6 a准周期为主周期,在2002年左右南昌市气温发生突变,气温开始迅速升高。     

灰色预测模型在阿克苏地区气温预测中的应用

根据灰色系统理论,选取阿克苏地区10个气象站近45年年平均气温资料,通过对资料长度及资料本身预处理,用GM（1,1）方法进行建模和预测,与实际值比较后得出：采用5年原数据建立模型进行预测相对误差最小,后验差检验结果为c=0.36,P〉0.80,表示模型预测精度为合格,可用于对气温进行预测,预测结果显示今后5年阿克苏地区年平均气温逐渐升高,到2010年可能达到11.15℃。将预测值与气温变化倾向率和突变分析的结果进行比较发现：近45年来阿克苏地区年平均气温变化倾向率为0.19℃/10年,并能通过0.001的显著性水平检验,说明增温趋势明显;用Mann-kedall法对阿克苏地区进行突变检验的结果显示,年平均气温在1992发生突变,之后年平均气温逐渐升高。即预测值显示的趋势与利用一元线性回归方程求得的变化倾向率和突变分析的结果一致,说明灰色系统的预测值能够准确的反映实际情况。     

宜宾市近60年气温变化特征分析

以宜宾气象观测台站1951-2010年的气温观测数据为基础,利用线性趋势分析、Morlet小波分析和R/S分析等方法,揭示近60年来宜宾市年平均气温变化趋势、年平均气温时间序列的小波变化特征及气温变化在不同时期的震荡幅度,并利用H指数对未来气温变化进行预测.结果表明:近60年来,宜宾市年平均气温升高的趋势较为明显,且存在多时间尺度的周期变化特征,出现明显的冷暖交替现象,在交替变化中有3个明显的时间尺度特征,分别是5~11a、20~31a和38~60a左右;气温的Hurst指数为0.305 7,说明宜宾市年平均气温具有较强的反持续性,未来气温可能会呈现下降趋势.