基于小波变换和M-K检验的灰霾长期变化研究

采用线性倾向估计、正交分解、小波分析和突变分析等方法,对近40 a十堰市灰霾变化规律进行了分析。结果表明,十堰灰霾日数12月最多,最少为7—9月,秋冬两季占全年灰霾日总数的70%以上。年灰霾日数总体呈明显的上升趋势,气候倾向率达5.9 d/10 a。尤其是20世纪90年代后,呈急剧上升的趋势。年灰霾日数变化可分为5个阶段,其中20世纪90年代中后期和21世纪初是灰霾的两个急剧上升阶段。全年灰霾平均天数为23.3 d。灰霾日数区域分布为丹江口最多,其次为郧县,最少为房县。灰霾具有显著的年际和年代际变化特征,存在8 a的显著年际周期,灰霾突变时期出现在2002年。     

南宁市霾日数变化特征及其与环流背景的联系

论文分析了广西南宁市1996—2015年的霾日数变化特征,并探讨了不同环流形势背景对霾的影响。结果表明:近20年来南宁出现的霾日数共计1 218天,平均每年出现60.9天。霾日数主要集中在秋冬季,冬季最多,占全年43.1%,其次为秋季,占全年30.8%,夏季最少,仅占全年的6.8%。1月是南宁霾出现最多的月份,7月是霾日数最少的月份。近20年来,南宁霾日数总体呈增加趋势(4.2d/a)。本世纪以来,霾日呈较快的上升趋势,到2007年达到峰值,然后开始下降并趋于稳定。霾日数的这种变化特征与该地区经济发展和人类活动引起的污染排放密切相关,特别是SO_2和烟尘排放量的变化。另一方面,霾日数也受大气环流形势的影响。统计结果揭示,影响南宁秋冬季霾日数的环流形势主要分为三类:冷高压脊控制型、入海高压后部型和热带气旋外围型。当南宁受冷高压脊控制或入海高压后部影响时,空气中污染物明显增多,易于霾日的出现。而受热带气旋外围影响时污染物浓度相对而言较小。     

不同时间角度下的中国霾日数时空变化格局研究(1961年～2015年)

采用2 474个站点数据,从年际、月际和周际变化角度,利用线性趋势和反距离权重插值等多种方法,计算了1961年～2015年中国霾日数时空变化特征.结果表明：在年际尺度上,1961年～2015年中国年均霾日数在波动中呈“先上升(1961年～1980年)-后平稳(1981年～2000年)-再迅速上升(2001年～2015)”的三段式变化特征.在月际尺度上,1～12月份的年均霾日数呈现出“U”型分布,且所有月份的平均霾日数均呈现增加趋势.在周际尺度上,中国年均霾日数从周一到周日呈现出先减少后增加再减少的特征,但变化幅度不大.1961年～2015年中国周一到周日的平均霾日数均呈一致性增加趋势.在空间分布上,1961年～2015年中国年均霾日数变化趋势呈“东南增加显著-西北增加不显著”的空间分异格局.中国华北、华中、华东和华南地区的年代际年均霾日数随年代推移逐渐从负距平演变为正距平.不同月份的年均霾日数呈现出“东南高-西北低”的空间格局.1月和12月份年均霾日数达到2.7 d/a以上的地区分布较广,其它月份分布范围则相对较小.1961年～2015年周一到周日的年均霾日数超过4.5 d/a的地区主要分布在京津冀、长三角、珠三角、山西和陕西地区.通过对比可以发现不同星期的年均霾日数在空间分布上变化不大.     

近43年安阳市雾日和霾日时空特征分析

采用气候倾向率、气候趋势系数、Mann-Kendall检验和Morlet小波等研究方法,对安阳市5个站点1971—2013年的雾霾资料进行分析研究,结果表明:11971—2013年安阳全区年均雾日数和霾日数地域分布相似,均呈由西南向东北递减的特点.年平均轻雾日数以汤阴为中心,向周围递减,东部多与西部,平原多于山区.2雾日和霾日均呈现秋、冬季较多,春夏季少.3安阳全区雾日整体呈波动减少趋势,气候倾向率-1.4 d/10a.轻雾日呈波动增加趋势,气候倾向率6.1 d/10a.全区霾日数1986年前为减少趋势,1986年后呈增多趋势,其中2006年后增幅趋缓.4安阳市平均年雾日数在2008年发生突变减少;全市平均年轻雾日在1993年发生突变减少,2001年发生突变增多;安阳站的年霾日数在2005年发生突变增多.5安阳市雾日数第1主周期为22年,轻雾日数主周期为24年,霾日数主周期18年.     

钦州市近56a降水变化特征分析

利用钦州气象站1954～2009年的降水观测资料,采用滑动平均、趋势分析、累积距平法等方法,分析钦州市近56 a来降水量的年际和年代际变化特征及趋势.结果表明:①降水量年代际变化特点为1950年代中期到1970年代为少雨期,其中1954～1960年代是降水量最少的时期,1980年代至2001～2009年代为多雨期.各季降水量除秋季外均呈增加趋势,以夏季增加最明显;近56 a以来,钦州市降水量呈上升趋势,但趋势变化不明显.②近56 a以来,钦州市暴雨日数有缓慢增加趋势,但不明显.暴雨主要集中在汛期,汛期暴雨日数占全年总次数的91%,其中又以7月份最多,占全年总次数的24%.     

近50年商丘大风气候特征分析

选取商丘市8个观测站1961—2010年共50年气象实测资料,分析了商丘大风时空分布特征,同时对大风日数减少的原因进行简要剖析,并初步探讨了产生大风的天气形势.结果表明:商丘大风日数具有明显的年代际变化,总体呈减少趋势;月、季变化明显,4月最多,9月最少,春季最多,秋季最少.     

川渝地区雾霾时空分布特征及影响因子分析

利用1981-2014年川渝地面气象观测资料,分析了川渝地区雾霾的时空分布特征及影响因子,结果表明:川渝地区雾日变化总体呈下降趋势,两种雾日观测资料的倾向率分别为-6d/10a和-8.2d/10a,研究时段内未出现突变点,80年代到90年代初,雾日变化周期以2~4a为主,21世纪后以8~10a为主.霾日总体趋势与雾日变化相反,呈上升趋势,倾向率为8.2d/10a,1997年开始发生突变,90年代变化周期以2~4a为主,2000年后4~10a周期变化较显著.在对雾霾与风速和空气相对湿度的关系讨论中发现,整个川渝地区雾与风速的变化趋势一致,与相对湿度呈正相关;霾与风速的变化趋势相反,与相对湿度呈负相关.     

吉安雷暴日统计及其特征分析

对1959～2009年吉安气象观测站逐日、逐月、逐年雷暴的观测资料进行数理统计,分析了吉安雷暴发生的特征.结果 表明:吉安年平均雷暴日为63.0 d,属于强雷区;雷暴日数的年际变化幅度大,最多年份102 d(1983年)与最少年份41 d(2000年和2001年)相差61 d,接近年平均日数;年雷暴日数以5 a左右为一个周期,10年左右出现一个峰值,目前年雷暴日数正处于减少期内;初(终)雷暴日及雷暴持续期年际间振荡的幅度较为剧烈,最早初雷日与最晚初雷日相差90 d,最早终雷日与最晚终雷日相差108 d,最长雷暴持续期310 d与最短雷暴持续期186 d相差124 d; 51年来吉安雷暴日数线性减少趋势明显,减小幅度为4.0 d/10年;雷暴日季节分布以夏季最多,占全年的50.2%,冬季最少,只有全年的4.3%;月分布呈单峰型,雷暴多集中在3～9月份,8月最多,12月最少;日分布呈单峰型,以14～20时频数最大,最低值在7～12时;单个雷暴持续时间最长达7小时23分钟,出现在1962年3月20日;雷暴出现频率最多为SW(西南)方向,占38.4%,为吉安雷暴的主导方向.     

1952-2012年蚌埠市雷暴气候统计特征研究

利用蚌埠市1952-2012年雷暴资料,采用气候倾向率、保证率、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等气候诊断方法,分析蚌埠市近61a雷暴的气候变化趋势、初终日分布、突变和周期变化特征.结果表明:蚌埠市雷暴日数年际变化较大,平均雷暴日数总体呈略下降趋势,夏季雷暴日数下降趋势最明显;雷暴有很强的季节性,集中出现在4-9月份,以7月份出现最多;雷暴初日普遍在3月中旬,终日普遍在9月下旬,雷暴初终日年际间差异大;雷暴日数呈先升后降的气候变化趋势,显著突变年份是1980年;雷暴日数年际和年代际变化存在2-4a、10-12a以及准16a振荡周期.     

宜昌市主要气候要素及极端事件变化趋势研究

根据宜昌市1952年～2008年57年间21个主要气候要素及其极值资料,通过趋势分析和年代际比较,揭示宜昌市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应.结果表明:1)宜昌市6项气温因子中,有4项为升温趋势,2项为降温趋势.其中年平均最低气温、极端最低气温、年平均气温极显著上升,1970年代中后期升温速度加快;年极端最高气温和37℃以上的高温日数表现下降趋势.2)年降水量、降水日数均为减少趋势,而年最大日雨量、暴雨日数为弱增加趋势.年平均相对湿度显著减小,年最小相对湿度以1970年代为界,先增后减.3)年平均风速、极大风速、最大风速及大风日数均一致性减小,后两项为极端显著减小;4)年日照时数下降趋势显著.5)年雾霾总日数、轻雾日数、霾日数均极显著增加,而年大雾日数显著减少.可见宜昌市大部分气候要素变化显著.     

兰州市霾日的气候特征

利用1961-2006年的常规气象资料分析了兰州市霾日的气候特征.研究表明20世纪70,80年代兰州市霾日发生较频繁,但整体呈减少趋势,尤其90年代开始大幅下降;兰州的霾日一年内各季均有发生,但主要发生在秋末和冬季,12月份最多,强度最强的霾日也集中在冬季;时次分布上春、夏季8:00出现霾日最多,而秋、冬季14:00最多;一年中霾日数成"U"型分布,与地表气温呈负相关,气温越低,霾日出现的概率越高;风速小于2m/s和日平均相对湿度低于70%也是霾发生的主要气象条件之一.     

1981-2013年内蒙古地区风速的时空变化特征

利用内蒙古地区42个气象观测站1981-2013年共33年逐日地面常规风速资料,采用线性趋势、小波分析和M-K突变检验等统计方法,分析了该地区平均风速的时空变化特征.结果表明:内蒙古地区的平均风速呈西高东低的分布形势,逐月变化呈双峰型,春季风速最大,秋季次之,夏季和冬季风速最小;平均风速呈逐年减小的趋势,减小的速度为0.18m·s-1·(10a)-1,20世纪90年代下降最为明显,近年来下降趋势较缓;风速显著减小的地区主要分布在西部、中部,阴山一带以及东部地区风速呈弱上升趋势;四季变化趋势与年变化一致,其中夏季变化幅度最大,冬季最小.内蒙古地区平均风速在研究时段内存在着准4a、准6a的年际和准14a的年代际周期变化,突变检测表明平均风速在20世纪90年代出现了突变.     

1951—2015年信阳极端温度事件变化及其对全球变暖的响应

利用1951—2015年信阳市日最高和日最低气温资料,根据事件发生概率密度函数大于90%(或小于10%)的标,准定义了信阳市逐年的冷夜日数、暖夜日数、暖昼日数和冷昼日数.在此基础上,运用统计学方法分析了过去65年信阳市极端温度事件的变化特征及其对气候变化的敏感程度.结果表明:(1)1951—2015年信阳市年平均气温呈显著增暖趋势,变暖速率为2.0℃/100a;(2)过去65年信阳市冷夜日数以4.4d/10a的速率呈显著减少趋势(p<0.001),暖夜日数则以8.3d/10a速率显著增加(p<0.001),且其增加速率大于冷夜日数减少速率;暖昼日数以1981年为界呈先减少后增加的变化趋势,1951-1981年减少趋势为-11.6d/10a,1982-2015年增加趋势为13.7d/10a;过去65年冷昼日数年际变化不明显但年代震荡强烈;(3)信阳市极端温度事件对气候变化的响应程度呈不对称性.年均温每升高1℃,相当于冷夜日数和冷昼日数分别减少18.7d和12.5d,暖夜和暖昼日数分别增加26.9d和18.3d.在相同的气候背景下,暖夜日数对气候变化最为敏感,而冷昼日数对气候变化的敏感度最低.     

重庆主城区霾天气特征及气象影响因子分析

利用重庆主城区沙坪坝气象站1980-2012年观测资料,对主城区霾天气变化特征、气象影响因子进行了分析.结果表明:重庆主城区霾日数1980-1991年总体呈上升趋势,1992-1999年波动较大,2000-2006年总体呈上升趋势,2007-2012年总体呈下降趋势;霾日数冬季最多,秋季次之,夏季最少,月平均值呈"V"型分布,12月最多,1月次之,7月最少;霾天气受气象条件影响,较小的风速(风速≤2.0m/s)、较高的相对湿度有利于霾天气的出现.对近年来霾天气成因进行了初步探讨,结果表明,特殊的地形和气象条件、能源消费量持续增长和以煤炭为主的能源消费结构以及机动车尾气污染是重庆主城区近年来霾天气频发的重要原因.     

近48年九江地区雷暴统计特征分析

应用1960-2007年九江地区10个台站常规地面气象观测资料,对该地区雷暴日数的时空变化特征进行了统计分析。结果表明：九江地区年雷暴日数在31～59d,年平均雷暴日数为44d,平均初雷日在2月中旬末,终雷日在10月上旬,春季和夏季雷暴日数占全年雷暴日数的87%,秋、冬季占全年雷暴日数的13%。雷暴日数月际变化呈双峰型,主峰、次峰分别出现在7月和4月,一年中7月、8月雷暴日数最多,约占全年雷电日数的40%。庐山以南地区年雷电日数最多,属高雷区,庐山以北地区属多雷区。近48年九江地区雷暴日数呈现明显减少趋势,平均初雷日有所推迟,平均终雷日则有所提早。     

开封市近41年大风天气气候特征分析

选取开封市1971—2011年气象实测资料,分析了开封市近41年大风天气气候特征,得出结论:开封市大风日数年际、年代际均呈下降趋势,多为7级阵性大风;大风日主要集中在3—4月,春季最多,占全年大风日数的45%,冬季次之,占27%;多为偏西大风,少偏南和偏东大风.总结了偏北、偏西大风的典型天气形势及其特点.     

溪洛渡水电站工程冬季施工的气温条件分析

根据永善县气象局42 a逐日气象观测资料,分析了影响溪洛渡水电站冬季施工的低温条件与冬季施工时段变化规律.分析表明:溪洛渡水电站坝区冬季气候较为温和,只有12月上旬到2月下旬平均气温低于10℃,1月中旬平均气温为6.5℃,是全年的最低值;冬季施工时段累年平均起日为12月26日,止日为2月1日,时段长度为38 d,但有着很大的年际差异,最长可达90 d(1985年),最短的仅有10 d(1972年);冬季施工时段起日以每10 a 1.1 d的趋势推后,冬季施工时段止日以每10 a 3.3 d的趋势提前,而冬季施工时段长度以每10 a 4.4d的趋势变短;10月到4月日平均气温低于5℃的日数分别为0.0,0.1,2.6,7.4,4.6,0.3,0.0 d,全年有15.0 d,日最低气温低于0℃的日数分别为0.0,0.0,0.4,1.2,0.4,0.0,0.0 d,全年有2.1 d;12月,1月和2月是低温日数较多的月份,平均为2.6,7.4和4.6 d.由于低温日数与冬季施工时段存在着十分明显的年际变化特点与规律,这对江水截流期选择、溪洛渡水电站冬季施工准备和冬季冰冻天气气候条件预测具有参考意义.     

福州市极端气候变化趋势研究

基于1951-2013年福州市逐日气象数据,通过Morlet小波转换分析和Mann-Kendall趋势法,计算了3个极端气温指数(日最高气温的极高值(TXx)、日最低气温的极低值(TNn)和暖昼日数(TX90))和4个极端降水指数(日降水量≥50 mm天数(R50mm)、日降水强度(SDII)、极端降水量(R95)及最大5日降水量(RX5d))的变化趋势.结果表明:极端气温指数呈显著上升趋势,而极端降水指数增强趋势不明显.TXx和R50mm均表现出强烈的18 a振荡周期,TX90和SDII、R95及RX5d于20世纪80年代后均存在23 a振荡周期;极端气候指数于80年代中后期以来中小周期越来越明显.所有极端气候指数以80年代为转折点,呈现明显的年代际变化;未来福州市极端气温上升趋势仍将继续,应警惕高温风险;极端降水事件增加趋势短期内亦不会减缓,旱涝灾害防范工作不能懈怠.     

近60年西安市极端气温事件变化特征分析

分析西安市近60年极端温度事件的变化特征以及极端温度指数与气温的关系。选取1951—2010年西安市逐日平均气温、日最高气温以及日最低气温资料,采用世界气象组织(WMO)公布的极端温度指数,利用Mann-Kendall(M-K)方法进行极端气温事件分析。认为近60年来,西安年平均气温、年平均最低气温、年平均最高气温呈上升趋势,20世纪90年代增温尤为明显;3种气温的变化趋势除夏季平均最高气温呈下降趋势外,各季节均为上升趋势;年平均气温与极端气温指数之间存在明显的相关性;暖夜日数和暖昼日数呈上升趋势,而霜冻日数、冷夜指数和冷昼日数呈下降趋势,冷夜指数减小、暖夜指数增大的幅度远大于冷昼日数减少的幅度,夜间气温的上升对增暖的贡献更大;极端气温指数的变化存在明显的年际变化特征,并伴有突变发生,西安市气温升高主要发生在20世纪90年代初期。     

阜新地区热度日和冷度日变化特征分析

利用1951-2006年阜新逐日最高气温、最低气温资料,分析阜新热度日HDD和冷度日CDD月际、年际、年代际的变化规律,并探讨度日与平均气温及耗电量的关系.结果表明:阜新HDD最大值出现在12月,CDD最大值出现在7月,HDD和CDD月际差异均较大.HDD年际变化呈下降趋势,其下降率为-78.5(℃·d/10 a),CDD年际变化呈微弱的上升趋势,上升率为22.0 (℃·d/10 a).阜新多年平均HDD值和CDD值分别为4087.5 (℃·d)和19.2 (℃·d).HDD年代际变化呈下降趋势,CDD年代际变化呈上升趋势.HDD年代平均值与年代平均气温呈反位相,而CDD年代平均值与年代平均气温呈正位相.