近48a长江源区降水时空变化特征

基于1966—2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明:①长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;②近48年长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;③长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;④长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;⑤长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。     

滇中城市降水特征及其成因分析

基于滇中城市群4个主要城市(昆明、曲靖、玉溪和楚雄)近50年的降水资料, 利用统计分析、小波分析、累计距平和灰色关联度分析等方法, 分析滇中城市降水量的年、季、月变化特征以及影响降水量的各种因子。结果表明, 滇中城市近50年平均降水量为928.1 mm, 整体上呈下降趋势, 并在2009年发生突变; 降水量有干、湿季之分, 雨季(5—10月)降水多, 干季(11月至次年4月)降水少, 最大降水量出现在7月(184.0mm), 最小降水量出现在12月(13.8 mm)。通过小波分析, 发现年降水量呈现22年左右的主周期变化; 夏季降水量呈现以19天为主周期的增减变化, 降水多, 变幅小; 冬季降水量呈现以20天为主周期的增减变化, 降水少, 变幅大。通过灰色关联度分析, 发现自然因子中对降水影响较大的是气温和相对湿度, 人文因子中对降水影响最大的是人口和城市面积, 并且, 自然因子的作用大于人文因子。     

近48年长江源区降水时空变化特征分析

基于1966～2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明：(1) 长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;(2) 近48年来长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;(3) 长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;(4) 长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;(5) 长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。     

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.     

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.     

华山地区近60 a 6-9月降水特征及环流成因分析

运用滑动平均、回归分析和Morlet小波分析法,用华山站60 a(1956-2015年)的逐日降水资料,对华山地区降水较多的6-9月的降水进行了不同时间尺度的特征和趋势分析,对可能影响降水的环流因子进行了统计分析.结果表明,华山地区月降水呈单峰分布,降水量、降水日数与最大日降水量的峰值均出现在7月. 6-9月的降水量对年降水量贡献很大,占全年58%以上,其中大雨及以上量级降水出现频次占比超过50%.华山地区降水存在比较明显的周期,年内周期主要表现为在6-9月存在4 d左右的准单周季节内振荡,年降水量在1973-1992年存在5 a左右的显著主周期.影响华山地区6-9月旱涝的环流形势差异较大,在涝年主要表现为高空通常有气流辐散,地面有气流辐合,垂直上升运动更强,西太平洋副热带高压位置更西更北,沿副热带高压西侧到达华山地区的低层水汽条件更好,中低纬度冷空气较弱,冷暖空气在华山地区交汇;旱年形势则大致相反.利用大尺度环流因子定量化指数统计验证发现,对于华山地区6-9月汛期降水影响较大的气候因子主要为北半球副热带高压和西太平洋副热带高压北界及脊、北半球副热带高压强度、印缅槽和北半球极涡中心强度,这些因子与华山汛期降水量的相关系数达到-0.13～0.28,且均通过了0.05的显著性水平检验.     

近54年来玉溪市气候变化特征分析

利用线性趋势函数、滑动平均、Mann-Kendall突变检测分析法及方差分析外推法等,分析了玉溪市1960-2013年温度及降水的变化趋势和特征.结果表明:近54年来玉溪市气候变化呈现温度升高及降水量减少的暖干化趋势,温度增加速率为0.26℃/10a,降水减少速率为19.08 mm/10a.1994年发生增温突变,年降水量在2009年发生了由多向少的突变.干季温度增温率强于雨季,且干季降水量增加的幅度没有雨季降水量减少幅度大.21世纪以来是近54年来玉溪市温度最高且降水最少的一个阶段,尤其在2009-2013年降水持续偏少,致使玉溪市出现"四连旱".玉溪市1960-2013年期间,温度周期变化不明显,而降水量存在准18a和7~8a的周期振荡.     

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.     

1957—2011年陕西省降水特征分析及趋势判断

采用距平分析法、极差分析法和小波分析法,结合GIS空间分析技术,详细分析了1957—2011年陕西省降水空间格局特征、年际变化特征、降水持续性特征和周期性特征,并根据持续性特征和主周期对陕西省未来降水趋势做出判断。研究结果表明:1陕西省年降水量空间分布随着纬度增高而减少,总体趋势表现为从东南向西北逐渐递减,南北差异悬殊。400 mm和800 mm等降水量线均有总体南移的趋向,这与近几十年来陕西省降水量持续减少有密切关系。2降水量年际变化震荡剧烈、稳定性差,年降水量线性倾向率为-9.7 mm/10a,年降水量和各个季节降水量变化均呈波动态势,春季和秋季波动剧烈,下降趋势明显。3季节和年降水量Hurst值都大于0.5,表明降水量未来变化将与过去的变化趋势一致,但不同地区和时间尺度的持续性有所不同。4降水量在不同时间尺度上存在明显的震荡周期,34或24年为其主周期。5陕西省未来2~3年仍处于多水期,但2015年以后将会进入少水期,这种状况最长会持续11年之久。因此,未来陕西省暖干化趋势将凸显。     

郑州市夏季降水的变化特征

利用1955—2011年郑州市夏季降水日逐分钟降水量,对郑州市降水日的降水量及其场次的年内和年际变化进行分析.结果表明:郑州市1981—2010年夏季降水量场次及其降水量平均分别为42.7场和8.4 mm,二者均有显著的变化趋势,气候倾向率分别为-2.2场/10a和0.56 mm/10a.郑州市场次降水平均持续时间和实际维持时间具有显著的线性相关关系.不管用场次降水量最长持续时间与其对应降水量的关系,还是利用场次最大降水量与其对应持续时间的关系,均表明随着时间的延长,降水量的数值会增加,反之依然.     

1961—2018年安阳市大气降水资源变化特征分析

基于安阳气象站1961—2018年逐日降水量和气温等气象资料,采用高桥浩一郎陆面实际蒸散发经验公式、距平分析法、线性回归和Mann-Kendall检验等方法,计算分析了1961—2018年安阳市可利用降水资源变化特征.结果表明,安阳市降水资源分布不均,春、夏、秋三季的降水量、蒸发量和可利用降水分别占全年总量的96.44%、95.73%和97.92%,尤以5—9月最为集中,冬季占比很小.这58年中安阳市年可利用降水以-13.37 mm/10 a的速率减小.以季节划分,各季可利用降水均呈减小趋势,夏季减幅最大,倾向率为-7.96 mm/10 a;秋季和春季次之,分别为-2.95 mm/10 a和-1.86 mm/10 a;冬季最小,倾向率为-0.57 mm/10 a. 58年来安阳市年可利用降水及春、夏、冬季可利用降水无明显突变发生,秋季可利用降水于1962年发生突变.降水与可利用降水呈显著正相关,对可利用降水量起决定性作用,气温与可利用降水呈负相关.随着全球变暖,安阳市气温上升,安阳市可利用降水资源将持续减少.     

北京市通州区1966-2016年降水特性研究

降水是最重要的天气要素之一,是城市水文循环关键组成部分.本文运用5a滑动平均、小波变换及MannKendall趋势检验方法,选取北京市通州区51a(1966—2016年)逐日降水资料,分析了通州区在年、季、月尺度上的降水特性.结果表明:年降水量以0.44mm·a-1的速率减少,且呈现出多个周期;降水量主要集中在夏季,占全年降水量的72.1%,且以2.33mm·a-1的速率减少,春季和秋季降水呈增加趋势,增加的趋势分别为0.36和1.12mm·a-1,冬季的变化趋势最弱,以0.03mm·a-1的趋势减小;月降水量主要集中在7和8月,占全年的50%以上,且分别以0.88和1.68mm·a-1的速率减少,降水量在12、1和2月没有变化的趋势.日降水量大于10和20mm的降水事件主要集中在夏季,降水时间减少是夏季降水减少的主因.     

1967-2016年云南高原中部城市群降水时空变化特征分析

以1967-2016年云南高原中部城市群42个站点逐日降水数据为研究对象,采用M-K突变检验、小波分析法和克里金插值法等方法对云南高原中部城市群近50年降水时空变化特征进行分析.结果表明:春、夏、秋季以及年降水量均呈下降趋势,冬季降水量则呈上升趋势;年与四季降水量存在一个或者多个突变点;冬季降水量主周期为12 a,其他三季降水量与年降水量主周期均为34 a;年降水量与夏季降水量均呈现出西部和北部降水量偏少,东部和南部降水量偏多的空间分布特征;春季降水量由东南向西北呈带状递减的空间分布特征;秋季降水量表现为自东向西和北部减少的空间分布格局;冬季降水量地域差异最大,呈现出空间分布极为不均匀与地域性极强的双重特征.     

临汾市近60年来气候变化特征分析

本文对临汾市气象观测站1954年~2013年的气温和降水资料,利用回归分析、小波分析、趋势分析法分析了临汾市近60年来的气候变化特征.分析结果表明:(1)近60年来,临汾年平均气温变化于10.98℃~15.18℃.临汾市年平均气温总体呈现出增长的趋势,线性倾向率为0.358℃/10 a,高于我国平均气温增长率,说明临汾市增温幅度较大,尤其是近30年来增温速率更为明显.2005年后年平均气温略呈下降的趋势.年内气温变化存在较为明显的季节差异,各季气温均呈增长趋势,夏季增温率最小,春秋两季要略大一些,冬季增温最为明显;(2)近60年来,临汾市总降水量在277.9 mm~798.6 mm之间波动,并表现出明显的降低趋势,线性倾向率约为-19.564 mm/10 a,气候变干较为明显.年内降水量变化存在明显的季节差异,春、夏、秋三个季节降水量均表现出降低的趋势.降低幅度从大到小依次是夏季、秋季和春季.其中夏季降水量减少是临汾市变干的主要原因,而冬季降水则表现出缓慢的增长趋势;(3)近60年,临汾市降水量表现出4 a~5 a和2 a的周期特征,而温度周期信号不明显.     

近60年天津海岸带地区降水与气温的演变规律

天津海岸带地区生态环境较为脆弱,水资源短缺日益严重,其中春旱问题突出.因此,探讨该区年和春季降水量与气温的长期演变规律具有重要意义.基于1961—2018年降水与气温数据,根据气象行标当候(5 d)划分春季(10～22℃),利用线性趋势、小波分析和小波相干性分析该区降水量与气温的长期演变规律.结果表明:①年降水量总体呈下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/(10 a),而春季降水量总体上无显著变化趋势;年和春季平均气温均呈上升趋势,表明该区气候总体上呈"暖干化"趋势.②年降水量时间波动主周期为23 a,比气温和春季降水量主周期(27 a)缩短4 a;降水与气温的不同步可能导致气温高的年份春季降水少,加剧了春旱问题.③年降水量与平均气温在1995年前为负相关,3～5 a周期区间内春季降水量比气温在1985—1995年和2005—2010年落后1 a左右,年和春季降水与气温在全年和春季尺度上均为非线性的耦合关系.④春季植物生长关键期(3—4月份)降水量无显著变化,但气温却升高,这可能影响植物生长对水分潜在的需求,进而降低作物产量.     

青海湖流域毗邻区气候变化对青海湖降水增加的影响研究

选取青海湖流域毗邻区7个气象站点,对1961—2010年的降水气候要素的变化趋势进行了分析,采用Mexhat小波方法对其进行了周期分析.为查明青海湖流域降水增加的水分来源方向,选取峰值阶段做青海湖流域内和青海湖流域毗邻区的降水变化进行相关分析.结果表明:研究区1961~2010年间年平均降水量均呈波动上升的趋势,其中毗邻区东南部的贵德和东北部的门源、北部的祁连降水量增幅较小,分别为0.5mm/10a、1.4mm/10a、6.8mm/10a,而西部的都兰和德令哈降水量增幅最大,降水量变化存在27a的主周期.青海湖流域降水增加与毗邻区降水变化的相关程度很高,相关性达到0.912,尤其南部兴海方位的降水变化对青海湖流域降水增加的关系最为密切,相关性达到了0.856.初步认为,青海湖流域降水量增加来自西南季风水汽源有关.     

嫩江流域降水特征时空分布分析

基于嫩江流域17个气象站点1959—2010年逐日降水数据,选取降水量、降水日数和降水强度作为代表性指标,采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归法系统研究了嫩江流域降水的时空变化特征。结果显示:近51年来,①嫩江流域平均年降水量、夏季和秋季降水量分别以6mm/(10a)、4mm/(10a)和5 mm/(10a)的速率呈下降趋势,而春、冬两季降水量分别以2mm/(10a)和1mm/(10a)的速率增加;空间上,年降水量和季节降水量在流域上游多于下游。②嫩江流域平均年、夏季和秋季降水日数分别以1.5d/(10a)、1.1d/(10a)和1.2d/(10a)的速率下降,且上游下降较明显;春、冬两季降水日数则以0.1d/(10a)、0.7d/(10a)的速率呈增加趋势,且中游增加趋势明显;流域降水日数在年和季节尺度上均表现出上游多于下游的空间特征。③嫩江流域平均年降水强度、夏季和秋季降水强度分别以-0.018mm/(d·10a),-0.007mm/(d·10a)和-0.105mm/(d·10a)下降,而春、冬两季降水强度分别以0.051mm/(d·10a)和0.047mm/(d·10a)上升;空间上,年和春、夏、冬3个季节降水强度表现为流域上游弱于下游,而秋季降水强度在嫩江中游干流附近较大,其他地区降水强度较小。结果表明,在全球气候变化下,嫩江流域年和季节的降水特征在1959—2010年间均有不同程度改变,并呈现出明显的空间分布特征。     

基于Mann-Kendall法和小波分析的降水变化特征研究——以重庆市沙坪坝区为例

以重庆市沙坪坝区1959-2008年50年的日降水资料为基础数据,以Mann-Kendall法和小波分析为主要研究方法,分析了沙坪坝区的降水变化特征.结果表明:近50年来沙坪坝区年降水量和汛期降水量成上升趋势,但变化不显著,非汛期降水量有较显著的上升,将有助于解决区域水资源在时间尺度上供需不平衡问题;年内分配的年代际变化分析表明,该地区年内分配极为不均,汛期多年平均降水量为843.9mm,约占年平均降水量的77%;根据年降水和汛期降水的小波方差图的比较可知,年降水的变化在很大程度上受汛期降水变化的控制.     

皖南冬半年云系和降水与东亚环流结构分析

用皖南5个气象站2001-2004年冬半年地面气象观测资料、美国NCEP/NCAR全球日平均分析场资料和历史天气图,对皖南冬半年云系和降水与大尺度大气环流进行了分析.主要结果如下:华北低槽型出现次数较多,平均云量接近最大值,平均降水量最大(5.7mm),平均云量和降水量南部略偏多.沿海低槽型出现次数最多(33.1%),平均云量(2.7、4.3成)和降水量(2.0mm)均最小,平均降水量自北向南逐渐增多.大陆高压(脊)型出现次数偏少,平均云量和降水量接近最小值,平均低云量和降水量南部偏多.南支低槽型出现次数较多,西南部平均云量和降水量偏多.西北低槽型平均云量最多(4.8、7.5成),平均降水量东部偏小.纬向环流型出现次数较少,平均云量居中等;平均降水偏小,南部略多.     

固原市原州区近60 a降水变化特征分析

以固原市原州区1957—2016年的降水资料为基础,采用线性回归、M-K(Mann-Kendall)检验、累积距平曲线和滑动t检验的方法对原州区近60 a的年际和年内各时段的降水量进行变化趋势和突变分析。原州区多年年均降水量为439.6 mm,汛期和夏季降水量占比较大,分别达到72.8%和57%;冬季降水变差系数最大,最不稳定。通过线性回归法和M-K趋势检验法对降水量进行趋势分析:年、汛期和夏季降水量均呈下降趋势,下降速率分别为0.17、0.91、0.69 mm/a;春、秋、冬三季降水量呈上升趋势,上升速率分别为0.21、0.03、0.29 mm/a;除冬季外,其他各时段的趋势变化均未通过0.05的显著性检验。运用M-K突变检验、累积距平曲线和滑动t检验对各时段降雨的突变年份进行综合分析,年降水和汛期、秋季降水突变点相近,春、夏和汛期均在1991年发生突变,冬季降水在1979年有较为显著的突变。