近半个世纪以来中国季风区气温与降水变化及其时空差异

利用中国东部季风区20个测站1960-2012年气温和降水量的月值数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了季风区各区域年平均气温和年降水量的变化趋势、突变现象和周期特征.结果表明1960-2012年季风区各区域均有增温趋势,在20世纪90年代发生突变,东北地区发生突变要早于其他地区,北方地区的增温幅度大于南方,存在4年左右周期,8～16年的准周期,气温的高频变化周期在内陆地区表现更为明显;年降水量在53年里处于波动状态,四川盆地、华北地区和季风区西北部地区降水有减少趋势,长江流域下游降水有增加趋势,其他地区没有明显变化趋势,存在2～4年周期、8～16年左右准周期,降水的低频变化周期在近海地区表现更为明显.     

集合经验模态分解在陕西降水多尺度分析中的应用

根据1960—2009年陕西省陕北、关中、陕南3个地区的年降水量资料,利用集合经验模态分解方法进行了降水量变化的多时间尺度分析,探讨了影响陕西省3个区域降水量变化的因素。结果表明,在整个时间跨度,陕南地区"先升后降"的长趋势变化不同于陕北、关中地区保持递减的长趋势变化。尽管陕西省3个区域主要周期大小有一定的差别,但是都存在着10.5年左右的年代际周期,这个年代际周期与太阳黑子相对数11年的周期大致相同,说明了陕西省3个区域的降水可能受太阳黑子活动的影响。     

黄河流域降水要素的周期特征分析

依据黄河流域32个气象站点1951-2003年的月降水数据,应用最大熵谱分析法(maximum entropy method,MEM),分析了该流域降水变化的周期特征,探讨了影响降水周期特征的可能成因.结果表明,黄河流域降水序列明显存在着60 a的代际尺度,14、25 a的年代际尺度和3、9 a左右的年际尺度变化周期.不同时间尺度、不同地区的降水周期也具有一定的差异性,说明了不同地区降水周期分布的复杂性.降水变化周期特性的存在既可能受到海一气相互作用的制约和影响,又可能与太阳活动密切相关,其具体影响机制有待进一步分析.     

1960-2014年河南极端降水特征分析

基于河南1960-2014年17个气象台站日降水实测数据,采用线性趋势与分析方法,根据选取的9个极端降水指数,分析了河南省极端降水的时间演化和空间分布,探讨了影响极端降水的因素.结果表明:(1)河南极端降水指数多年均值的空间分布整体呈现由北向南连续干日数减弱、年总降水量和大雨暴雨日数增多,自西向东平均日降水强度增强的分布规律.(2)该区极端降水指数长期演变趋势存在一定的空间差异.大部分地区降水量减少,但发生干旱和大到暴雨的日数却增加;而河南东部地区的极端降水事件呈现增强趋势,南部地区则表现为减弱趋势.(3)极端降水指数具有明显的年际和年代际时间变化规律,整体表现为20世纪80年代早期偏多、90年代偏少、21世纪后又增多的特点.河南地区极端降水变化符合我国中部和北部地区极端降水整体呈减少趋势的研究结果;引起其变化的重要原因为异常大气环流所致.而由于极端降水事件本身的特殊性和复杂性,区域内极端降水事件的物理成因和机制还需要深入研究.     

河南省近53年旱涝变化特征分析

根据河南省17个气象站1961-2013年逐年的降水和温度资料,基于降水温度均一化指标,并结合趋势拟合方法,定量分析河南省降水温度均一化指标、干旱站比例、洪涝站比例以及旱涝站比例,揭示了该研究区域旱涝时空变化特征.结果表明:降水温度均一化指标总体上以-0.15/10a的速率下降,在一定程度上说明河南地区趋于干旱化的趋势;在空间分布上,各测站的降水温度均一化指标线性趋势值有较强的空间分布规律,干旱化趋势沿西北-东南方向逐渐减弱,黄河流域以南旱涝频率较高,而其中孟津地区的旱涝频率也较高.总体来看,河南地区干旱有加剧趋势,洪涝则减缓.研究结果与实际基本相符,可为河南省相关部门制定抗旱涝对策提供参考.     

1971—2018年金华地区冬季降水特征研究

为了探究金华地区冬季降水特征和极端降水情况,利用1971—2018年金华地区的实测地面降水资料,运用线性倾向估计、滑动平均、百分位阈值和小波分析等方法,对金华地区48年冬季降水变化进行了研究分析.结果表明:1)48年间,金华地区冬季降水量总体呈上升趋势,降水天数呈下降趋势,说明单次降水的强度增大,极端降水在2000年后出现的频次增加;2)冬季不同月份的降水特征不同,2月份降水量最多,降水天数最多,降水强度最大,12月份干湿变化大,容易出现气象和农业灾害;3)冬季降水量存在4 a,12 a和28 a左右的周期震荡,变化最明显,冬季降水天数周期震荡总体不明显,但单个月份的周期震荡较强烈,1月份的降水天数存在较明显的24 a震荡周期.研究成果可为金华地区的冬季降水机制研究和防灾减灾工作提供一定的参考.     

沙坡头地区多年降水量时间序列的小波分析

利用沙坡头气象站1955-2009年50余年的年降水序列作为观测资料,采用Morlet函数作为小波函数,分析了沙坡头年降水量的多时间尺度变化特征.结果表明沙坡头地区的年降水量存在着显著的10～12年和25～27年的周期变化;在固沙植被早期,人工植被的演替规律和降水的周期振荡具有一致性.     

中国区域月降水量的多时间尺度特征

根据国家气候中心气候预测室的降水分区方法，使用1951年1月到1998年12月的分区月降水指数资料，采用小波分析方法分析了中国区域月隆水的多时间尺度特征。研究结果得出：对全国平均而言，20世纪50年代和90年代为我国降水偏多期，60年代和80年代为降水偏少期；中国大部分地区降水都存在8年以上的长周期变化和2-4年周期的变化，但后者呈现出明显的不规则性。     

绍兴市近48年降水演变特征统计分析

选取绍兴国家气象观测站1961年1月至2009年2月逐月降水量作为降水分析基本资料,利用一元线性回归、小波变换和Mann-Kendall检验等统计学方法对绍兴降水季节变化和年际变化的特征进行了综合分析,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并根据主周期对未来降水变化趋势进行了预估.结果发现,绍兴市近48 a各个季节和年降水都存在多时间尺度特征,大尺度的周期变化中嵌套有小尺度的周期变化.春季降水以3～4 a年周期为主.并有准3 a周期向准4 a周期转变的趋势;夏季降水主要存在准4 a和准14 a周期变化;秋季降水主要存在准2 a和准12 a周期变化;冬季降水主要存在准4 a和准16 a周期变化:年降水主要存在准2 a和准4 a年际周期变化和准13 a年代际周期变化.绍兴春季和冬季降水突变不明显;夏季和秋季突变明显,突变点分别出现在1973年和1963年,而年降水突变不明显,不存在明显的突变期.夏季降水变化趋势和年降水趋势基本一致:夏季降水和年降水在时域上分布有很大的相似性,都具有准4 a周期变化.并全时域存在;夏季降水突变影响到全年降水的突变.根据绍兴夏季降水和年降水的主周期推测.2009年后的5～6 a绍兴年降水将相对偏多.     

城市化对长江三角洲区域降水的可能影响

本文利用我国中东部地区115个测站1960—2005年的逐日降水资料,分析了城市化对我国长江三角洲地区降水的可能影响.以中东部地区为背景,对比分析了长江三角洲地区与背景区域的年降水变化趋势,结果都呈现增长趋势,长江三角洲地区的年降水量增长速度明显快于背景区域的年降水量增长速度.同时分析了两个区域不同季节和不同强度的降水变化特征,结果表明:春、秋两季降水都减少,春季长江三角洲地区降水减少速度慢,而秋季长江三角洲地区降水减少速度快;整个中东部地区小雨的年降水量减少,中雨、大雨和暴雨的年降水量增加,长江三角洲地区小雨的年降水量略有增加,中雨、大雨和暴雨年降水量的增长速度明显高于整个中东部地区.结合降水天数的变化情况,说明降水强度加大是长江三角洲地区降水增加的主要原因,这可能与该地区的快速城市化进程有关.     

近40年贵州省夏季基于Z指数的干旱特征分析

基于贵州省1979—2018年近40年的降水量计算了降水Z指数并利用实况资料进行了比对分析,降水Z指数能很好反映贵州省夏旱,利用降水Z指数场作REOF分区,并分别对各区域降水Z指数序列作线性趋势分析,Mann-Kendall分析和morlet小波分析。结果表明:近40年来贵州的西部夏季旱情略有加重,东部夏旱减缓,尤其是近些年来旱涝更替频繁,四个区域年际差别都较大;西北区域长期呈现下降的趋势,西南区域长期呈现上升的趋势,但是近些年来突变特征较为复杂,省东部呈现下降-上升-下降-上升的趋势,旱涝交替;夏季干旱具有多时间尺度振荡的特点,在20世纪90年代周期特征都比较明显,存在2～4年的周期,2010年以来东北和西南区域2年周期比较显著。     

近51年海河流域气候变化特征分析

在全球变暖的背景下,海河流域作为我国重要工农业生产地,气候正在发生重大变化.利用1960年-2010年海河流域30个气象站点的气温和降水资料,将每个站点的气温和降水量展布到全流域,采用线性倾向估计、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验和小波分析等方法分析海河流域气候的变化特征.结果表明：海河流域气温呈明显上升趋势,其中西部和东部明显高于南部和北部,年平均气温在1988年发生突变,气温变化存在7a和10～15a2个周期;整个流域的降水量呈下降趋势,其中北部的内蒙古地区和河南的北部地区降水减少趋势最为明显,降水量在1997年发生突变,降水变化存在5～7 a和10～15 a 2个周期.     

半个世纪以来长江中下游降水的时空分析

利用长江中下游89个气象站1958年～2009年逐日降水资料,采用EOF、REOF和小波分析等方法,分析该区域降水的时空变化特征.结果表明:过去52年来,长江中下游地区年降水量主要有3种典型的空间振荡型,存在6个典型的降水变化敏感区域.各区域均有6年左右的准周期变化.     

泉州地区30年夏季降水时空分布规律研究

选用泉州地区7个气象站1985-2014年的逐日降水资料,运用克里金空间插值、小波分析等方法,分析该地区近30年来夏季不同降水等级发生频率的月变化特征和不同降水等级周期性变化规律。结果表明,泉州地区夏季大雨、暴雨、大暴雨发生频次西北部山区大于东南部沿海,且主要集中在7月和8月,其中大雨发生频次为4. 2～8. 9次/a,存在2～3年周期振荡;暴雨发生频次1. 7～3. 7次/a,周期震荡不明显;大暴雨发生频次为0. 3～0. 8次/a,存在2～5年周期振荡。     

中国西南地区近50年夏季降水的气候特征

利用中国西南地区103个气象观测站1961年1月1日-2010年12月31日的逐日降水量资料,采用旋转经验正交函数分解、突变分析、小波分析等方法对该地区近50年夏季降水的空间异常分布、演变规律、突变及周期特征进行了诊断分析.结果表明:西南地区近50年夏季降水标准化距平场可以划分为七个分区,并根据夏季降水的年代际变化特征将其归为五种类型,即明显增加型、缓慢增加型、平缓变化型、缓慢减少型和明显减少型.近50年夏季降水量在川东渝北和川西高原地区明显增加,而四川盆地则明显减少;贵北渝南和贵南桂北地区呈南北相反的缓慢增加(减少)趋势,云南地区呈东西相反的平缓减少(增加)趋势.夏季降水突变点多集中在20世纪70年代、90年代和21世纪初.且都存在一个准14年尺度的变化周期.     

陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的气候特征

利用陕西、甘肃、宁夏和内蒙古西部地区64个测站1961～2000年春季降水量的资料,采用EOF、REOF、小波分析和突变分析等方法,对陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的空间分布特征和时间演变规律进行了诊断分析研究.结果表明:陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的空间分布既有整体一致的特性,也存在东部和西部、南部和北部相反变化的差异,可将陕甘宁及内蒙古西部地区划分为三个主要的降水异常区域:陕南秦岭区、甘蒙西部区和河套区.各异常区代表站资料反映出近40a来陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水呈减少趋势,但未发生突变现象,并且存在着14a,8a和2～6a的周期变化.     

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.     

山西省夏季降水年际变化特征

采用旋转主成分分析(REOF)、小波分析方法,对山西省1960-2004年夏季降水距平场进行分区,分析不同区域夏季降水时间变化规律.结果表明,山西省夏季降水异常区域大致可划分为3个区,即北部区、中部区、南部区.各异常区夏季降水都存在10 a以上长周期和5～9 a短周期振荡,但其显著周期及年代变化差异较大.     

2001-2011年肯尼亚植被与降水时空变化特征及其相关性分析

利用2001-2011年间MOD13Q1-NDV I以及TRMM 3B43月降水数据,分析肯尼亚地区11年来植被NDV I与年降水的年际变化趋势及其相关关系.结果表明肯尼亚地区植被NDV I总体上呈轻微下降趋势,且存在着显著的空间差异,3.90%的地区植被NDV I显著增加,15.53%的地区NDV I呈显著减少.肯尼亚地区年降水量总体上呈轻微下降趋势,且存在着显著的空间差异,3.29%的地区年降水量呈显著或低度增加,19.05%的地区年降水量呈显著或低度减少,77.66%的研究区域年降水量基本无变化.肯尼亚地区的植被NDV I与降水有着很好的相关性,93.50%的区域植被NDV I和降水呈正相关,有41.67%的地区呈显著水平以上相关,6.50%的区域植被NDV I和降水呈负相关,仅有0.35%的地区呈显著负相关.     

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。