重庆主城区近百余年降水的变化特征

利用1892—2009年重庆主城区降水资料,采用多种统计方法,分析了近百余年来重庆主城区年和四季降水的气候变化特征.结果表明:重庆市主城区近百余年来,年、春季、夏季和冬季降水线性变化趋势都不明显,都为略增多的趋势.秋季降水为显著的减少趋势,减少率为-6.7mm/10a,通过了0.01的水平置信度检验.年和四季降水的阶段性变化差异明显.年降水在近百余年未发生明显的突变.春季、夏季和冬季降水都发生过一次突变,分别发生于1915、1978、1956年,都突变为增加趋势.秋季降水第一次突变发生于1963年,突变为增加趋势;第二次突变发生于1974年,突变为减少趋势.周期分析表明近百余年来年降水存在3a左右的显著周期,春季降水存在7a和5a左右的显著周期,夏季降水存在3a和6a左右的显著周期,秋季降水存在2a左右的显著周期,冬季降水存在3a左右的显著周期.     

变化环境下岩溶区流域径流变化特征研究

基于岩溶区流域—平塘站1963年至2014年的年径流深资料,采用线性趋势、滑动秩和检验和Morlet小波分析等方法研究了变化环境下平塘站径流深的趋势、突变和周期特征,并运用R/S分析法预测径流深未来的变化趋势。结果表明:近52a来平塘站年径流深和雨季径流深均呈现减少趋势,分别在1998年和2008年发生了突变,均存在第一、第二和第三主周期,分别为20a、6a和3a,在未来都有持续减少趋势;枯季径流深呈现微弱增加趋势,在1987年和1991年发生了突变,第一、第二和第三主周期分别为24a、9a和5a,在未来有持续增加趋势。     

近48年华南日照时数的变化特征

 利用1961-2008年华南110个测站年日照时数资料,通过线性趋势分析、Mann-Kendall检验、功率谱分析和计算趋势系数等统计诊断方法,分析了华南年日照时数的时空特征和气候变化。结果表明：近48 a来,华南年平均日照时数整体上呈自南向北减少的分布特点,最高中心位于广西南宁（2 552 h）,最低中心在广西金秀（1 172 h）。华南平均年日照时数以4.09 h/a的速率明显减少,高于全国平均值,并存在22 a和11 a的显著周期振荡,在1970年代后期发生突变。华南年日照时数长期趋势变化有明显的空间差异,大部分地区呈明显减少的趋势,其中有3个减少中心,分别位于广东深圳（-12.86 h/a）,海南澄迈（-12.85 h/a）和广西横县（-11.85 h/a）。华南年平均日照时数的分布与总云量分布几乎完全相同,但它们的变化趋势大部分相反。广东大部分地区总云量在明显增加,日照时数在显著减少。     

皖北平原近60 a冬小麦需水量及缺水量特征研究

冬小麦需水量和缺水量变化分析是地区农业合理用水、制定科学灌溉方案的数据基础。选取典型农业区皖北平原为例,采用修正FAO-56 PM公式及分段单值平均系数法对皖北平原1959—2018年冬小麦需水量和缺水量进行计算,并通过M-K检验法分析近60 a来皖北地区冬小麦需水量和缺水量的趋势变化及突变现象。结果表明:(1)近60 a皖北地区年需水量呈现一定的波动起伏,需水量以2 mm/10 a的趋势下降,年需水量平均值为315.5 mm,需水量阈值为227.8～391.4 mm。皖北地区需水量空间差异不明显,呈自北向南逐渐减少,其中砀山县年均最大需水量为323.66 mm,阜阳市年均最小需水量为300.144mm,在1975年之后,皖北地区缺水量突变明显。(2)皖北地区冬小麦缺水量以2 mm/10 a的趋势小幅度下降,下降的幅度较小,且空间差异较小总体呈自北向南逐渐减少,其中砀山县年均最大缺水量为273.4 mm,阜阳市的年均最小缺水量为244.16mm。(3)皖北地区多年平均缺水量为261.65 mm,年缺水量变化幅度为182.6～333.8 mm,突变点集中在1975—2018年,冬小麦的缺水量出现在生长中期。     

近65年桂林市降雨侵蚀力变化特征与周期演化

采用Sen’s斜率估计法、Mann-Kendal趋势分析法、M-K突变检验法和Morlet小波变换对1951—2015年桂林市降雨侵蚀力进行特征分析、趋势估计、突变检验和周期分析。结果表明:近65年桂林市降雨侵蚀力呈不显著增大趋势,年际变差系数为0. 19,为中等程度变异; 20世纪90年代侵蚀力最强,80年代侵蚀力最小;年降雨侵蚀力自1968年以后呈增大趋势,分别在1968、2002和2015年发生了三次突变;雨季侵蚀力控制着年降雨侵蚀力的趋势;降雨侵蚀力存在34 a、56 a、12 a和3 a左右的周期。     

云南盘龙河流域53年来蒸发量变化分析及预测

利用盘龙河流域1961—2013年蒸发皿蒸发量观测资料,分析了盘龙河流域蒸发量的变化特点及其未来变化趋势.结果表明:1)53年来蒸发量呈十分显著的减少趋势,其变化速率为-23.90 mm/10 a,53年来减少了126.7 mm,各季蒸发量与年变化趋势一致,均呈减少趋势;2)年蒸发量与春季、雨季呈显著的突变减少趋势;3)秋季5 a、冬季6 a的变化周期十分显著;4)R/S分析法与均生函数预测模型预测结果具有一致性,预示着盘龙河流域未来蒸发量将可能仍呈显著的减少趋势.     

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℃。     

安徽省近50年降水时空变化分析

利用安徽省17个气象站1957-2012年逐日逐月降水资料,选用克里金插值法、MannKendall突变检验和小波分析、重标极差法等方法,探究安徽省年季降雨特征及时空变化.结果表明:(1)在时间上,近56年来,安徽省全年降水量总体呈现增加趋势,降水的年代际变化特征较为明显;(2)在空间上,全省降水总体呈现由东南向西北递减的趋势,区域差异明显;(3)安徽省季节平均降雨的突变检验发现,春季降雨没有发生突变,夏季降雨变化在1975年到1990年的区间内存在多个突变点,秋季平均降雨于1990年前后发生少雨突变,冬季平均降水突变以1996年最为明显,2010年达到显著性水平;(4)从小波变换系数实部等值线图和小波方差分析法可得13a和28a是安徽省年平均降水的主周期;(5)全省各站点年均Hurst值均大于0.5,具有长期相关性,但各站点差异较大,各地区降水增加趋势不均衡,多数站点夏季Hurst值在长时间尺度上具有较强的相关性特征.     

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。     

1956—2011年金沙江下游梯级水电开发区降水变化特征分析

基于金沙江下游梯级水电开发区10个气象站1956—2011年的逐月降水资料，运用线性倾向估计法、Morlet小波分析法和R/S分析法对多年降水和季节降水变化及其趋势、周期和持续性特征进行分析。结果表明:研究区1956—2011年降水量呈波动式下降趋势，降水倾向率为-1.338 mm/a；季节降水中除春季呈微小上升趋势外，夏、秋和冬季均呈下降趋势，且空间差异明显；夏、秋季的降水量占全年的81.1%，尤以夏季为主导，占57.4%；年降水存在1~2 a、4 a 、8 a 、14 a和31 a的周期变化规律，其中8 a的周期尤为明显，通过90%置信水平检验；研究区降水序列总体上存在明显的Hurst现象，具有持续性特征，未来降水仍会维持减少趋势。     

近40年云南省极端降水时空变化特征分析

为了研究云南省降水及极端降水变化趋势,基于1979—2019年云南省气象站点日降水数据及十种极端降水指标,采用M-K突变检验、小波分析及Hurst分析等方法,对近40年内降水及极端降水的变化趋势及空间格局进行探讨。结果表明：1979—2019年云南省年降水整体呈下降趋势,降水总量下降最大倾向率达到-24.52mm/10a,存在24年、9年及其他变化尺度,干旱半干旱区突变显著性最强。在空间变化趋势中,强降水量在湿润区出现快速下降,倾向率达到-5.161mm/10a。其他极端降水事件频率、强度及极值出现不同程度下降;Hurst指数均小于0.5,显示未来各地区间极端降水频率、强度指数变化趋势将会减弱;降水总量能够较好的指示其他极端降水指标变化,相关性达到0.8,降水强度其次,相关系数达到0.7,且均通过0.01显著性检验。研究结果能够为科学研究极端降水趋势变化机制提供依据。     

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.     

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。     

河套灌区近50年气候变化特征及趋势分析

以河套灌区为研究区,收集、整理和分析了河套灌区由西向东的磴口、杭后、临河、五原、前旗5个区域近50年的气候资料:包括降水量、气温、日照总时数、无霜期、平均风速、蒸发量等,分别运用线性趋势法、Mann-Kendell法和小波分析等手段,研究了该地区不同时段、不同区域的气象因子的趋势性、突变性和周期性.结果显示:近50年来灌区年平均气温呈逐年上升的趋势,并且通过了M-K显著性检验.50年间增温幅度约为2℃,各月极端气温差约为41℃,且各月气温呈明显的升高趋势,突变点为1990年;灌区年降水量在波动中呈微弱增加的线性趋势,增加总量不足10mm;而灌区年蒸发量自2000年以来呈现出明显的增加趋势,增加的蒸发量体现在春季的2、3、4月份;灌区年平均风速有明显的降低趋势,突变点为2000年;年日照总时数有变短、年无霜期有增加趋势,但二者变化趋势并不明显.     

额尔齐斯河流域降水变化特征

选择额尔齐斯河流域4个气象水文测站(斋桑泊、塞米巴拉金斯克、鄂木斯克和塔帕)近70a(1936—2005年)的降水系列资料,采用5a滑动平均法、Mann-Kendall法、复Morlet小波分析法和R/S分析法分析这4个气象水文测站的降水变化特征。结果表明:这4个气象水文测站的年降水量呈现不同程度的上升趋势,其中鄂木斯克和塔帕存在显著的上升趋势;4个气象水文测站的年降水存在11~13a时间尺度的交替,表现出明显的周期特征,其次7~9a以及4a左右时间尺度的周期性也相对比较明显;Hurst值表明未来斋桑泊气象水文测站年降水量总体上将呈减少趋势,但反持续程度很弱,其余3个气象水文测站的降水量仍将呈上升趋势。     

1965-2013年黄土高原地区极端降水事件时空变化特征

基于黄土高原地区52个气象站点1965-2013年逐日降水数据,辅以一元线性趋势分析、相关分析、Mann-Kendall检验及反距离加权插值(IDW)等方法,本文分析了黄土高原地区极端降水事件时空变化特征.结果表明:1)时间上,持续性指标和强度指标中除降水强度(SDⅡ)外均呈现减小的趋势;绝对指标和相对指标中除R10 mm降水日数(R10 mm)外,其他指数均呈现增加的趋势,但均未通过0.05显著性水平检验.2)空间上,就持续性指标来看,连续无雨日数(CDD)增加趋势最大的位于区域Ⅲ,连续降水日数(CWD)和年降水总量(PRCPTOT)在区域Ⅱ的北部的增幅最大;强度指标中,1d最大降水量(RX1 day)和5d最大降水量(RX5 day)在区域Ⅱ的中部和北部增幅最大,SDⅡ增幅最大的地区主要集中在区域工和区域Ⅱ的北部地区;绝对指标中,R10 mm、R20 mm降水日数(R20 mm)和R25 mm降水日数(R25 mm)的趋势变化呈由南向北增加的趋势;相对指标中,异常降水日数(R95p)和极端降水日数(R99p)增幅最大的地区主要集中在区域Ⅱ.3)CDD与经度、纬度呈显著的负相关,年降水总量(PRCPTOT)、R10 mm和R25 mm与纬度呈显著正相关,其他极端降水指数与经纬度和海拔高度的相关性不显著.4)主成分分析的结果表明2类极端降水指数的总贡献率达到80.73％,除CDD外,其他极端降水指数与PRCPTOT均具有良好的相关性,且均通过了0.01显著性水平检验.5)Hurst指数结果表明黄土高原地区CDD、SDⅡ、R10 mm、R20 mm和R25 mm极端降水指数变化均呈反向变化特征,其他极端降水指数呈同向变化特征.     

山西省近50年气温和降水变化基本特征研究

根据山西省近50年(1959-2008)108个地面气象观测站的年平均气温和年降水量系列数据,采用参数线性回归检验(LR)和非参数Mann-Kendall检验(MK)两种方法,从观测站、地级市、全省和山西省黄土高原地区综合治理地区4个层面,对山西省气温和降水的时空变化规律进行了研究.MK结果表明,(1)在108个地面站中,除河曲县站的年平均气温呈不显著减少趋势之外,其余107个站的年平均气温均呈升高趋势(+0.034～+0.896℃/10a("a"即"年";以下同).其中97个站的年平均气温显著升高,10个站的年平均气温升高不显著.除曲沃等8个站的年降水量呈不显著增加趋势之外,其余100个站的年降水量均呈减少趋势(-0.154～-57.750 mm/10a).其中16个站的年降水量显著减少,84个站的年降水量减少不显著.(2)11个地级市的年平均气温均表现出非常显著的升高趋势(+0.181～+0.417℃/10a).各市的年平均降水量均呈减少趋势(-6.954～-33.681 mm/10a).其中晋城、晋中、临汾和吕梁4市的降水量显著减少,太原、大同、阳泉、长治、朔州、运城和忻州7市的降水量减少不显著.(3)山西省的年平均气温呈极显著升高趋势(+0.295℃/10a),其年降水量呈显著减少趋势(-20.486 mm/10a).(4)山西省17个综合治理地区的年平均气温均呈显著升高趋势(+0.126～+0.375℃/10a).这17个地区的年平均降水量均呈减少趋势(-2.619～-34.417 mm/10a).其中5个地区的降水量呈显著减少趋势.总之,山西省的气温和降水在整体上分别呈显著升高和显著减少趋势,在较低层面上具有明显的空间异质性.对比分析同时表明,LR和MK所得的结果,就气温而言一致性非常高;就降水而言一致性则不确定(因研究层面不同很高或较低).     

清代珠江流域旱涝灾害变化特征与R/S分析

在整理清代1644-1911年的历史文献资料的基础上,统计了珠江流域以及各个子流域的旱涝灾害发生频次.利用滑动平均、小波分析等方法研究了清代珠江流域的旱涝灾害演变趋势和周期;通过R/S分析计算Hurst指数,预测未来旱涝变化特征,并通过近50年的气象降水资料计算的SPI指数对预测结果进行验证.结果表明:清代珠江流域洪涝灾害的频次整体高于干旱灾害的频次,其中1695年、 1860年和1894年既发生了流域性干旱也发生了流域性洪涝;旱涝频次的主要振荡周期为32～34 a;珠江流域未来的干旱、洪涝灾害整体变化将与过去的变化趋势一致,且流域洪涝序列的Hurst指数比干旱序列的Hurst指数更为接近1.0,说明清代珠江流域洪涝序列的趋势延续性比干旱序列更强.