近50年河西走廊地区降水均值突变特征分析

利用1960-2009年河西走廊地区16个测站的年和季降水资料,在对该区降水量进行气候分区的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对该区域各代表站年和季降水的均值突变特征进行了小波分析,揭示了河西走廊地区降水变化的多时间尺度突变特征。结果表明,河西走廊地区降水量在1968,1973,1982,1991及2005年左右发生了均值突变,其中,河西走廊西部荒漠区(敦煌)降水量在1968年发生了由偏少到偏多的极强突变,在1982-1983年间发生了由偏多到偏少的强突变,在1991年发生了由偏少到偏多的较强突变,2007年发生了由偏多到偏少的较强突变;河西走廊东部(武威)年降水量在1973年和1989-1992年间分别发生了由偏多到偏少和由偏少到偏多的较强突变;中部(张掖)年降水量在2004-2005年间发生了由偏少到偏多的强突变;马鬃山区(马鬃山)年降水量在1968年发生了由偏少到偏多的较强突变,1982年发生了由偏多到偏少的强突变;各站夏季降水量占年降水量的50%以上,夏季降水量突变特征最显著,其显著突变年与年降水量的显著突变年具有较好的一致性。

基于Logistic模型的均值突变时间序列临界预警研究

对物理学中的非线性方程—Logistic方程解的稳定性进行分析,发现当初值和参数取值一定时,解具有从一种稳定状态突变到另一种稳定状态的特性.突变的程度和速度与方程的控制参数有关,可以用定义的突变强度指数来进行描述.利用方程解的这一特性,构造满足动力学结构突变的理想时间序列,模拟气候系统中的均值突变,考察物理量回复速率和回复力在系统趋近临界阈值时的临界行为,研究其对系统突变的早期预警能力.本文还讨论了当系统受到噪声信号干扰时,回复速率和回复力仍然对系统突变有较好的预警.最后,对太平洋年代际振荡(PDO)指数序列进行检测,检测结果表明早期预警信号出现在1973年前后,而公认的PDO指数序列的突变发生在1976/1977年,表明回复速率和回复力在一定程度上可以作为均值突变的早期预警信号.

带未知多个变点的均值突变模型的多阶段估计

本文基于局部比较法,提出了带未知多个变点的均值突变模型中变点个数与变点位置的多步估计.首先估计出可能变点位置的报警区间序列;然后根据这些报警区间初步估计出变点个数及变点位置;最后对虚假变点进行删除确定最终变点个数及变点位置.理论结果表明:几乎必然的,当n充分大时,变点个数估计将严格等于变点个数真值,所得最终报警区间将严格包含变点真值;变点估计量具有强相合性.随机模拟结果表明,多步估计在不同条件下均能准确估计变点个数和变点位置.

基于广域零序电流分布特征的非调度端配电网单相接地选线方法

针对小电流接地系统接地选线装置成本高、停电范围广、准确性低等问题,提出一种基于广域零序电流分布特征的非调度端配电网单相接地选线方法。该方法针对配电网单相接地故障,分析变电站母线三相电压的特征及线路零序电流的分布情况,引入接地判别算子及均值突变比较算子,依据选线策略进行概率排序进而分析出故障线路。最后,通过两个实际案例及运行数据统计分析论证:本文提出的单相接地选线方法可以精准识别故障线路及支线、快速定位故障范围,具有较高的准确性及鲁棒性。

河西走廊强和特强沙尘暴变化趋势的初步研究

分析了河西走廊1955—2000年强和特强沙尘暴的气候变化。研究表明,河西走廊强和特强沙尘暴自1955年以来主要呈下降趋势;但是从20世纪90年代末期起,有增多的趋势。20世纪50年代和70年代偏多,60年代正常,80年代偏少,90年代最少。强和特强沙尘暴的突变年份出现在60年代后期和1980年前后。

我国松花江流域和辽河流域降水的长期变化规律和未来趋势分析

利用1881～2002年我国东北地区的月、季降水资料,采用历史曲线分析、功率谱分析、小波变换等方法,重点分析了松花江流域和辽河流域降水的长期变化规律.结果表明:松花江流域和辽河流域的降水都存在着明显的年代际变化,松花江流域降水以27～30年周期为主,辽河流域降水周期比松花江流域略长,大概为35～38年左右.根据降水自身演变规律及自回归方法预测的结果,估计未来5～10年,松花江流域仍将处于少雨期,辽河流域少雨期维持时间可能会稍长一些.

1980—2015年资水尾闾水文条件变化分析

通过桃江、益阳水文站1980—2015年逐日水位和流量资料,分析资水尾闾水位、流量变化趋势及突变情况,初步探求引起这一变化的原因及其影响。结果表明:近36 a来,资水尾闾径流量年际间呈周期性波动,丰、枯水期交替出现,自2000年以后进入少水期,径流量整体上呈下降趋势,但这一趋势并不显著;受无序采砂导致河床大幅下切及湘水洪道水位降低等因素影响,资水尾闾水位下降,发生均值突变,桃江站降幅达1.72 m,益阳站达0.80 m;因水位突变导致流域水位-流量关系发生明显改变,原有河湖双向互补的关系也发生变化,湖水单一补给入河,一定程度上缓解了资水水位的进一步下降。研究成果可为资水综合开发利用及灾害防治提供科学依据。

一种基于Logistic模型的突变过程性分析方法及其应用

传统突变检测方法往往将突变检测的关键放在"突变点"上而忽略突变事件发生、发展乃至消亡的过程.本文提出一种新的检测突变过程的方法,其基于Logistic模型推导出能够反应均值突变过程的分段函数,利用分段函数对实际时间序列进行参数提取,借助参数的物理意义,研究分析完整的突变过程,从而加深对突变过程性的理解和认识,为进一步研究突变的形成机理、影响因素乃至发展趋势奠定重要的科学基础.文章还对太平洋年代际振荡(PDO)指数进行突变过程性检测,发现1940/1942,1977,1987年开始序列发生突变,突变持续时间锁定在某些固定值,并且系统相图表明一般性系统存在三种基本的状态.

基于启发式分割算法的气候突变检测研究

气候系统的非线性、多层次性和非平稳性对气候突变的检测方法提出了较高的要求.基于t检验将非平稳序列分割为多个不同尺度的自平稳子序列,Bernaola Galvan提出的启发式分割算法(BG算法),对非平稳时间序列的突变检测效果较好.在BG算法的基础上,通过理想时间序列验证BG算法处理非平稳时间序列的有效性,并对近2000a北半球树木年轮距平宽度序列基于不同层次的思想,检测和分析其中包含的各种尺度的气候突变事件,成功地区分不同尺度的突变.定义的新物理量——突变密度的分析表明,自然因素作用的基础上,人为因素影响的加剧可能导致近1000a来突变密集段和稀疏段分布失衡,这可能是全球变化的重要表现之一.