响洪甸水库流域降水序列特征分析

采用Mann-Kendall法(M-K法)对响洪甸流域1951年~2022年降水量进行分析,采用小波分析的方法对M-K法分析结论进行验证。结果表明,采用M-K法与小波函数能够正确地反映响洪甸水库流域降水序列的突变性和周期性规律,可为其他流域降水系列特征分析研究提供借鉴。

基于样本熵的渭河流域月降水序列复杂度与异步性特征研究

降水序列复杂度是衡量气候系统复杂非线性变化的重要指标,其表征的时间序列动力学特征对应对全球气候变化及流域水资源适应性管理意义重大。基于渭河流域及其周边22个气象站的降水数据,采用非线性动力学参数样本熵、Mann-Kendall非参数趋势检验及累积距平等方法,系统分析1960-2016年渭河流域月降水序列复杂度的空间分布及演化特征,引入互样本熵探究气候变化影响下渭河流域不同分区月降水序列的异步性变化。结果表明:渭河流域月降水序列复杂度具有显著的空间差异性,表现为从东南向西北下降、从上游到下游上升的趋势,干流上游区复杂度分布与其他区域明显不同;近年来渭河流域降水量呈显著的下降趋势,降水序列样本熵值显著增大,说明降水动力学系统结构趋于复杂,可能会给渭河流域的水资源管理带来挑战;渭河流域不同分区的滑动平均降水量与相应的样本熵值间存在负相关关系,整体表现为降水量减小、复杂度提高;气候变化影响期内区域间月降水序列异步性有所增强,但变化并不显著。

基于ICEEMDAN-MFDFA的广东日降水序列的多重分形特征

【目的】降水时间序列是典型的非平稳、非线性时间序列,在全球变暖的背景下呈现出明显的复杂波动特征。通过全面考察广东日降水序列的分形特征,为有效应对区域水旱灾害风险提供参考。【方法】引入改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN)方法改善传统多重分形去趋势波动分析(MFDFA)方法在去趋势过程中的不足,利用ICEEMDAN-MFDFA方法得到1973—2021年广东日降水序列的多重分形结果。【结果】结果显示:广东日降水序列具有复杂的多重分形特征,多重分形谱表现为右偏、左勾状,Hurst指数小于0.5;各项多重分形谱参数呈现阶段性上下波动特征,谱宽、不对称指数、谱端高差和Holder指数的极值分别达到1.00、-0.72、1.01和0.12;降水序列的多重分形谱宽与谱端高差、不对称指数与Holder指数两两之间有着密切的联系。【结论】结果表明:降水序列内部演变的波动行为具有长程相关性,表现为反持续性;日降水对小幅度的局部气候波动较敏感,且有增大的趋势;当降水复杂性越强时对应着日降水增大的态势越明显,当多重分形谱的右偏程度越弱时其精细结构越丰富;与传统方法相比,ICEEMDAN-MFDFA方法可以有效提高降水序列多重分形结果的可靠性和稳定性。

浙江省1901—2017年降水序列构建及变化特征分析

基于通过均一性检验的历史观测资料和GPCC格点降水数据,采用逐步回归方法,构建了可以代表浙江省的1901—2017年年降水序列,并通过Morlet小波分析、MK检验、气候趋势等分析了浙江百年降水变化特征。结果表明:浙江68个台站1951—2017年月降水序列数据质量较好,均通过RHtest均一性检验。交叉检验表明,采用逐步回归方法区别台站资料长度建立的最优拟合方程组,能很好地反演浙江68个台站1901—2013年年降水情况。1901—2017年浙江省年降水量无明显线性变化趋势,但存在56 a和35 a两个变化主周期,在1960年前后全省降水由多雨期向少雨期突变。1901—2017年浙江降水气候倾向率呈东北高西南低的分布特征,各地数值分布在-15.6～19.1 mm/10a之间;平均相对变率呈北低南高的分布特征,各地数值分布在11.1%～20.2%之间。

辽宁省近50年降水序列变化规律及干旱预测

运用沈阳、大连、丹东、营口、朝阳 5个代表站 1 953～ 2 0 0 1年的年降水量资料 ,建立了辽宁降水序列 ,分析了其近 50年的变化规律 ,年降水量具有明显减少趋势。以此序列为基础重建干旱发生的灾变序列 ,采用灰色系统GM (1 ,1 )模型探讨了旱灾预测问题。应用 1 996～ 2 0 0 1年资料对预测结果进行了检验 。

关中西部近70年降水序列的分析

以陕西杨凌 1 932年～ 2 0 0 0年降水序列为代表 ,对关中西部地区降水量的变化趋势进行了分析研究。结果表明 ,杨凌 69a年平均降水量为 5 78.9mm,最大达 979.7mm( 1 95 8年 ) ,最小仅 2 63.5 mm( 1 997年 )。 1 932年～ 1 95 8年和 1 95 9年～ 2 0 0 0年年降水量的气候倾向率分别为 89.9mm/1 0 a和 - 5 3.4mm/1 0 a。降水序列中存在突变现象 ,1 976年是突变点 ,突变点后的平均年降水量比突变点之前减少了 2 1 .6%。针对 2 0世纪后期降水量减少的趋势 ,植树种草改善生态环境和采取各种节水措施是关中西部地区工农业生产持续发展的首要问题。

汾河流域汛期降水序列的多时间尺度分析

基于汾河流域19个气象站点1959—2007年汛期(6—9月)的降水数据,采用小波分析、M—K突变分析及其它数理统计方法,对汾河流域汛期降水量时间序列进行了多时间尺度特征分析。结果表明,近49a来,流域汛期降水呈现减少趋势,递减率是9.79mm/10a,其中6月份的降水呈现上升趋势,速率为2.79mm/10a,7—9月均表现出下降趋势,最明显的是7月份(速率为-6.54mm/10a),7和9月份降水明显减少是流域汛期降水量下降的主要原因;汛期降水在1978年以后发生突变,流域降水处于一个相对少雨的时期;汛期降水量存在8～15a和3～7a的特征周期,中心时间尺度为2,5,10和12a,其中约5a的周期振荡最为强烈,是汛期降水变化的主要周期;根据5a周期及其它特征周期的小波系数变化趋势,估计汾河流域在研究时间段以后近期内汛期降水量可能偏多。

Morlet小波在铜陵降水序列分析中的应用

基于近49a来的年均和月均降水资料,采用Morlet小波分析法对长江中下游铜陵站降水序列进行多时间尺度研究,并用Mann-Kendall法对其做了趋势分析。结果表明:(1)1960-2008年铜陵地区年降水量呈下降趋势,气候倾向率为-11.214 mm/10a。就季节而言,春、夏、秋季均呈下降趋势,只有冬季呈显著上升趋势;(2)小波分析显示年降水序列和季降水序列均存在多个主要周期的变化,小尺度范围内,年季降水突变点增多;(3)目前研究区处于降水枯水期末段,预计在2010年左右研究区将进入一个新的丰水期。

天目山柳杉树轮δ^(13)C对华东地区降水序列的重建

对采自天目山的柳杉树轮进行交叉定年后 ,得到树轮的δ1 3C年序列。将δ1 3C年序列去除大气 CO2 的影响 ,保留其高频振荡部分。利用华东地区部分气象站的降水资料 ,通过主成份分析 ,分析了降水与树轮δ1 3C之间的关系。考虑滞后效应 ,利用回归方法重建了过去一百多年来的华东地区不同时段的降水序列 ,并分析其变化特征。

沈阳市降水序列趋势变化及周期分析

为了掌握沈阳降水特征、趋势变化和周期演变规律,利用1951—2012年近62年降水观测资料,并将资料序列划分为若干子序列,采用相关检验、线性趋势拟合、距平累积和有序聚类等现代气候统计诊断技术,分析年降水的变化特征。结果表明：沈阳年降水量62年长序列及年际逐一增加子序列呈现减少趋势,截止2012年倾向率为-17.578 mm/10 a,减少降水量109.0 mm;年际逐一减少时子序列降水倾向率变化较小,且不显著。20世纪50年代是降水量丰富期,对降水趋势变化影响显著。30年滑动平均序列以1953—1982年降幅最大,速率为-84.822 mm/10 a。在1951—2012年序列中,1964年和1975年出现2次降水突变减少,分别使平均降水量减少116.2 mm和70.8 mm。年降水量的多雨年和少雨年均存在10-12年周期性。研究结果对从新认识沈阳降水资源变化趋势提出了新的见解,也为气象、水利及农业部门提供参考。

气候突变点前后无锡站年际降水序列历史演化特征

为推动中长期预报工作,在发现气候突变点的基础上,采用历史演变法对无锡站年际降水序列的5种特征进行分析。研究表明:①由于认知上的缺陷,以前的序列分析方法不能真正完成其历史使命,必须与气候突变理论及相关辅助方法配合使用,才能弥补其分辨率较低的弱点;②1978年前后无锡站年际降水过程线的5种特征差异显著,进一步证实了“气候成因不同特征不同”的猜想,也是气候突变点存在的有力证据;③无锡站的突变点可分为2个量级,分别为周期性突变点和气候突变点,这是旱涝演化的自然选择。本研究首次完成了气候突变的应用研究和单站单要素年际序列特征的精细化分析,为历史演变法注入了新的活力,也为太湖及周边地区开展中长期预报工作打下了坚实的基础。

基于小波变换的三江平原井灌区主汛期降水序列多时间尺度分析

近些年来,由于水田面积迅速增加,导致三江平原井灌水稻区地下水位普遍下降,"吊泵"、局部超采现象时有发生,因此,三江平原的地下水资源平衡急需恢复。为解决上述问题,以853农场为例,应用小波理论,对853农场实测主汛期降水时间序列的多时间尺度变化特征及突变特征进行分析,并与实测年降水序列变化特征进行了对比分析。结果表明:853农场主汛期降水序列具有3 a,6 a,29 a以及13 a左右4个主周期,同时,主汛期降水序列与年降水序列的主周期具有较好的一致性。该研究结果为853农场乃至整个三江平原充分利用天然降水、地下水资源的恢复及可持续利用提供了科学依据。

南流江流域降水序列变化的特征分析

以南流江流域15个主要代表站点为例,基于1978～2007年的年降水资料,采用回归分析法、滑动t检验法、Cramer法、Yamamot法、Mann-Kendall法和Pettitt法进行了演变趋势分析和突变点检测,并运用小波分析揭示其降水序列的多时间尺度振荡特性和周期性变化。结果表明,南流江流域年降水量变化趋势不明显,1996年发生突变,演变过程存在三类明显的时间尺度特征,降水量由多变少。

洞庭湖区近百年降水序列构建及其变化特征

采用统计方法结合气象台站历史沿革信息,对1910—2010年洞庭湖区逐月降水量观测资料进行均一化处理,并利用洞庭湖周边气象台站资料对洞庭湖区1951年以前缺测的降水资料进行插补,构成完整均一的降水序列。在此基础上,构建洞庭湖区近百年降水序列并分析其变化特征。结果表明:1910—2010年洞庭湖区年及春、夏、秋三季降水量的变化趋势不显著,冬季降水量呈显著上升的趋势;年降水量存在准3、6、8 a和20 a等多时间尺度的振荡周期;小波分析显示,近百年洞庭湖区年降水量和冬季降水量均存在显著增多的突变。

北京三百年降水序列的成分分析及其随机模拟

全球气候变暖背景下,降水量时域分布不均导致局部时段水资源短缺等问题日益严重,合理准确分析区域长序列降水变化规律和演变趋势尤为重要。基于北京地区1724—2019年降水时序资料构建不同长度的降水序列,采用BS-Pettitt耦合模型和极点对称模态分解算法对降水序列组成成分进行分析,并利用随机森林算法对其进行随机模拟。通过近三百年的降水时序检验分析,结果表明:北京地区降水量变化整体呈“上升—平稳—下降”趋势,降水序列在时域中存在1770年、1813年、1871年、1893年、1947年和1999年6个突变点;在频域中存在2.5~4年、7~15年、25~35年、74年左右和95~100年的准周期波动规律,且长时间序列在降水序列成分分析和随机模拟中均表现出较强优势。

陕西关中西部近70年作物生长季降水序列分析——以杨陵为例

以重建的杨陵近70年的降水序列为代表,对关中西部作物生长季降水量的变化趋势进行了分析研究。结果表明,杨陵69a作物生长季的平均降水量为535.8mm,约占年降水量的92.3%。在1932～2000年,共出现旱年9a,偏旱年15a,涝年12a,偏涝年11a,其出现频率分别为0.130,0.217,0.174和0.159。1932～1958年和1959～2000年的气候倾向率分别为82.2mm/10a和-48.6mm/10a。作物生长季降水序列在1975/1976年间出现气候突变现象。突变点后的平均降水量较突变点前减少了20.6%,突变点后的25a以偏旱为主,干旱和偏旱频率达0.60,较偏涝和涝的频率高0.44。针对20世纪后期降水持续偏少的趋势,调整产业结构和种植业结构,防治水污染和采取各种节水措施是持续发展工农业生产首要解决的问题。

门楼水库时段降水序列展延模型的选择

针对动态汛限水位应用时存在的问题 ,结合门楼水库动态汛限水位过程线的研究 ,对季节性自回归模型、相关解集模型、正则展开模型、多变量序列模拟的正交变换法和多变量AR(1)模型五个常用多变量生成模型进行了分析试验 ,通过对比研究 ,指出多变量AR(1)

气温和降水序列的长期预测研究

以均值生成函数和双评分准则为基础，建立了正交筛选预测模型，模拟预测气温和降水序列的自然变化规律．武汉和宜昌两站的应用结果表明，模型的拟合精度高，把预测结果同ＧＣＡ模型的输出进行叠加，得到未来气候的变化情形，作为研究气候变化对水文水资源影响和适应对策的依据．

华北平原保定气象站百年降水序列的建立

基于多源的降水月值资料,在数据整合和初步质量控制基础上,同时采用标准化序列法和多元线性回归法对华北平原保定气象站1913~2014年月降水量资料进行了插补。通过交叉检验法分析发现,多元线性回归法插补得到的降水量序列效果较好。利用惩罚最大F检验(PMF)对插补后序列的均一性进行了检验,结果表明,通过插补得到的保定站百年降水量月值序列的均一性相对较好,进而建立了保定站百年降水月值序列。同时,通过与北京站和天津站均一化的百年降水量序列的综合对比得出该序列是相对合理的。

852农场51a降水序列多时间尺度分析

采用Morlet小波分析方法,对852农场1958~2008年51 a的年降水变化进行多尺度分析,分析其中存在的主要周期振荡和突变点。结果表明：该农场年降水存在多时间尺度的周期变化特征,年降水存在3 a和9 a的主周期。852农场年降水变化存在着明显的多时间尺度,即年代际尺度和年际尺度的周期性变化。同时也表明,自2008年以来,852农场降水量有逐渐增多的趋势。因此,可以充分利用降水,缓解地下水资源危机。