基于Mann-Kendall检验的生态足迹时间序列趋势性分析

生态足迹作为一种可持续发展的定量评价指标得到了广泛的应用,但由于其静态性等特点,使得计算结果不能很好地反映发展的动态变化。本文引入Mann-Kendall检验对生态足迹时间序列进行趋势性分析,以江苏省阜宁县生态经济系统为例进行检验,并将结果同线性回归检验结果进行比较,结果表明:江苏省阜宁县的人均生态足迹、人均生态赤字都具有显著上升趋势,人均生态承载力虽也有上升趋势,但不如前几项明显。万元GDP生态赤字虽有下降趋势,但其趋势并不显著。线性回归检的结果与Mann-Kendall检验相同,表明Mann-Kendall检验可以很好地得出生态足迹时间序列的趋势性以及趋势性大小(斜率)。

Mann-Kendall检验方法在降水趋势分析中的应用研究

采用本溪地区4个气象站1958—2006年间气象资料,应用Mann-Kendall检验方法对降水量的年际变化特征、月际变化特征及趋势进行分析,并进行突变性检验。结果表明:近50 a本溪地区降水量随时间呈上升趋势变化;本溪站和草河口站降水量发生突变,分别是1978年、1986年和1976年。

基于Mann-Kendall检验的嘎呀河流域降水变化趋势及突变分析

基于Mann-Kendall检验方法,对嘎呀河流域降水量数据进行分析,发现年降水量总体呈现下降趋势,在研究时段内年径流量各雨量站均存在突变点,就流域而言,1985年为整个流域降水量的突变点。汛期降水量整体呈现下降趋势,非汛期降水量整体呈现上升趋势,老庙、天桥岭、汪清、仲坪和西大坡站汛期降水量变化对年降水量变化具有决定性作用。该流域汛期降水量突变点为1982年,非汛期无明显突变点。

基于Mann-Kendall的济南市气温变化趋势及突变分析

基于Mann-Kendall检验方法,通过对1951—2007年济南市气温数据的分析,发现济南市年均气温存在十分明显的上升趋势,线性增温速率为0.24℃/10 a,其中50、80年代年均气温增温迅速,60、70年代呈相对稳定的波状起伏,1983年之后升温趋势十分显著,2000年之后升温趋稳并呈微小下降态势。研究时段内年均气温存在两次突变,分别发生在1975年和1984年。对于四季气温,春季和冬季增温趋势十分显著,两季的升温速率分别为0.31℃/10 a和0.43℃/10 a;秋季气温增温显著,夏季气温随时间变化而增暖的趋势不明显,两季的升温增速分别为0.156℃/10 a和0.055℃/10 a。四季气温随时间变化特征表现为:春季和秋季整体呈现缓慢波状上升,而夏季和冬季则起伏较大。分析表明,1969年的夏季和1986年冬季是季温发生突变的节点。

Mann-Kendall检验及其在河流悬沙浓度时间序列分析中的运用

探讨了Mann-Kendall非参数秩次相关检验在时间序列分析方面的应用,并以云南省文山州盘龙河为例,把它运用到河流悬沙浓度时间序列的趋势分析和突变分析研究中。结果表明:①M-K检验同样适用于河流悬沙浓度的趋势与突变分析;②盘龙河自20世纪60年代初至90年代末河流悬沙浓度一直表现为波动上升趋势,1999年后有下降的迹象;③盘龙河的河流悬沙浓度自20世纪60年代以来存在着两个明显的突变点,其一在1973年,其二在1999年。

Kendall检验在水文序列趋势分析中的比较研究

通过蒙特卡洛模拟对Kendall非参数秩次相关检验法在水文时间序列趋势检验中的识别能力做了研究。模拟结果表明,该方法的识别能力与之前给定的显著性水平、样本容量、趋势度和变差系数有关。随着趋势度的绝对值、样本容量和显著性水平的增加,Kendall检验法的识别能力增强;随着变差系数的增加,该方法的识别能力减小;当趋势存在时,该方法还与时间序列服从的分布类型和形状参数有关。最后采用Kendall秩次检验法分析了北江清远站。

基于Mann-Kendall检验法的菏泽市降水变化规律分析

利用菏泽市2012-2020年降水量资料,通过在Excel中运用Mann—Kendall检验法,对菏泽市多年降水量变化整体趋势进行分析研究,得到了该地区年降水量、季节降水量以及月降水量变化特征。结果表明:菏泽市近9年年降水量整体呈现上升趋势,季节降水量趋势为上升但不显著,1月及8月份逐年降水量呈现显著上升趋势,其他月份降水量无明显变化趋势。通过分析菏泽市近年来不同尺度降水量变化规律,为该地区的防洪抗旱提供参考依据。

从Mann-Kendall特征看石羊河流域降水量的演变规律

以石羊河流域5个气象站从建站到2008年逐月降水量资料为基础,从mann-kendall方法入手,分析了降水量的时间和空间变化特征。结果表明:石羊河流域降水量变化存在地理差异,上游明显减少(Zc=-0.561),中游略有增加,下游略有减少。流域年降水量呈波动性变化,在近十年间流域的增湿非常明显,气候变化趋于暖湿性。年内降水量分布极不均匀,8月份降水量极不稳定,季节性降水差异明显。此外上下游降水分别存在准17 a、准9 a的周期震荡,而中游则同时兼顾这两种主周期变化。降水量在空间分布上由南向北递减,形成"乌鞘岭>古浪>永昌>武威>民勤"的降水递减变化特征。

基于中国气象资料的趋势检验方法对比分析

结合全国317个气象站1956—2005年气象资料,分别利用普通Mann-Kendall、预置白Mann-Kendall、去趋势预置白Mann-Kendall趋势检验方法分析了年降水量、年平均气温和年蒸发皿蒸发量的趋势检验结果及自相关系数变化规律。其中,年降雨序列的自相关性不显著,3种趋势检验方法的分析结果差异不大;年平均气温和年蒸发皿蒸发量自相关性显著,其3种方法的检验结果差异性较大,需要剔除自相关性后进行趋势检验;空间特征上,北方站点气象要素的自相关显著性较高。数据分析和数学推导表明,序列正自相关性会放大序列趋势的显著性,序列的趋势项会增大计算的自相关系数。

贵州降雨变化趋势与极值特征分析

利用1961—2004年逐日降雨资料,分析了贵州降雨强度、无雨天数、极值降雨的变化趋势及空间分布特征。利用Mann-Kendall法与反距离权重插值法对贵州近44年降雨时空变化趋势进行了分析。利用Gumbel分布拟合最大日降雨量的概率分布特征,并利用极大似然法进行分布参数估计,推求了极端(50年,百年一遇)降雨情形。结果表明,贵州近44年来汛期有雨日降雨强度、最大日降雨量、连续3日、5日、7日无雨的出现频率呈现明显的上升趋势;最大日降雨总体由南向北减少,连续无雨天气出现频率的增加幅度空间分布总体呈东高西低的趋势。

近50年中国蒸发皿蒸发量变化趋势及原因

采用Mann-Kendall趋势检验方法、完全相关系数法及多元线性回归模型分析了中国全域及其各气候区近50年的蒸发皿蒸发量变化趋势及原因。结果表明,中国蒸发皿蒸发量存在减少趋势,区域平均减少速率为17.2mm/10a;其中湿润区减少速率最大,为29.7mm/10a;半干旱半湿润区次之,为17.6mm/10a;干旱区最小,为5.5mm/10a。四季中,夏季减少速率最大,全国平均减少速率为16.2mm/10a,其次为春季,为9.7mm/10a,秋冬两季减少速率较小。中国蒸发皿蒸发量存在显著减少趋势的地区主要分布在湿润区的长江中下游地区、华南地区和云贵两省,半干旱半湿润区的黄淮海地区、山东半岛和藏东地区,以及干旱区的新疆、甘肃中部和青海省等。完全相关系数法分析表明,气温日较差和平均风速的减小与蒸发皿蒸发量的减少具有最显著的相关性,是蒸发皿蒸发量减少的影响因子。气温日较差的减小主要由云量和人类活动所引起的气溶胶及其他污染物的增加引起,这导致到达地面的太阳辐射强度减弱;而平均风速的减小则主要与全球变暖背景下亚洲冬季风和夏季风减弱导致我国平均风速的减小有关。

1980—2011年北京城区能见度变化趋势及突变分析

选取1980─2011年5个位于北京城区的国家级地面气象台站(海淀、朝阳、北京观象台、石景山、丰台)人工观测的大气水平能见度(下称能见度)数据,采用Mann-Kendall趋势分析及突变检验法、滑动t检验方法对能见度进行分析,以了解其变化趋势和突变.结果表明:海淀和石景山站的年均能见度呈下降趋势,而朝阳、北京观象台和丰台站则呈上升趋势;能见度最大和最小变率分别出现在朝阳和丰台站,分别为2.50、1.11 km/10 a;北京城区年均能见度(对5个台站数据平均得到)呈上升趋势,变率为0.47 km/10 a.2007─2011年北京城区平均能见度为18.5 km.突变分析表明,海淀、石景山、北京观象台和丰台站的年均能见度均出现了突变,但突变类型不尽相同,而朝阳站和北京城区的年均能见度未出现显著突变.

西南干热河谷降水蒸发变化趋势分析

应用Mann-Kendall和Spearman非参数趋势检验法对45 a西南干热河谷的雨季、枯季和年值降水、蒸发的变化趋势进行了显著性检验,在此基础上,应用基于分形理论的R/S方法对干热河谷未来降水和蒸发的变化趋势进行了预测分析。结果表明:45 a来,西南干热河谷降水变化主要呈上升趋势,趋势性强度以枯季—全年—雨季尺度递减,其中元谋站枯季和道街坝站年值变化显著,而蒸发总体呈十分显著的下降趋势,其中元谋站变化异常显著;未来一定时期内,干热河谷区内降水和蒸发的变化总体上均表现出较强持续性,即降水继续呈上升趋势,蒸发继续呈下降趋势,表明干热河谷区的降水和蒸发可能正朝向有利于人类生存和资源利用的良性方向发展。

沙颍河上游区降水序列变化趋势分析

分析降水序列变化趋势对于流域内气候预测及水资源管理利用等具有重要作用。根据沙颍河上游区1951～2010年降水量观测数据,采用一元线性回归法和Mann-Kendall检验法对降水量的变化趋势进行了分析检验,并引入R/S分析法估算了降水序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势。结果显示,沙颍河流域年降水量呈微弱上升趋势,未来年降水序列表现出反持续性,但因其Hurst值接近0.5,故随机性较大;流域北部的北汝河区域年降水表现出下降趋势,而中南部的沙河和澧河年降水均呈微弱上升趋势;38个雨量站中,雨量呈上升趋势的站点多集中在流域南部,呈下降趋势的站点多集中在北部,且大多表现出持续性特征。

山西省50a来气温变化趋势特征分析

对山西省1961—2010年以来16个地面气象观测站的年气温资料,采用参数线性回归检验(LR)和非参数Mann-Kendall检验(MK)2种方法,研究山西省气温的时空变化特点。结果表明,山西省最近50 a,年平均气温逐步上升,呈暖干化趋势,气温变化倾向率为0.359℃/10 a;春、冬季变暖趋势明显,夏季气温有所降低;≥10℃有效积温平均增长速率为76.63℃/10 a;作物有效生长季表现为逐步延长的趋势,平均延长11.8 d。气温升高对扩大作物熟性范围、提高作物产量有一定的积极意义。

大盈江流域降雨径流变化趋势及原因分析

采用滑动平均法、累积距平法和Mann—Kendall检验法对大盈江流域1956年以来逐月长系列降雨、径流资料进行分析研究。结果显示：大盈江流域降雨与径流变化过程关系密切，但两者变化趋势因受气候与人类活动干扰表现出一定的差异；近45年来，降雨呈增多趋势（通过了α=0．05的M-K检验），其中9月份降雨量增多趋势非常明显（通过了α=0．01的M-K检验）；与降雨量的显著增多不同，年径流量的增加趋势不显著，其中2月份径流量显著减少，9月份径流量显著增多（均通过了α0．05的N-K检验），且年内分配不均匀程度增大。流域降雨的增加可能是由于全球气候变暖，导致南亚季风增强引起的。影响年径流量的因素较复杂，气候变化和地下径流量等自然因素是主要原因，但人类活动影响的作用正在增加。旱季人类活动对径流量影响较大。

渭河流域径流序列趋势及突变分析

采用Mann-Kendall和中值检验法对渭河流域华县站1956－2000年径流序列进行了趋势和突变分析；同时，对影响渭河流域径流量变化的因素进行了分析。结果表明：Mann－Kendall统计量Zc值为－3．51（Z0.01=1．96），检验达到极显著水平，中值检验β=-1．21〈0，表明渭河径流量具有下降趋势；在α=0．01的置信水平下，渭河流域径流量在1992年发生了突变；渭河流域径流量的变化主要是降水和人类活动共同作用的结果。

三峡库区香溪河流域近20年气候趋势分析

根据三峡库区香溪河流域兴山气象站1990～2009年20年的气象资料,利用Mann-Kendall检验法对该地区的降水量、气温、湿度、风速、日照时数(太阳辐射)等变化进行趋势分析.结果表明:近20年,香溪河流域降雨量无显著上升趋势,增加速率约为12mm/10a,但具有明显的年际变化;春夏季降雨量呈上升趋势,秋季和冬季降雨量呈下降趋势;在全球变暖的气候背景下,香溪河流域气温逐渐升高,平均气温增加速率为0.3℃/10a,平均最低气温增加速率为0.19℃/10a,最高气温显著上升,上升速率为0.4℃/10a;风速先减小后呈上升趋势,1990～2002年风速减小,减小速率为0.1m/s/10a,自2003年以来,风速显著上升,增加速率为0.2m/s/10a;湿度呈减少趋势,月日照时数与月蒸发量呈正相关性,但总体增长趋势则表现为年日照时数增加,年蒸发量减少.

大气污染物的变化趋势及突变研究

运用非参数Mann-Kendall法对连云港市3个定位监测点近10年来的大气SO2、NOx和TSP序列数据进行了趋势检验和突变分析。结果表明,连云港市大气SO2表现出明显的上升趋势,而TSP则表现出显著的下降趋势;NOx总体变化不大,但NOx在住宅商业功能区表现为轻微的上升趋势,而在工业功能区则有不显著的下降趋势。季节性Mann-Kendall法检验表明,除工业功能区的NOx外,SO2和NOx在夏季的增长趋势要较其他季节更为显著,而TSP在一年四季中都表现为显著的下降趋势。突变分析表明,除NOx外,大气污染物序列均出现了突变现象,且突变主要发生在2000上半年到2002上半年之间。研究结果对于认识连云港市城市大气环境质量变化过程和科学制定环保决策具有重要意义。

图们江流域气温的周期和趋势分析

用奇异普（SSA）结合Mann—Kendall法分析了图们江流域近50年气温变化的周期振荡和长期趋势，结果表明，图们江流域的气温有明显的周期振荡，这些周期主要是10个月、39个月和24个月；突变发生在1972年，1972年以后年平均气温距平值由1972年以前的-0．36℃上升为0．22℃．1972年以前呈波动下降趋势，1972年以后呈上升趋势，但1953-2002年总体上表现为上升趋势．