基于Sen+Mann-Kendall的北京植被变化趋势分析

基于1998年到2011年长时序SPOTVEGETATION归一化植被指数数据,采用一元线性回归斜率变化法和Sen+Mann-Kendall法对北京地区的植被变化趋势做了时空分析。实验结果表明:在1998年到2011年期间,北京市城区、延庆县、怀柔区和平谷区的植被变化趋势显著上升;而植被恶化区则集中在北京市城区北部、东部和南部,并以马蹄形包围北京市区。两种方法实验结果在植被上升(下降)区域具有一致性。同时,Sen+Mann-Kendall法以其良好的抗噪性和对数据分布无要求性可广泛应用到其他区域的植被变化趋势分析中。

基于Mann-Kendall法的汉江上游水沙趋势分析

为了解汉江上游水沙变化趋势以指导水利工程规划建设,利用汉江洋县水文站1956-2008年还原后的天然年径流和年输沙量序列,采用非参数检验Mann-Kendall法,分析了汉江洋县水文站天然径流和输沙量的年际年内变化趋势和发生突变的年份,以及引起天然水沙序列变化的主要影响因素。分析结果表明,1990年代以后,汉江上游的径流和输沙量发生减小突变,且减小趋势显著;径流量突变发生在1993年,突变前后偏小的幅度为40%;泥沙量突变发生在1990年,突变前后偏小的幅度为85%。研究结果为流域的防洪治理、河道整治、水资源规划等提供了科学依据。

基于Mann-Kendall法的中国海洋环境质量变化趋势分析

海洋环境质量是海洋资源可持续开发利用不可忽视的重要因素,对长时间序列数据的变化趋势分析可提高对海洋环境演变的认识。基于《中国海洋环境质量公报》(2001—2015年),采用Mann-Kendall法对中国管辖的近海海域不同水质等级海域面积、赤潮发现次数、赤潮发现面积以及河流入海污染物排放量时间序列数据进行变化趋势分析。结果表明:中国近海第二类海域(依据《海水水质标准》(GB 3097—1997)分类)面积呈下降趋势,劣四类海域面积呈上升趋势,近海海洋环境污染的形势依然严峻。近海海域赤潮发现次数和面积均呈下降趋势,尤其是东海,下降趋势明显。河流入海排放主要污染物中,COD与营养盐排放量均呈上升趋势,其中COD排放量上升趋势明显;石油类排放量呈明显下降趋势。沿海人口、海洋生产总值与劣四类海域面积均呈强正相关。沿海人口的增加、海洋生产总值的增长可能会对中国近海环境造成一定压力。

10 kV电缆接头局部放电趋势分析及预警方法研究

电缆接头是局部放电频发的位置,针对目前对局部放电趋势研究的不足和预警不及时的问题,提出了一种基于Mann-Kendall检验法和长短期神经网络(LSTM)的局部放电的趋势分析和预警方法。为了清晰地揭示局部放电数据的趋势特征,文中采用Mann-Kendall检验法对采集的暂态地电压(TEV)数据进行处理,定量计算趋势变化及突变点检测。文中提出基于Mann-Kendall检验法和LSTM算法的综合预警模型,该模型利用LSTM预测TEV序列幅值,并用Mann-Kendall计算预测值的趋势参数,通过综合考虑TEV幅值大小和趋势参数实现了电缆接头局部放电主动预警。算例结果表明,Mann-Kendall能清晰揭示局部放电变化趋势,LSTM对局部放电数据预测效果良好,基于二者构建的预警模型能较好地对局部放电进行预警。

关中盆地降水量变化趋势的Mann-Kendall分析

采用关中盆地1959—2006年的气象资料,应用Mann-Kendall检验方法分析了关中盆地降水量的年季变化趋势和突变情况。结果表明:关中盆地降水量总体呈减少趋势;春、秋季节降水量呈下降趋势,夏、冬两季降水量均呈上升趋势;年降水量的突变发生在1992年,之后降水量总体开始下降,到21世纪依旧呈减少趋势;春季降水量在1994年发生突变,降水量明显下降;夏季降水量突变于1978年,之后降水量开始上升;秋季突变于1973年,之后降水量转变为下降趋势;冬季降水量总体呈增加趋势。

基于Daniel及Mann-kendall检验的辽西北地区降雨量趋势分析

为探索辽西北地区降雨特征及其发生规律,采用辽西北地区5个市21个气象站1952~2006年间的气象资料,应用Daniel及Mann-Kendall检验方法对辽西北地区降雨量的年际变化及季节变化趋势进行分析,并应用Mann-Kendall对降雨量进行突变性检验。分析结果表明:虽然两种方法是从不同时间段对辽西北地区降雨量进行检验,但二者结果基本吻合,整体上辽西北地区降雨量呈下降趋势,且变化比较稳定;辽西北地区虽个别城市在一些年份降雨出现了上升趋势,但整体上还是下降趋势较显著,这与趋势分析结果相似,也与实际情况相符。

基于Mann-Kendall法和重标极差法对大渡河毛头码站降雨趋势的分析

采用Mann-Kendall法计算大渡河毛头码站1964-2015年降雨系列统计参数Z,判断其降雨趋势及显著性,采用重标极差法计算其降雨系列赫斯特系数H,并判断降雨序列趋势在未来的持续性,结合两种方法成果综合判断大渡河毛头码站未来降雨的趋势。结果表明:大渡河毛头码站降雨系列Z小于0,赫斯特系数H为0.745,说明该站降雨呈现下降趋势,且未来降雨量将继续下降。本文综合非参数统计和分形分析方法,以非参数统计判断趋势,以分形分析判断确定其持续性,具有重要的实际意义。

基于Mann-Kendall法的电网输变电工程造价趋势研究

随着电网工程建设的发展,历史工程造价水平的整体趋势、波动幅度直接影响未来工程投资。以某地区2012-2016年110 kV输变电工程造价数据为基础,采用Mann-kendall法对单位容量造价、单位长度造价、主变压器单价等指标进行了趋势检验,采用指数平滑法对趋势变化幅度进行了量化分析。分析结果显示:该地区110 kV变电工程整体造价有下降趋势,线路工程整体显现了上升的趋势,但是塔材、线材的价格微有下降趋势。

三种趋势分析法在东帕米尔高原降水特征分析中的应用

基于东帕米尔高原3个气象站近58年(1961—2018年)逐月降水量资料,借助创新性趋势分析(innovative trend analysis,ITA)法、Mann-Kendall(M-K)非参数检验和Sen’s斜率估计法分析了东帕米尔高原降水量的变化趋势。结果表明:三种分析方法得出的结论具有一致性,近年来东帕米尔高原降水量呈增加趋势。Sen’s斜率估计法分析得出有69.44%的月份降水呈增加趋势,11.11%的月份呈减少趋势;M-K法分析得出有75%的月份降水呈增加趋势,22.22%的月份呈减少趋势;ITA法分析得出有94.44%的月份降水呈增加趋势,5.56%的月份呈减少趋势。三种方法在分析过程中也存在着差异性,如利用Sen’s斜率估计法分析塔什库尔干气象站点时有5个月无变化趋势,与其他两种方法分析结果差异较大。而ITA和M-K法较为准确地辨识时间序列的变化趋势,且不受异常值影响;三种分析方法中,显著性趋势最强的是ITA法,其次是M-K法,Sen’s斜率估计法表现较为一般。其中,ITA分析法有63.89%的月份通过了0.10的显著性水平检验,M-K有25%的月份通过了0.10的显著性水平检验。相较于传统分析方法,ITA的优势在于,它能够给出不同月份不同级别降水量增加或减少的范围和趋势,所以可以有效地识别传统检验无法确定的隐藏的微趋势,更有助于分析水文气象方面数据系列的变化趋势。

一种基于ITA改进的水文气象序列趋势分析法

基于ITA(innovative trend analysis)法,提出了改进其趋势显著性水平的参数型趋势检测方法,给出一种刻画时间序列趋势的数量指标,并采用自举法检验趋势的显著性水平。经过蒙特卡洛数值模拟,将改进的趋势检测法对人工数据序列的检测结果分别与经典的Mann-Kendall秩次检验法和ITA法进行比较,验证了其可行性。将改进的趋势检测法应用于4种不同长度、不同地区、不同水文气象要素的时间序列数据进行趋势分析,结果表明,在5%的显著性水平上,黑河上游的年径流量、日本福冈每年发生风暴的天数和琼海的年平均气温都呈现显著的增加趋势,而北京的最大日降水量在10%的显著性水平上为显著下降趋势。

基于Sen+Mann-Kendall陕西省植被覆盖度时空变化规律研究

研究长时段、多尺度植被覆盖度时空格局变化及其影响因素对于监测陕西省环境变化,保障生态环境高质量发展具有重要意义。基于MOD17A3H数据、采用Sen趋势分析以及Mann-Kendall显著性检验,对陕西省2000—2019年植被覆盖度时空格局变化进行研究。结果表明:时间上,2010—2019年陕西省植被覆盖度呈波动增长趋势,植被生长环境不断改善;空间上,自北向南,植被覆盖度整体呈低-高-低-高分布,植被覆盖度年际变化趋势呈增-减-增-减分布,两者空间上具有一定互补性;Sen+Mann-Kendall方法对于异常值不敏感,对于数据分布无要求,可以广泛应用到植被覆盖度变化趋势分析中。

1952-2008年延河流域降水与径流的变化趋势分析

利用延河流域控制站甘谷驿水文站流量实测数据及流域内5个县级气象站降水观测数据,分析了1952-2008年间甘谷驿水文站以上延河流域降水与径流的年内、年际变化特征,并运用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和Sen斜率估计法对延河流域降水、径流的变化趋势进行了分析。结果表明,延河流域汛期降水量和径流量分别占全年降水量和径流量的72%和64%。20世纪50年代至90年代,径流变化过程基本与降水过程一致,但到了21世纪初期,降水量呈先升后降的变化趋势,而径流量呈下降趋势。1952-2008年间流域降水量呈微弱的减少趋势,而冬季降水却以0.18mm/a的幅度显著递增。甘谷驿站汛期径流量以99.25万m3/a幅度显著降低。从径流的季节变化上来看,春季降低趋势不显著;夏秋两季径流分别以83.83万m3/a和26.16万m3/a的幅度显著减少;而冬季径流以15.62万m3/a的幅度显著增加。虽然相关分析表明降水变化与径流变化有较好的相关关系,但人类活动对径流的影响不容忽视。

渭河干流径流年际及年内变化趋势分析

为了分析渭河干流径流量的年际变化趋势及年内分配规律,根据渭河干流林家村、咸阳、华县3个水文站1951—2010年60 a的逐月实测径流资料,采用Mann-Kendall法和R/S方法,对渭河干流径流量的年际变化特征及趋势进行了分析,在此基础上采用有序聚类分析法对其突变点进行检验,并划分径流阶段;运用集中度与集中期等指标对各阶段年内径流量的分配进行了定量分析。结果表明:3个水文站的M-K统计量Z值分别为-5.893、-4.892和-4.254;3个水文站的Hurst指数分别为0.945 6、0.940 2和0.884 5,均大于0.5;林家村站的突变点为1971年和1994年,咸阳站的突变点为1969年和1994年,华县站的突变点为1969年和1991年;60 a来渭河径流量显著减少,并在未来一段时间内保持持续减少态势;径流集中度整体呈增加趋势,年内径流分配不均,径流多集中在5—10月,占年径流量的75%左右;径流集中期从20世纪50年代的8月5日后延到21世纪初的8月15日左右。

黄河流域日照时数变化趋势分析

本文利用非参数统计检验方法(Mann-Kendall法)分析了黄河流域77个气象站1958年～2001年日照时数序列的长期变化趋势,并用参数检验法对其结果进行了相互验证.结果表明,黄河流域1958年～2001年的年、典型月日照时数序列均大致存在一定的下降趋势,年序列所选77个站中有53个表现出下降趋势,只有24个表现出一定的上升趋势;在有意义(拒绝零假设)的34个站点中,28个站点表现出下降趋势,6个显示出上升趋势.为了进一步阐明日照时数长期变化趋势的时空分布特点,根据研究区的气候特点,将黄河流域分为5个子区域.结果表明子区域Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ的日照时间均表现出了明显的下降趋势,但这一趋势在子区域Ⅳ和Ⅴ表现并不明显.这一结果说明在过去的40年到50年期间,黄河流域的日照时间总体上呈下降趋势,这一趋势在黄河流域中下游地区尤其明显.在此基础上,选择1月、4月、7月和10月作为一年四季的代表时段,对日照时数的时间分布特点进行了分析.其结果表明,对年日照时数下降趋势贡献最大的月份是1月、6月、10月和12月;日照时数的长期变化趋势既存在一定的时间差异,也存在着一定的地区差异.

北京市降水量变化趋势分析

以北京站为代表站,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall检验法、R/S分析法和小波分析法对北京市降水趋势进行分析,研究结果表明:1841—2016年北京地区降水量呈下降趋势,且下降较为明显,年均降水量下降0.5 mm/a;北京未来一段时间处于枯水期末段,降水量虽仍将维持偏枯水平,但有增多趋势。

滦河流域主要气象要素及径流变化趋势分析

以滦河流域5个气象站1957—2008年的气象资料和4个水文站1956—2000年的天然径流资料为基础,采用Mann-Kendall非参数趋势检验法、累计距平法、滑动平均法等方法,分析了流域内气温、日照时数、降水量、相对湿度等主要气象要素以及径流量的变化趋势。结果表明:绝大部分气象站点的年均气温都表现出显著上升趋势,Kendall倾向度为0.28～0.43℃/10a;年日照时数均呈显著减少趋势,Kendall倾向度为3.32～8.21 h/a;降水量均呈减少趋势,但不显著,夏季降水量的减少趋势最为显著;相对湿度除承德气象站有显著增大趋势外,其他站点均呈现下降趋势,其中乐亭站达到显著下降水平;径流量均呈不显著减少趋势,潘家口水库水文站年入库径流量的Kendall倾向度为-1 799万m3/a。

武汉市区近59a降水变化趋势分析

以武汉市区为例,采用Mann-Kendall趋势分析法与R/S分析法研究了1951-2009年月降水序列、年降水序列特征及趋势检验,并预测了未来降水量。结果表明,月降水序列中1、2、7、11月呈上升趋势,仅1、3月变化趋势显著;年降水序列上升趋势不明显,降水时间序列具有分形特征和长程相关性,可为降水中长期预测和水资源合理利用提供参考。

渭河下游水沙变化趋势分析

以1960～2009年渭河下游各站实测数据为基础,分析了渭河下游水沙变化的情况,并利用Mann-Kendall法和距平累积法,对华县站年均来水来沙序列进行趋势分析。分析表明,渭河下游的来水来沙呈现减少趋势,尤其近期减少趋势明显,年水量的变异开始于1988年,年沙量序列则没有明确的变异点。

基于R/S和M-K分析的高良涧闸年径流量变化趋势研究

简单介绍了R/S分析法和Mann-Kendall(M-K)检验法,并将这2种方法结合用于预测年径流时间序列未来趋势。针对高良涧闸60年(1956~2015年)的年径流量资料进行分析,计算出年径流时间序列的Hurst指数和M-K趋势检验的统计变量并作出分析预测。结果表明:高良涧闸的年径流量时间序列在未来一定时间呈下降趋势。

太原市降水、气温变化趋势分析

基于太原市6个雨量站56年的资料,分析了降水、气温的时间变化特征,采用线性回归法和非参数Mann-Kendall方法,检验了该地区间降水和气温的变化趋势。结果表明：①1951年~2006年期间,太原市年降水量具有弱减少趋势,平均递减率约为13.034mm/10a,太原市各月降水量增减趋势各有不同,5月降水减少趋势最显著,而12月降水增加趋势最显著。②太原市年均气温均呈现显著升高趋势,其平均升幅为0.328℃/10a,除6、7、8和11月份外,其余月份气温均呈显著上升趋势,1月份气温升高趋势最为显著,其气温升高率为0.566℃/10a。