基于Mann-Kendall检验和小波分析的南昌降水变化特征研究

近年来,气候变化已成为国际研究的热点问题,其中全球变暖在自然生态与社会经济方面都给可持续发展带来了重要影响.为了解全球变暖以及土地利用方式转变下南昌地区的气候变化规律,在相关气候要素中,选择降水量作为衡量指标,利用Mann-Kendall趋势检验和Morlet小波分析方法对其近64年降水量的年际变化趋势以及其周期性变化...     

1972—2021年浙江省气温和降水变化的多时间尺度分析

本文利用浙江省68个国家气象站1972—2021年的年降水量和日平均气温资料,采用线性倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验和小波分析等数理统计分析方法,对浙江省近50 a来的气候变化特征进行研究。结果表明：(1)浙江省近50 a来,年均气温显著上升,气候倾斜率为0.39℃/10a;年降水量整体呈现小幅度的上升趋势,波动现象比较明显,气候倾斜率为38.339 mm/10a;(2)年均气温在1997年左右出现了1次明显突变,经历了1次低温到高温的转变;年降水量则在2010年左右出现明显突变,2010年是浙江省年降水量逐渐增加的开始;(3)小波分析结果显示浙江省近50 a来的气候变化的第一主周期为30 a;年均气温主要存在着24～32 a的长周期规律,短周期规律不显著;年降水量的震荡周期存在24～32 a、14～24 a、8～12 a、4～8 a的多尺度嵌套结构;(4)目前处于小波系数等值线气温高值中心及降水低值中心,等值线尚未闭合,预测未来一段时间将继续处于年均气温偏高、降水偏低的周期内。     

拉萨气温和降水变化特征的小波分析

分别用离散和连续的小波变换分析了拉萨最近４４年的气温和降水变化,得出拉萨近半个世纪以来气候变化的一些多尺度演变特征和突变特征,为研究拉萨气候规律和西藏短期气候预测提供了重要依据,同时对小波变换中分析小波能量普与小波系数、小波系数的模的差异进行了比较。最后还讨论了小波分析中应注意的问题及其存在的缺陷。     

淠河流域汛期降水集中度和集中期的变化特征

降水集中度和集中期能定量地表征降水量在时空场上的非均匀性。运用淠河流域12个雨量站点1956年-2010年的逐日降水资料,基于降水集中度和集中期分析了淠河流域近55年来汛期降水的时空特征和变化规律。研究结果表明：淠河流域汛期降水集中度变化于0.69~0.11之间,多年平均值0.31,多年平均降水集中期在40~41候。汛期降水量和集中度呈比较显著的上升趋势,增大了汛期发生洪涝灾害的风险。汛期降水量和降水集中度分别在1983年、1962年发生增多突变,集中期无明显突变。汛期降水量、集中度和集中期序列近55年来都具有显著的3~4年周期振荡。汛期降水量和集中度呈比较显著的正相关,和降水集中期呈微弱负相关,即降水量越大,降水越集中,最大降水量出现的日期越有可能提前。     

鄂尔多斯市1961年—2018年冰雹时空分布特征

利用鄂尔多斯市11个台站1961年—2018年共58 a的冰雹观测资料,分析了鄂尔多斯市冰雹的年际、月、日和冰雹持续时间,以及降雹落区等空间分布特征,并结合Mann-Kendall突变检验和小波分析方法分析了降雹趋势和周期变化。     

昌都最冷月和最热月气温变化特征

为了解全球变暖背景下昌都气温变化规律及其演变趋势,利用昌都气象观测站1952年至2010年气温观测资料,运用线性倾向估计,M-K突变检验,小波分析等方法对近58a来温度变化的主要特征进行分析。结果表明:昌都平均气温总体上呈上升趋势。年平均气温以0.012℃/a的速度上升,最冷月增温率达0.026℃/a,最热月增温率为0.007℃/a,冬季增暖明显,进入21世纪后升温更为明显。2005年为年平均气温增暖的突变点,且突变显著,1月平均气温突变点为2003年,7月平均气温气温上下波动,无显著变化趋势。昌都年、最冷月和最热月平均气温分别存在着16a、27a和8a的震荡周期,从振荡主周期判断,在大的时间尺度上年及最冷月、最热月气温目前均处于偏暖期。     

1965年至2005年泾河流域极端降水事件的变化趋势分析

极端降水事件是导致黄土高原水土流失的主要原因之一,分析其变化趋势可为该区的生态建设提供重要的参考信息。选取泾河流域为研究区域,基于Mann-Kendall和小波分析等方法,分析了1965年-2005年极端降水事件的降水量、降水天数、降水强度和严重干旱次数等的变化趋势、突变、年代际变化和振荡周期等。结果表明,泾河流域极端降水事件的整体变化趋势不显著,但其发生频率和强度等都可能呈上升趋势,且存在空间差异,流域中下游呈上升趋势而流域西南部和北部呈下降趋势。各指标均呈波动变化,但基本都在1985年以后呈上升趋势,且在2000年左右发生多次上升突变;波动周期为2～3a,7～8a,13a和17a。尽管变化趋势不显著,但极端降水事件的各指标都趋于升高,表明未来极端降水事件可能对泾河流域的水土保持工作造成更加严重的威胁。     

嘉兴市汛期降水气候分析

对1954至2005年嘉兴汛期降水,包括梅汛期和台汛期降水做滑动平均和小波分析,发现嘉兴汛期梅汛期降水,在降水偏多的50年代和80~90年代都存在着3~4 a周期变化,而台汛期降水存在5 a和9~10 a的周期振荡。台汛期降水在90年代末和21世纪初出现增多现象。汛期梅汛期降水年代际振荡周期有14 a2、0 a,台汛期周期自20 a向36 a转变。对梅汛期台汛期降水分别做降水异常偏多(少)年合成分析,发现影响嘉兴梅汛期降水的主要环流系统是贝加尔湖西风槽和西太平洋副高,欧亚大陆经向(纬向)环流发展,副高偏强(弱),降水偏多(少);8~9月影响嘉兴降水的主要环流系统是西太平洋副高,西太平洋副高偏强(弱),位置偏北(偏东),有(不)利于台风影响嘉兴,从而台汛期降水偏多(少)。     

1962-2012年西南地区极端降水事件的时空变化特征

基于西南地区90站1962-2012年逐日降水数据,采用百分位阈值法定义极端降水事件,用MannKendall秩次相关法,反距离加权插值法对西南地区的极端降水事件进行了时空变化分析。结果表明:1日最大降水量从东部的103~118mm减少到西部的25.4~46.7mm,极端降水比率从东部的39%~43%减少到西部的23%~25%。极端降水量、极端降水强度和5日最大降水量则分别从东南的508~610mm、55~64mm/d和158~190mm递减到西北的118~220mm、17~28mm/d和53~85mm。该区1日最大降水量的变异系数最大,达39%,其次为极端降水量、极端降水强度、5日最大降水量、极端降水比率,极端降水日数最小为18%;各极端降水事件因子的值均属较强变异,说明西南地区内部极端降水事件差异性较大。近50年呈上升趋势极端降水事件中,1日最大降水量、极端降水强度和极端降水比率所占比例分别达60%、64%和61%,其中呈显著上升趋势站点所占比例分别达12%、10%和13%;极端降水日数下降趋势和显著性下降趋势站点所占比例分别为52%和4%。西南地区近50年极端降水事件总体呈上升趋势,但显著性不高;这和海温异常变化和复杂的地理环境有较大关系。     

小波分析阿里地区近34年降水变化特征

运用阿里地区三个站(狮泉河、普兰、改则)近34年(1973～2006年)的年降水量资料,通过小波分析方法等对阿里地区近34年来的降水变化多尺度和跃变(突变)现象进行了研究和分析.结果表明:近34年来阿里三个站的降水变化在不同尺度上存在准周期振荡现象;三个站降水也发生了明显的跃变(突变)现象,其中狮泉河共发生6次跃变(突变),改则发生了3次跃变(突变),普兰发生了2次跃变(突变).     

江西省2008年汛期降水环流背景分析及预测研究

采用逐日降水资料.计算2008年汛期(4～6月)降水量和洪涝指数.分析表明,汛期全省总降水量略偏少,无明显的大范围洪涝发生,呈现出南多北少、前少后多的时空分布特征.应用500hPa月平均高度场及距平场、西北太平洋副高特征量、海温、南海季风指教及前期气候资科,对2008年汛期降水特点进行了环流背景分析及预测研究.结果表明:北半球极涡中心强度偏弱.中纬度西风带北支锋区较为平直、位置偏北,副高偏弱、偏东、偏北是2008年汛期降水偏少的主要环流背景.汛期降水量存在着明显的周期变化.2000年以来处于少雨阶段、娜尼拉事件发生、南海季风爆发日期偏早、上年秋季降水偏少等,均是汛期降水偏少的预测强信号.     

西北地区1962年至2000年降水量变化的时空特征分析

利用1962年-2000年中国西北地区46个气象站点逐日降水量数据,以线性趋势分析、小波分析以及Mann-Kendall法为基础,对中国西北地区降水变化的时空特征进行了分析。分析结果表明:①近40年来年均降水量变化表现出一定的周期性,主要存在25年左右的年代振荡周期以及4年和9年左右的年际振荡周期;②降水空间分布呈现出由东南向西北逐渐减小的趋势,基本上呈连续分布。而新疆的塔里木盆地中部和东部以及吐鲁番盆地东部降水分布最少,并以此为中心向外扩展,平均降水量逐渐增加。降水增加区域主要分布于降水量较小区,降水减少的区域主要分布于降水量较高区,降水变化不明显区域则处于前两者之间的过渡区;③降水量少的地区降水增加趋势强烈,降水量偏多的地区降水减小趋势强烈。西北地区整体降水量并不是在下降,而是侧重于上升,以整个西北地区来讲上升幅度则很小。     

长江上游川江段气温、降水及径流变化趋势分析

本文运用Mann-Kendall统计检验、线性倾向估计和小波分析等方法对长江上游川江段气象水文要素的长期变化趋势及周期性进行了分析。研究表明：①川江段气温、径流呈不同程度的减少趋势,而降水则呈小幅度增加趋势,年变化率分别为气温-0.0017℃、降水0.3023mm、宜昌径流-6.6668m³/s、寸滩径流-9.5840m³/s,其中寸滩径流量减少趋势十分显著,通过了5%显著水平的信度检验;②川江段气温、降水、径流序列具有不同的周期成分,如年平均气温具有4年、8年和23年主周期,年降水具有3年、6年和16年主周期,寸滩站径流具有3年、8年和16年主周期,宜昌站径流具有3年、16年和45年主周期,且在时域分布上也是不均匀的;③另一方面,在气温略有降低、降水略有增加的气候组合下,川江段径流却呈现减小的变化趋势,同时川江段寸滩站和宜昌站的年径流量从20世纪90年代后期至今在变化特征上也表现出相反的趋势,这是因为人类活动所致还是气候变化影响所致,还有待深入研究。     

嫩江、哈尔滨两地48年来夏季降雨特征分析

文章基于嫩江、哈尔滨两地48年来的夏季降雨资料,分析了夏季降雨量的变化特征,并选用Morlet小波对嫩江、哈尔滨两地夏季降雨序列的多时间尺度进行了研究。结果表明:①嫩江、哈尔滨近48年来夏季降雨量均成正态分布,且均有增加的趋势,变异等级为中级;②通过诊断发现嫩江和哈尔滨夏季降雨均可分为3个时间段:嫩江1954年~1967年为偏干年阶段,1970年~1978年为偏干阶段,1978年~1998年为偏湿阶段;而哈尔滨1954年~1966年为干湿交替变化的波动阶段,1967年~1980年为偏干阶段,1981年~1997年为偏湿阶段;③嫩江、哈尔滨两地夏季降雨量近48年来均出现突变特征,且突变点均出现在1979年;④哈尔滨近年来夏季降雨存在的尺度周期变化规律约为29~38年,且该尺度周期变化最为明显,能量最强,具有全域性,嫩江近年来夏季降雨存在约19~30年周期变化规律,其能量值较大,周期性较强,并且与哈尔滨29年~38年尺度一致,具有随时间推移能量进一步加大的趋势。     

南通地区1960 年-2007 年气温与降水的年际和季节变化特征

以南通地区7个观测站点逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温和降水量数据为基础,采用线性趋势法、滑动平均法、Malln—Kendall非参数检验法、滑动t检验法和小波分析方法,分析了1960年一2007年南通地区气温、降水的年际和季节变化趋势和突变、周期变化特征。结果表明：1960年-2007年,年际变化以最低气温的较大增幅和较早突变为特征。季节变化以秋冬季平均气温、平均最低气温增温明显,且冬季降水量增加,以及秋冬季增暖突变较早为主要特征。周期变化上,气温和降水参数多存在较大时间尺度上较为稳定的变化特征,如牟平均气温21—30a和春季降水量14—25a时间尺度的变化。小尺度上（10a以下）的变化较为频繁,但不是很稳定。总体上,南通地区气温突变时间要晚于我国西部和中部地区,而降水变化不显著。     

基于Mann-Kendall法的张掖市降水量时空分布规律分析

本文依据张掖市6县（区）6个气象观测站点近50年（1956年～2004年）来逐月的降水量观测资料,运用非参数检验方法（Mann-Kendall法）,分析了张掖市降水量的时空分布规律。结果表明：①张掖市的降水量总体上呈现增加的趋势（β值为4.7mm/a）,其中秋季降水量增加明显（β值为3.9mm/a）,春夏季降水量呈现减少趋势,但降水量主要集中在夏季,占全年的59.1%;②降水量空间分布不均,呈现出由东南向西北逐渐递减的趋势,而且随着海拔的升高降水量逐渐增大;③春季和夏季都形成以民乐县为中心的降水量高值区;春季只有高台和临泽县降水量呈下降趋势,夏季甘州区降水量下降趋势最明显（β值为-5.1 mm/a）,秋季降水量增幅最大的地区位于山丹县（β值为4.2 mm/a）,冬季降水量民乐县增加趋势最明显（β值为0.65 mm/a）     

前汛期两次暴雨过程对比分析研究

利用自动站逐时降水资料、MICAPS常规资料、卫星云图及日本GPV客观分析场资料对浙江省2008年5月28日和6月9日两次暴雨过程进行分析。结果表明：0528暴雨是由高空槽配合低层切变东移南压所致,0609暴雨是由暖切变（梅雨锋）长时间维持所致,影响系统完全不同;两次暴雨都由低空急流为其提供充沛的水汽;700 hPa正螺旋度带与天气系统对应较好,850 hPa、925 hPa正螺旋度带与冷性系统配合较一致,而对应暖切变反映信号较弱,暴雨中心出现距正螺旋度中心东南侧1～2纬距;地形作用对降水起加强作用,暴雨中心一般在地形作用最强处。     

基于降水集中度和集中期的浙江省降水时空变化特征分析

选取浙江省1960年到2009年50年3月-9月50个雨量站的逐日降水资料,运用小波分析、克里金插值等方法对研究区的降水集中度(PCD)和集中期(PCP)时空变化特征进行分析,并运用合成分析法对多水年和少水年的PCD和PCP进行合成分析.研究结果表明:浙江省PCD值变化于0.1～0.3之间,PCP值变化于213.09～240.92之间,说明浙江省降水较为均匀,且最大降水基本出现在8月7日左右,个别年份偏早或偏晚一些.周期变化中,PCD的主周期为20年左右,PCP的主周期为13年左右.PCD大体由西向东递增,说明相对于西部地区,东部地区的降水更为集中;PCP由北向南递减,说明浙江省南部大部分地区最大降水出现较早,北部一些地区最大降水出现略晚.多水年与少水年的降水集中度均由西北向东递减,可见无论多水年还是少水年,西北部地区的降水都比东部地区集中;多水年降水集中期的分布较分散,少水年降水集中期则由西北和东南两侧向中间递增,即在少水年西北地区和东南地区最大降水相对于中部地区早一些.     

中国东部冬季气温和降水的气候变化特征分析

利用中国东部1951年-2007年冬季气温、降水资料及NECP/NCAR再分析资料、NINO3-4区海温资料、欧亚纬向风指数和南方涛动指数,采用气候统计诊断方法,探讨了中国东部3个气候带(热带、副热带和温带)冬季气温和降水的变化特征及与大气环流和海温的关系。结果表明:过去57年间,中国东部热带、副热带和温带冬季平均气温、平均最高和最低气温均有不同程度的增加趋势,其中温带地区增温最为显著而热带地区增温幅度最小。3个气候带冬季降水量的变化趋势都不明显,但≥0.1mm降水日数呈下降趋势。副热带地区≥5.0mm降水日数显著增加,而热带和温带变化趋势不明显。3个气候带冬季平均气温、最高气温和最低气温与西伯利亚高压指数、东亚冬季风强度指数和欧亚纬向风指数显著相关,大气环流和海温与各气候带≥5.0mm降水日数的相关性好于与≥0.1mm降水日数的相关性。