基于小波分析的山东寒潮强弱变化特征研究

利用山东省1979-2013年的日最低气温数据,采用经验正交函数分解和Morlet小波分析方法,分析了山东省寒潮、强寒潮和特强寒潮的时空分布特征,对寒潮发展趋势进行了预测。结果表明:山东省寒潮频次分布主要表现为东西部地区的差异,存在4 a的变化周期;强寒潮主要表现为东西部地区间、中部地区与东西部地区间及南北部地区间的差异,分别存在12 a,8 a和14 a的变化周期;特强寒潮主要表现为东西部地区间、中部地区和东西部地区间及南北部地区间的差异,分别存在9 a、15 a和14 a的变化周期。     

鄂尔多斯高原东南部清代蝗灾研究

通过对历史资料的搜集、整理和分析,对鄂尔多斯高原东南部榆林地区清代(1644-1911年)蝗灾的变化规律、蝗灾等级、发生条件及其预测进行了研究。结果表明,在清代的268a里,鄂尔多斯高原东南部地区共发生蝗灾16次,平均每16.8 a发生1次。该区清代中期是蝗灾较少发生期,早期和晚期为蝗灾较多发生期。在晚期阶段1850-1879年间的30a里,平均4.3a发生1次,且蝗灾规模大而严重,为蝗灾大爆发期。该区的蝗灾主要是由当地生长的蝗虫造成的,少数规模较大的蝗灾是省外蝗虫迁移至该区造成的。研究地区夏蝗和秋蝗发生较多,并且夏蝗发生次数略高于秋蝗。该区清代发生最多的是中度蝗灾,其次为轻度蝗灾,重度蝗灾发生最少。降水量与蝗灾发生频次的相关系数较气温的大,降水偏少年易于发生蝗灾,轻度和中度旱灾是蝗虫猖獗的最佳条件,大旱和特大干旱并不利于蝗灾发生。根据鄂尔多斯高原东南部地区清代蝗灾发生的自然条件预测,在该区降水偏少年,特别是夏季出现轻度、中度旱灾的年份容易发生蝗灾,这时要加强蝗灾的预防。     

1960年代以来西北地区暴雨气候变化特征

为了揭示西北地区暴雨的时空演变特征,利用该地区109个站44年（1961—2004年）的日降水资料,采用小波分析等方法研究了该地区暴雨的气候变化。研究指出,西北地区平均每年有40站次的暴雨;暴雨频次最少的地方在中西部,最多的地方在东部;4—11月都可能出现暴雨,其中6—9月占93．1％。暴雨开始和结束的时间年际差异较大,最早可发生在4月初,最迟到7月中旬发生;最早8月初结束,最迟11月中旬结束。区域性暴雨平均每年发生4．7场次,主要发生在6—9月;第一场区域性暴雨平均日期为7月2日,最早出现在4月初,最迟在9月下旬;最后一场区域性暴雨平均日期为8月31日,最早结束于6月中旬,最迟结束于10月中旬。     

云南寒潮与昆明准静止锋的气候关联性分析

利用云南122个气象测站1961-2014年1-12月逐日平均气温资料和日最低气温资料及1961-2010年云贵高原地面逐日观测数据,统计分析了云南寒潮与昆明准静止锋间气候关联性。结果表明:(1)云南寒潮频次偏多区域主要位于昆明准静止锋多年平均位置的东侧(即锋后)。(2)云南寒潮频次与昆明准静止锋频次的年代际变化基本是相反的,近50年寒潮频次减少,在1985年附近,寒潮频数由偏多期转为了偏少期;昆明准静止锋频次近50年为增加,在2002年,静止锋频数由偏少期转为了偏多期。年际变化存在显著正相关关系,特别是冬季,即寒潮爆发偏多(少)时,昆明准静止锋也偏多(少),这种关系在静止锋的东侧(锋后)更为密切。(3)云南寒潮频次与昆明准静止锋平均经向位置年代际变化基本一致。近50年寒潮频次减少,静止锋平均经向位置略偏西。年际变化存在显著负相关关系,即寒潮爆发偏多(少)时,昆明准静止锋平均经向位置偏西(东),这种关系在静止锋西侧(锋前)比东侧(锋后)更为密切。(4)寒潮移动与静止锋的移动有着密切联系,即影响云南寒潮位置偏西时,昆明准静止锋位置相应偏西,反之,偏东。影响云南寒潮强度与静止锋位置存在正相关,即变温(或温度距平)越大(小),静止锋越偏东(西)。     

中世纪暖期豫北地区水灾灾害研究

当前全球变暖背景下,以洪涝、干旱为代表的极端气候事件发生频率不断增大,由此给人类社会的影响也越来越大。因此,探索有关未来自然灾害的发生规律,十分重要。中世纪暖期是距今最近的一次气候温暖期,研究这一时期自然灾害发生的规律,可为未来相关自然灾害的防治提供一定的理论依据。以豫北地区为例,通过对历史资料的统计和分析,研究了该地区中世纪暖期水灾的发生强度、发生时间等特点,结果表明:豫北地区在这一时期共发生水灾97次,平均约4.12 a发生一次;其中1级普通水灾和2级大水灾,分别占水灾发生总次数的84.5%和15.5%,期间没有3级特大水灾发生。在时间上,豫北地区水灾发生情况表现出前期水灾发生次数偏多,后期则偏少的整体分布情况,而且水灾发生具有明显的季节差异:主要发生在秋季和夏季,分别占水灾发生总数的59.6%和32.6%,春季和冬季水灾发生次数较少,只有水灾发生总数的4.5%和3.4%。     

近50年江苏省夏季高温热浪的时空分布特征分析

根据江苏省1955-2007年7-9月逐日最高气温资料,分别以日最高气温≥35℃的高温天数、持续3d、5d的高温过程、平均最高气温为指标,建立了各站点的高温日数、高温强度的时间序列。分析发现,该省20世纪90年代中后期以来处于一个偏热期,苏州等城市近几年高温次数明显增加,而西南区域南京等城市夏季的最高气温则有下降趋势;同时,运用小波分析方法对该省高温时空分布的周期性进行了分析,结果表明,江苏省年平均最高温度变化中5～6a的周期振荡在各地区中反映得比较明显。     

陕南地区清代霜雪灾害及分形特征研究

通过对陕南清代历史文献资料的搜集、整理和分析,研究了清代(1644-1911年)陕南霜雪灾害等级、阶段变化及不同等级灾害周期性等。统计分析显示,陕南清代发生霜雪灾害28次,平均每9.57年发生一次;霜雪灾害可划分为轻度、中度、重度三级,各占灾害总频次的21%,72%和7%;清代霜雪灾害可分为4个阶段,其中1644-1668年和1819-1868年的第1、第3阶段为灾害多发期,而1669-1818年和1869-1911年的第2、第4阶段为灾害少发期。霜雪灾害的自相似性揭示了灾害的分形性,分形结果显示陕南地区清代各等级灾害呈周期变化,且这些灾害的集中性非常强。陕南清代轻度、中度和重度霜雪灾害发生分别存在着16～18 a,7～8 a和46 a振荡周期。该地区霜雪灾害的发生主要是偏暖月的持续性降雪、积雪或由寒流引起的气温骤降造成的。初步确定陕南清代发生了两次霜雪灾害气候事件,时间在公元1649-1663年和1817-1842年。     

近60年登陆和影响福建福鼎地区台风的统计分析

1948-2007年的60年间,福建福鼎地区登陆台风次数为16次,平均每10年2.7次;登陆台风主要来自菲律宾以东的西北太平洋海面,路径主要为西北移。60年间登陆和影响福鼎地区的台风平均每年3个,而有影响效应的台风的发生次数年际变化较大,近年来呈略微上升的趋势。台风的月际分布主要集中于7-9月,群发性强;月际频率呈现出为8月份为中心的正态分布。     

宁夏连阴雨气候变化特征分析研究

选取宁夏20个气象站的气象观测资料,运用数理统计法、Lepage检验和小波分析等方法,分析了宁夏全年和汛期(5-9月)连阴雨发生次数的气候变化特征及其突变、周期变化。结果表明:自1990年以后,宁夏全年和汛期连阴雨发生了明显变化,连阴雨发生次数均呈减少的趋势,年际变化和年代际变化特征明显;南部山区连阴雨明显多于北部地区,高发中心位于南部六盘山东麓,六盘山东麓连阴雨多于西麓;连阴雨未发生突变;全年连阴雨存在3～5年的短周期和10年、16～18年左右的长周期;汛期连阴雨存在着4～6年的短周期和12年的长周期。     

1960年以来山西秋季连阴雨的气候特征分析

利用山西省66个测站1960-2009年秋季(9-11)月的逐日降水量,采用线性倾向估计、累积距平法、EOF及Morlct小波分析方法,系统地分析了山西秋季连阴雨的变化趋势和时空结构特征,建立了秋季连阴雨强度指数模型。结果表明:山西秋季年际区域性连阴雨次数和阴雨日数呈明显的线性减少趋势,过程雨量呈波动上升趋势,连阴雨次数的累积距平表现为"三升两降"型变化;山西秋季连阴雨的年际和年代际变化特征明显,1960-1970年代中期,有5~6年的周期变化,1990年代后期有2年的周期变化特征,年代际变化呈"波动状"变化规律;全省秋季连阴雨从南到北呈递减分布,除北部的天镇、山阴、繁峙等呈增加趋势外,各代表站表现为一致的减少趋势,南部、东南部及五台山为连阴雨多发区,大同盆地、忻州盆地、太原盆地为少发区;山西秋季连阴雨存在2~3年、8年左右的显著振荡周期。1970年代中期到1980年代中期,8年左右振荡周期的振幅最大,能量最强,是周期振荡最强的阶段。     

山西清代霜雪灾害的特点与周期规律研究

通过对山西清代历史文献资料的搜集、整理和分析,对该地区霜雪灾害的等级、周期及其成因进行了研究。清代山西共发生霜雪灾害252次,其中轻度80次、中度125次、重度47次。霜雪灾害变化可分为4个阶段,公元1644-1703年为第1阶段,1704-1823年为第2阶段,1824-1883年为第3阶段,1884-1911年为第4阶段。其中第1,3阶段为灾害多发阶段,强度较大,以中度和重度霜雪灾为主;第2,4阶段为灾害少发阶段,强度较弱,以轻、中度灾害为主。小波分析表明,清代霜雪灾害主要有2～3 a周期、15 a周期和40 a周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成山西霜雪灾害的主要原因。轻、中度霜雪灾害的温度范围为-6.4～-1℃,重度为低于-6.4℃。山西清代共发生3次寒冷气候事件,出现在1669-1672,1690-1699和1830-1836年;2次异常寒冷灾害年,分别是1653和1892年,寒冷气候事件和异常寒冷灾害年给人们的生命和财产带来了巨大损失。     

宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害时空分布特征

通过对历史文献资料的整理分析,提取了北宋和元代豫西山地丘陵区的洪涝灾害信息,对比分析了两个时期洪涝灾害发生的时空分布特征。结果表明:(1)宋元时期豫西山地丘陵区洪涝灾害频发,北宋平均3.29 a发生1次,元代2.74 a发生1次,均以轻中度灾害为主,分别占全部灾害的76.5%和63.2%;受灾类型均以雨灾型为主,其次为河溢型和河决型,北宋3种类型的频次比分别为56.9%,29.4%和13.7%,元代则分别为60.5%,26.3%和13.2%,当地降水是这一地区洪涝灾害发生的根本驱动力。(2)北宋前60 a洪涝灾害频发,之后趋于减少,元代则前期少中后期多,季节变化上两个时期均集中于夏秋季节。(3)宋元时期洪涝灾害均主要集中于伊洛河流域中下游地区及黄河干流沿线,但北宋空间不均衡性突出,由西南向东北增多,元代空间差异性则显著减小。(4)极端降水、持续性降水及地理环境因素是造成宋元时期洪涝灾害空间分布差异的重要因素。(5)宋元时期洪涝灾害具有共同的3.2a,7~8a和25~27a的周期,且与现代气候条件下的汛期降水等因素存在不同尺度的响应关系。     

广西雷暴分布特征及灾害成因分析

对1951-2005年广西88个气象站的雷暴资料进行统计,得出了年季平均雷暴日数的时间序列,利用Morlet小波分析方法对这些序列进行分析,发现它们存在着明显的周期振荡规律,都具有较强的2a和4a周期振荡信号,在整个时间域里还普遍存在12～14a的周期振荡,各信号频率分布所在的时间域及其强度又存在着差异,从周期变化中可预测,未来几年广西可能转为多雷期.从线性回归分析得出,广西雷暴长期变化总体呈减少趋势.雷暴地域分布特征为桂北少桂南多,桂东南及沿海地区为强雷区,其他地区为多雷区.主雷期的开始期和结束期都是桂东北早桂西南晚,持续时间桂东北长于桂西南.灾害成因除了雷暴强度外,主要为建筑物防雷设施不合格,电子设备防雷措施不完善,群众防雷意识淡薄造成的.针对雷电灾害成因,提出了预防雷电灾害的建议,供防雷减灾工作参考.     

宁夏雷暴灾害的气候特征

利用宁夏20个测站1961-2006年的雷暴观测资料,通过数理统计、滑动t检验和小波分析等方法,对宁夏近46 a来的雷暴灾害进行了分析.结果表明宁夏各地雷暴灾害差异较大,雷暴日数呈明显减少的趋势,每10 a减少23 d;雷暴灾害集中出现在5-9月,而12-20时是雷暴灾害发生的主要时段;雷暴灾害在1983年前后发生了突变现象,年际变化存在着2～4 a的震荡周期,1984年以后又存在着15 a左右的震荡周期,1984年前后宁夏雷暴灾害由偏多期转为偏少期.     

河套地区暴雨的地域性特点及灾情分析

选取河套地区87个气象站1961-2010年逐日降水量资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验以及合成分析等方法,分析了河套地区暴雨日数的时空分布特征及其气候变化规律。结果表明:河套地区暴雨日数呈明显的"东南多、西北少"空间分布特征,暴雨主要出现在河套地区东南部;暴雨以单站暴雨为主,同日1个站出现暴雨占暴雨总数的49.5%,同日10站以上出现暴雨主要是在河南、山西、陕西三省交界和山西、陕西、内蒙古三省交界地区;7-8月份暴雨日数占暴雨总日数的74.1%;局地性暴雨平均每年出现26.3 d、区域性暴雨平均每年出现4.4 d,暴雨总日数、局地性暴雨日数和区域性暴雨日数均呈减少趋势,并存在明显的波动性年际变化,但均未发生突变现象;河套地区暴雨具有雨日少、雨量大,局地性暴雨多、区域性暴雨少的分布特点,暴雨常常造成人员伤亡、农作物受灾、牲畜死亡、房屋倒塌、道路与通信设施毁损,因灾经济损失十分巨大。     

变化环境下渭河流域农业干旱形成与发展过程的时空特征研究

本研究采用3个月尺度的标准化降水指数(SPI3)表征农业干旱,对渭河流域的农业干旱发展过程包括干旱发生、结束及其转化期和持续时间的演变特征进行了研究。此外,通过交叉小波探究了太阳黑子和大气环流异常因子与SPI3指数之间的相关性。结果表明:(1)渭河流域农业干旱发生和结束的偏好季节均为夏季;(2)渭河流域干旱持续时间、发生和结束的转化期的趋势变化并不明显;渭河流域平均干旱持续时间约为3. 6个月,明显长于渭河流域的干旱发生转化期和结束转化期;(3)太阳黑子对于渭河流域农业干旱发展过程的影响最为强烈,厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)和北极涛动(AO)次之,太平洋10年涛动(PDO)最弱。研究结果有助于揭示农业干旱的形成机理,为建立可靠的农业干旱早期预警系统提供一定的科学依据。     

安徽地区地震活动趋势分析

安徽地区地震活动周期表将公元２８８ 年以来Ｍ≥４ ．０ 地震活动划分为与华北二至七周期相对应的六个地震周期,每周期分为与华北相似的初震段、前震段、主震段和余震段四个地震段。安徽地震周期超前于华北地震周期,每周期４ 级以上地震从皖渐交界一带的皖东南地区开始活动,各阶段最大地震震中由南向北迁移。第七周期４ 级以上地震活动至１９７９ 年固镇５ 级地震已结束,未来将进入第八周期初震段。近几年皖东南地区的广德县或旌德县可能发生４－３ 级左右地震。     

基于结构全寿命设计需求的哈尔滨地区气温统计分析

基于结构全寿命设计对环境作用的需求,对哈尔滨地区1963-2002年的逐日极端温度(逐日最高、最低温度)和温度日较差数据进行了统计分析.运用小波分析工具,处理各季、月平均极端温度序列,从定量的角度分析了哈尔滨地区气温的变化趋势;运用数理统计方法,分析了各月逐日极端温度、温度日较差的概率分布,研究了哈尔滨地区气温的演变规律.研究表明:哈尔滨地区极端气温和温度日较差除夏季外,其余各季气温变化趋势较为相似,极端气温均存在6～8a的主周期,温度日较差存在20a左右的主周期,而夏季极端气温和温度日较差存在26a的主周期;正态分布可以很好地描述该地区各月极端气温的变化,但对温度日较差的拟合效果不佳(数据有一定偏度),后者可用广义极值分布拟合.     

基于湿润指数的近55年安康地表干湿变化趋势及周期研究

利用地表湿润指数,辅以线性趋势、累积距平、Morlet小波分析、M-K突变检验等气候诊断方法,分析了1959-2013年安康地表干湿变化趋势、周期性及突变特征,为认识全球气候变化的区域响应,改善区域农业生态环境等提供科学参考。结果表明:(1)1959-2013年,安康多年平均地表湿润指数在波动中略呈上升趋势(变化倾向率为0.07/10a)。(2)春季是近55 a相对湿润的季节,但有显著的趋干倾向;夏季也是相对湿润的季节,且有显著的趋湿倾向;秋季和冬季分别是最湿润和最干旱的季节。(3)地表湿润指数在年际和季节变化上存在多时间尺度周期振荡特征,其中年际地表湿润指数变化的第1主周期是28 a,而春、夏、秋、冬四季地表湿润指数变化的第1主周期分别是17a,28a,16a,21a。(4)地表湿润指数在近55 a表现出明显的突变。     

近52年山西暴雨气候变化特征分析

根据山西17个气象站1961-2012年的降水资料,应用线性趋势系数、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波变换等常用方法,分析了山西近52 a来的暴雨气候的变化特征。结果表明:山西暴雨具有"南多北少"的特点,主要发生在主汛期,频次下降趋势为1.26 d/10a;暴雨频次占90%以上;局地暴雨过程占69.6%,区域性暴雨过程占30.4%,大部分暴雨过程的持续时间不超过1d;阶段性变化特征明显,在1968年发生突变,突变后暴雨频次减少。年平均暴雨强度为96.15 mm/d,减少速度为2.85 mm/10a。大暴雨及特大暴雨主要分布在7,8月份,具"七下八上"的特点,暴雨频次的旬际变化以7月下旬为对称轴,在时间上对称分布。暴雨发生频次普遍具有10~15 a的年代际变化周期,另外还存在25~30 a的低频振荡周期。