四川盆地东部近50年降水与旱涝时间序列分析

利用四川盆地东部地区8个国家基准气象台站1960~2010年逐日降水观测资料，运用线性分析、降水趋势系数等方法，分析了四川盆地东部年降水量以及季节降水量的时间序列变化趋势。在此基础上，通过Z指数法建立旱涝指数模型，结合Mexican Hat小波变换理论研究旱涝灾害在不同时间尺度上的周期振荡和变化规律，并对未来旱涝演变趋势进行判断。结果表明，四川盆地东部地区年降水量有弱减少趋势，各季节降水趋势差异较大，秋季明显减少，而夏、冬季有增加趋势。各季节旱涝灾害变化存在着不同的年际、年代际周期变化特征，不同的时间尺度周期具有不同的交替变化规律。春、秋季节旱涝存在6 a和10 a左右周期振荡，近期6 a周期振荡显著。夏季现处于20 a左右尺度上降水稳定性较差的偏涝期内，易发级别高、灾情重的洪涝灾害。秋季近期仍处于10 a左右尺度周期的干旱期，并将逐步向下一个偏涝期过渡     

近50年来鄱阳湖流域降雨多时间尺度变化规律研究

利用鄱阳湖流域16个气象站1960~2008年共49 a的月降雨资料，采用Morlet小波函数，对该流域降雨季节变化、年际和年代际时间序列进行小波分析，揭示了流域降雨变化的多时间尺度特征，分析了不同时间尺度下降雨序列变化的周期和突变点。研究表明：①1960~1990年，年降雨量呈明显年际和代际振荡，并无显著趋势；进入90年代以后，年降雨呈现显著上升趋势；进入21世纪，尤其从2002年开始，年降雨量开始减少；②流域季节降雨和年降雨都存在多时间尺度特征，夏季降雨、冬季降雨和年降雨都存在18 a的第一主周期；春季、冬季和年降雨存在6 a次主周期；此外，春季、秋季、冬季和年降雨均存在3 a次主周期；③夏季降雨在18 a时间尺度上与年降雨变化具有相同的趋势和相位，春季降雨在3 a和6 a时间尺度上与年降雨变化具有相似趋势和相位变化     

长江流域月降水的EEMD多时间尺度遥相关分析

基于长江流域138个气象站1961~2016年的逐月降水观测资料，应用集合经验模态分解（EEMD）方法，分别对各站点的月降水序列进行EEMD分解，然后，运用时滞相关分析和逐步变量选择的方法，以识别长江流域月降水周期振荡和长期趋势的显著影响因子，并构建多元线性回归模型对长江流域月降水进行预测。结果表明：（1）近50多年来，长江流域各站点的月降水呈现出显著的季节、年际和年代际尺度振荡特征。（2）流域内各站点月降水的长期变化趋势存在着较大的空间差异性，表现为金沙江、雅砻江、大渡河以及鄱阳湖流域是月降水长期趋势显著增加的集中区，而岷江中游以及洞庭湖流域的南部是月降水长期趋势显著减少的集中区。（3）厄尔尼诺1+2区的平均海表温度（NINO1+2）的过去模式是影响长江流域月降水周期振荡的主要气候因子，而全球平均气温距平（GlobalT）是影响长江流域月降水长期趋势的主要气候因子。（4）基于已识别的影响因子构建的月降水量预测模型在旱季的预报性能高于雨季，并在长江上游地区的预报性能高于其中下游地区。     

基于EEMD和EOF的鄱阳湖流域近550 a来旱涝时空变化

利用鄱阳湖流域及周边地区5个站点1467~2016年旱涝灾害史料，结合《中国近五百年旱涝分布图集》数据和现代器测降水资料，基于相关系数权重法集成重建了鄱阳湖流域近550 a旱涝序列。采用集合经验模态分解和经验正交函数等手段分析了鄱阳湖流域近550 a来的旱涝时空变化特征。结果表明：（1）鄱阳湖流域旱涝序列的各IMF分量变化规律符合自然信号的非线性变化的特征，主要的高频变化周期有2~3 a、7~8 a；中低频变化周期有22 a、36 a；低频变化周期有110 a、220 a等。（2）旱涝序列空间场的EOF分解表明，前4个模态的累积方差贡献率为93.68%，收敛效果明显。第一模态为区域整体变化一致；第二、三模态分别代表南北方向和东西方向上旱涝变化不一致；第四模态代表赣南地区的极端降水类型。（3）主要空间模态的时间系数功率谱分析结果表明，旱涝空间场模态的变化周期与旱涝序列EEMD分解的结果基本一致。 关键词： EEMD；EOF；旱涝变化；时空特征；鄱阳湖流域     

基于HHT的三峡水库蓄水后坝下游水情多尺度时频特征

利用基于噪声辅助经验模态分解（EEMD）的改进型希尔伯特-黄变换（HHT），对三峡蓄水后8 a的三峡日入库、出库流量和坝下各水文站日水情信号进行多尺度时频分析，并与连续小波和离散小波变换进行异同性比较。结果表明，三峡蓄水后2004～2011年三峡日入库、出库流量和宜昌、大通站日径流量均具显著的1 a尺度主周期振荡规律，三峡季节性调蓄对坝下流量1 a尺度的主周期振荡规律无显著影响。三峡蓄水后河口北支江水位的半月主周期振荡特征始终占主导地位，表明三峡调蓄影响下上游来水量变化对河口北支水位波动的影响权重小于河口自身海潮波动的影响权重。与离散小波变换固定频带下的信号分解比较，基于HHT的水文信号多尺度分解有更好的自适应性；与连续小波变换比较，HHT方法在水文信号高频部分周期振荡特征的揭示和频域混叠现象的避免方面更具优势     

清代1644~1911年期间珠江流域旱涝灾害时空特征分析

通过收集和整理1644~1911年珠江流域旱涝灾害历史文献资料，利用受灾县次划分旱涝等级法重建268a来的旱涝等级序列。并运用滑动平均、累积距平、EEMD、IDW等方法分析旱涝序列的时空特征。结果表明：清代1644～1911年珠江流域旱涝灾害频发，且涝灾的频次略多于旱灾，可以将1644～1911年珠江流域旱涝灾害划分为3个偏旱期和2个偏涝期，旱涝变化存在年际（准2 a、准5 a）、年代际（准10 a、准24 a和准54 a）和准世纪际（准134 a）上的3类变化周期。清代珠江流域旱涝灾害的受灾县次比在空间上存在明显的差异性，总体上洪涝灾害多于干旱灾害。珠江流域各府（州）的干旱灾害空间分布不均匀，整体上由东向西递减，洪涝灾害的频次空间分布上具有区域相连性，主要集中广东、江西两省以及云南省中部地区。     

近52a长江中下游地区极端降水的时空变化特征

长江中下游地区是我国主要农业区,同时也是降水异常,洪涝灾害频繁发生的地区之一,对长江中下游地区极端降水变化的研究,可以为该区农业生产及防洪减灾提供参考依据。利用1961~2012年间的长江中下游地区84个站点的逐日降水观测资料,基于年最大日降水(AM)序列与超门限峰值降水(POT)序列,通过滑动平均、Mann-Kendall检验法、线性倾向估计等方法,分析了该地区极端降水事件的时空变化特征。结果表明:(1)长江中下游地区近52a来极端降水量呈现为较明显的增加趋势,且极端降水量速率为9.3mm/10a,存在较为明显的年代际波动变化特征,1990年以后进入极端降水量偏多的时期;(2)AM与POT序列多年平均值大值主要分布在江西省大部、湖北东南部以及安徽南部;AM与POT序列多年标准差大值主要分布江西东南部与北部,湖北东南部以及湖南西北部;AM序列多年平均值与标准差均高于POT序列,AM序列年际间振幅要明显强于POT序列,极端降水年际变化幅度大于年内变化;(3)长江中下游沿岸地区年最大日降水量主要表现为增加趋势,长江以北的西部地区则主要表现为减少趋势;长江沿岸地区以及中东部地区的极端降水量主要表现为增加趋势,西部地区则主要表现为减少趋势。     

长江三峡库区极端大雾天气的气候变化特征

为了进一步认识长江三峡库区大雾天气特征，采用线性趋势估计和Molet小波分析方法，研究了库区持续12 h以上和连续3 d以上极端大雾天气气候变化特征，探讨了库区蓄水后大雾天气气候变化的原因。结果表明：三峡库区年平均雾日数呈弱的下降趋势，存在准8、18、32 a的年代际周期振荡。持续12 h以上和连续3 d以上大雾天气有明显增加趋势，分别存在准10、17、32 a和准12、32 a的年代际周期振荡。在蓄水后，库区西段年平均雾日数明显减少、东段略有增加，持续12 h以上大雾年平均日数变化不大，连续3 d以上大雾年平均日数明显减少。库区年平均雾日数的总体减少在很大程度上是受全球气候变暖以及城市化共同影响的结果，没有证据说明三峡库区蓄水对大雾天气有明显影响。     

长江流域极端降水过程事件的年内分布特征

使用长江流域142个站1960～2009年逐日降水量资料，通过定义度量极端降水过程时空聚集程度的参数--极端降水过程事件聚集度和聚集期，并采用主成分分析、Morlet小波分析方法，研究了长江流域极端降水过程事件的年内分布特征。结果表明：长江流域上游极端降水过程事件主要聚集在7月上旬，出现相对比较集中，且聚集度和聚集期年际变化小；中下游则主要聚集在5月中旬至6月下旬，出现比较分散，聚集度和聚集期年际变化相对较大。极端降水过程事件聚集度和聚集期的主要空间异常模态分别表现为东南与西北反向和南北反向的变化特征；其区域平均序列分别呈上升和下降趋势，并分别在13 a和10 a尺度上周期震荡明显，表明长江流域极端降水过程事件的发生有趋于集中和提早趋势     

安徽省近40年雷暴大风气候变化特征分析

利用安徽省78个气象台站1971～2010年逐日雷暴大风资料,统计出历年各站雷暴大风日数并分析其时空分布特征,通过M K突变检验、小波分析、EOF分析等方法对安徽省近40 a雷暴大风的时空变化特征进行分析。结果表明：安徽省雷暴大风日数存在显著的减少趋势;夏季6～8月是雷暴大风最为集中的时段,约占全年的69%;雷暴大风的日变化上主要呈现单峰结构,峰值在15～16时。空间分布特征和纬度没有太大的关系,主要是和对流天气系统的影响区域及地形因素有关。安徽省雷暴大风日在1987年存在一次显著突变,小波分析表明存在着准10 a和6～8 a周期左右的显著振荡,10 a的时间尺度上,雷暴大风日数经历了由多到少4个循环交替,多雷暴大风时期主要在1995年左右及2003～2005年左右,2010年之后雷暴大风日数仍将处于减少状态。对于10 a准周期,1995年以前10 a振荡较小,而1995年后振荡剧烈;雷暴大风日数EOF展开前4个模态累积方差贡献达61%,第一模态能大部分反映安徽省雷暴大风日年分布的主要特征;各模态的时间系数表现为明显的年代变化     

雅鲁藏布江中游河谷气温时序变化的小波分析

通过对雅鲁藏布江中游河谷地区拉萨、日喀则、江孜和泽当等4个气象站1957～2007年逐日气温资料进行等权平均取值，采用气候倾向率和小波分析法，研究了不同时间尺度下近51 a气温变化趋势及周期特征。结果表明：近50 a年平均气温倾向率为0.27℃/10 a，高于西藏地区平均值。气温变化以秋、冬季较显著，夏季气温增长最不明显。年与各季气温变化均存在15～20 a时间尺度上的周期性震荡，突变点在1987年左右，总体表现为1987年前气温偏低，1987年后处于偏高期。春、秋、冬季在1975年左右存在一个升温期，但夏季较明显的升温期却在20世纪80年代中期。
〖     

长江中下游地区连阴雨变化特征分析

利用长江中下游地区86站1961~2011年逐日降水量资料,采用线性倾向估计法和M-K突变检验法,分析该地区年连阴雨日数、过程次数、总降水量及降水强度的时空变化特征。结果显示:长江中下游地区大部连阴雨日数有70~130 d/a、连阴雨过程次数有7~12次/a、连阴雨总雨量为500~1 300 mm/a、年均连阴雨强度为8~10 mm/d,连阴雨过程持续时间多在8~11 d/次左右。其中连阴雨日数和频次总体呈现出南多北少、连阴雨总雨量呈东南多西北少、雨强呈东强西弱的分布态势;近50 a来,长江中下游地区平均年连阴雨日数、连阴雨过程频次、连阴雨总雨量均呈减少趋势,减少速率分别为3.8 d/10 a、0.3次/10 a、18.5 mm/10 a,其中连阴雨日数、频次减少趋势显著;降水强度呈显著增加趋势,增加速率为0.2 mm/(d·10 a)。空间上,西部连阴雨日数、过程次数均呈显著减少趋势,东部呈微弱的减少趋势;大部地区连阴雨总量均呈显著减少趋势,其中西部尤为突出。突变分析发现,长江中下游连阴雨存在突变年份,各统计因子突变主要集中在1991~2011年,连阴雨日数减少突变发生在2003年,2006年起减少趋势超过显著性水平;连阴雨频次突变发生在2004年,2010年起减少趋势超过显著性水平;连阴雨总雨量突变发生在2006年,但这种突变不显著;连阴雨降水强度于1992~1994年发生突变,2010年起增加趋势超过显著性水平。     

长江中下游地区汛期暴雨频次的时空分布特征

利用长江中下游地区六省一市1960~2003年81个台站汛期（5~9月）逐日降水资料，统计出了不同台站近44年逐年汛期暴雨事件的发生频次，并进行了时空分布特征分析。结果表明：汛期暴雨事件最频发的区域在皖南到赣北一带，而北部的鄂北和皖北是最少发的区域；一致性异常特征是长江中下游地区汛期暴雨事件发生频次的最主要空间模态；汛期暴雨事件发生频次可分为以下5个主要的空间分型：两湖平原型、北方型、长江沿江型、南方型、沿海型；从长期变化趋势来看，两湖平原型、长江沿江型和沿海型暴雨事件发生频次表现为较明显的增加趋势，南方型基本没有长期变化趋势，但有先降后升的特点，而北方型表现为弱的减少趋势；近44年来暴雨事件发生频次各分区的周期振荡不太一致。     

基于Kriging插值的1961~2005年淮河流域降水时空演变特征分析

利用淮河流域4省170个气象站点1961~2005年的降水观测数据，采用Kriging法对淮河流域各季及年降水量进行了插值，得到了1 km×1 km降水栅格序列。在此基础上，对淮河流域降水的时空格局及其变化特征进行了分析。结果表明：淮河流域降水量的空间分布基本呈南高北低、山区多于平原、近海多于内陆的格局。近45 a来淮河流域降水量的年际波动较为强烈，而变化趋势不显著。流域内汛期和年降水量的年代际变化则具有明显的阶段性，主要表现在20世纪90年代前基本为下降趋势，2000年后明显上升。当前，淮河流域正处于降水的高气候变率时期。45 a来，降水的空间格局发生了一定的变化，表现在淮河中上游和干流沿岸地区的降水量升高，而流域东北部的降水则呈下降趋势     

近50 a长江流域暴雨日数时空变化分析

利用1961~2010年长江流域逐日降水资料和DEM数据,结合Mann-Kendall趋势法、变差系数法以及GIS空间分析等方法,分析了近50 a长江流域年均暴雨日数时空变化特征。结果表明:长江流域年均暴雨日数基本呈自东向西递减的规律,且随着海拔升高,年均暴雨日数逐渐减少,两者呈显著负相关关系;长江流域上游高原气候影响区年均暴雨日数小于1 d;而中上游中亚热带湿润气候影响区大于2 d;随着纬度的增加,暴雨开始时间推迟,结束时间提前,持续时间减少;年暴雨日数的变差系数与年均暴雨日数满足幂指数关系,相关系数达0.97,为显著相关。表现为年均暴雨日数大(小)的地方,变差系数小(大);除长江中下游中部和四川盆地及其周边地区年暴雨日数为减少趋势外,其它地方均表现为不同程度的增加趋势。鄱阳湖水系、四川(雅安市、峨眉山市、万源市)、湖南(安化县、南岳区)、湖北(洪湖市、英山县)年暴雨日数多且变差系数小,洪水、泥石流等灾害压力巨大;为有关部门了解长江流域洪水等灾害的发生机制、提高灾害预测预报能力、制定防灾减灾政策等提供科学依据。     

河南省汛期极端降水事件分析

利用河南1961～2006年50个气象站台站汛期（6～8月份）逐日降水量资料，定义95%降水分位数为极端降水事件的阈值，建立不同站近46年汛期极端降水事件发生频次的时间序列。在此基础上采用趋势分析、最大熵谱分析等统计技术方法，对河南降水事件发生频次的空间分布及年际变化特点进行了分析。结果表明：空间变化上总体具有北多南少的特点，而且汛期降水量的比重与极端降水事件发生频次的高低存在着很好的一致性；空间分布上主要有全省一致型、西北 东南型、南阳盆地型和中部分布型等4种类型，其中全省一致分布型为最主要的空间模态；年际变化趋势各地有所不同，豫西、豫南区为减少趋势，而豫中、豫北、豫东和豫西南区表现为增加趋势，而且在振荡形态上各有同异，以2~8年和10年左右的年代际变化最为普遍。     

24个CMIP5模式对长江流域模拟能力评估

根据1961~2005年长江流域气象站点的实测月降水量和气温数据,采用第5期全球耦合模式比较计划CMIP5(the Fifth Phase of Coupled Model Intercomparison Project)中24个全球气候模式(GCM)的模拟结果,通过计算模拟变量和观测变量平均值的相对误差、归一化的均方根误差、时间和空间相关系数,采用M-K趋势分析方法,分别选用在长江流域模拟气温和降水较好的5个模式进行集合平均,从时间的演变规律和空间的分布特征两方面,检验该模式集合对长江流域模拟气温和降水的能力。研究结果表明:各个模式模拟气温的能力要明显好于模拟降水的能力,但模拟气温较好的模式模拟降水的能力并不一定突出;模式集合的结果表明:在时间尺度上,模式集合平均结果与观测值拟合程度较好,且模式集合的结果振荡幅度较观测值小;在空间尺度上,模式集合的空间分布趋势与观测值大致相同,说明采用的模式集合结果用于预估未来长江流域降水的时空分布特征和演变规律是可行的。     

长江流域径流趋势变化及突变分析

选取长江流域重要控制站宜昌、汉口和大通站,分别应用1882~2000年、1870~2000年和1950~2000年的月平均流量资料,对年代际、月径流、季节性径流的变化以及径流的变化趋势及突变进行了分析研究,并使用非参数Mann Kendall法来检验径流的趋势变化。趋势分析表明,20世纪90年代长江流域径流呈微弱增加趋势,但不显著且地区分布不均,中上游减少,下游增加;而季节性夏季和冬季径流增加趋势明显,尤其是7月和1月径流增加最突出;更重要的是90年代汛期径流也呈现出增加趋势,汛期径流的增加在一定程度上加大了洪灾发生的可能性,这可能是导致洪灾频繁的原因之一。突变分析指出,宜昌和汉口站从1926年开始径流经历了一个明显减少的变化,这与20世纪20年代初,北半球突然变暖,长江上游地区呈现降温、降水减少趋势一致。