基于灾情的中国粮食主产区旱灾变化周期研究

利用1971-2016年中国粮食主产区各省区农作物播种面积和农作物干旱受灾面积,计算得到各省区干旱受灾率时间序列,采用经验模态分解法(EMD)得到各省区干旱受灾率时间序列IMF分量,据此分析粮食主产区旱灾变化周期,为旱灾防御提供理论依据。结果表明,湖南省分解得到5个IMF分量,安徽、河南、江苏和黑龙江省以及内蒙古自治区得到4个IMF分量,其他各省分别得到3个IMF分量,与原数据序列相关分析结果表明IMF分量均为有效分量。粮食主产区干旱受灾率时间序列表现为多尺度的周期性波动特征,具有准2～3年周期、准4～6年周期、准10～13年周期以及准16～25年的变化周期,其中,IMF1分量的方差贡献率最大,粮食主产区旱灾主要表现为准2～3年周期的波动特征。趋势项结果表明,1971-2016年粮食主产区干旱受灾率总体呈下降趋势。     

广东冬季寒害的时空分布规律

用广东省22个分布较均匀的代表站1957-2001年冬季(12月至次年2月)逐日平均气温和最低气温资料,研究了广东冬季寒害的时空分布规律,计算了广东冬季综合寒害指数.对广东22个代表站上述44年的综合寒害指数进行了自然正交分解,得到了2个有意义的特征向量场.由此发现广东冬季寒害的地域分布主要有2大类型:整体分布型和南北分布型.对广东冬季综合寒害指数和综合寒害指数第一特征向量时间系数、第二特征向量时间系数进行了小波变换.结果表明,广东冬季寒害整体分布型的主要振荡为准8年周期,南北分布型的主要振荡为准22年周期.综合而言,广东冬季寒害除具有准8年振荡的主要周期变化外,还有2～4年及22～24年的周期变化.根据小波变换图分析,预计未来2年广东冬季寒害以偏弱为主,尔后进入转换期.     

长江三角洲及其附近地区两千年来水灾的研究

通过对长江三角洲及其附近地区两千年来水灾生成频率和强度的分析。认为两晋、南北朝时期和南宋、元、明、清时期是两千年来本区的主要水灾期。对照两千年来中国东部气候变化、海面升降与长江口河道变迁关系,认为在本区水灾生成事件中,气候因素起着主导控制作用。当然,人类活动对本区水灾生成的影响也不容忽视。本地区近百年来的旱涝灾害规律可用非线性科学的方法进行研究,旱涝灾害的准60年、准35年和准11年的长周期变化与地球自转速度、地极移动和太阳黑子活动的3个周期变化基本一致。本地区气候系统的行为具有混沌特征。这是线性逼近和周期叠加预报方法难以得出灾害预报正确结果的原因,但气候系统半个月的确定性预测可以实现。     

极端灾害天气对港口锚地的影响研究——以河北秦皇岛港为例

当前全球变暖趋势愈发明显,极端天气出现的概率以及强度都不断提升。诸多极端天气都影响了沿海地区的发展。以河北秦皇岛港口为例,采用综合干旱指数、EMD分解、回归分析等方法,探讨秦皇岛港区的极端天气灾害特征及其对港口锚地的影响。研究结果表明:1秦皇岛港区历年干旱发生频率约为48%,春季干旱发生频率在45%左右,四季中春旱发生频率最高。近60年以来,秦皇岛港区的干旱持续时间和干旱强度虽存在明显的年际波动,但线性变化趋势不明显。2秦皇岛港区年降水量总体来说振幅逐渐变小,而平均周期由短变长。暴雨序列与年降水量序列周期对应关系较好,准6年周期是秦皇岛港区暴雨灾害的主周期。3极端天气因子中高温天数、年均降水量以及大雨天数为主要影响因子,会影响秦皇岛港货物吞吐量,且均与吞吐量呈负相关。     

陕西省干旱变化特征及其对玉米产量的影响

根据1961-2010年陕西省的逐日降水量资料,运用标准化降水指数(SPI)法、Morlet小波分析法,分析了干旱的时间变化特征、周期变化特征和空间变化特征。结合2007-2010年陕西省17县(区)的玉米产量资料,借助面板数据模型,就干旱对陕西省玉米单产的影响效应进行了研究。结果表明:陕西省干旱趋势逐渐增强,以20世纪90年代干旱最为严重;陕西省干旱的危害程度由北向南逐渐降低,陕北的危害最严重,关中次之,陕南最轻;同时,陕西省年干旱时间序列存在显著的准2~4a和准4 a尺度周期变化规律;另外,干旱与玉米产量呈显著的负相关,干旱指数(标准化降水指数)等级每增加一个级别,将导致陕西省每hm2耕地玉米产量减少128.985 kg。期望研究结果能为陕西省针对干旱气象灾害制定相应的减灾政策,有助于保障陕西地区玉米生产的稳定。     

自组织临界性研究及其在灾害预测中的应用

自组织临界性为灾害问题的研究开辟了新途径.本文首先介绍了不同级配的散粒体沙堆实验,发现散粒体SOC与粒径的非均匀系数有关.实验表明随着非均匀系数的逐渐增大,散粒体呈现出不同的实验现象和统计结果,并且散粒体系统的动力行为由准周期－SOC－准周期进行演化.由此得出SOC主要由系统的组构特征确定的结论.最后探讨了SOC和准周期两种不同系统的灾害预测的方法,以及SOC理论在灾害防治工程中的应用.     

温室效应,太阳活动,南方涛动对我国气候变化的影响

本文用统计方法对我国近百年来的气象观测资料的分析表明,在温室效应导致全球增暖的背景上,我国将出现同步的增暖趋势,东南沿海降水量增加,而西北地区的干旱则将更趋严重,太阳活动和南方涛动对我国气候变化也有显著影响,它们分别可能是温度的22年准周期振动和降水量的准4年周期振动的原因.     

基于优势隐含周期分析的气象灾害预报

建立了优势因子和优势隐含周期的概念,并提出了多因子逐步回归周期分析的新方法。该方法既能增长预报期,又能充分利用物理因子的重要信息,同时在计算过程中还能挑选出起显著作用的优势因子和优势隐含周期,对预报气象要素的变化趋势效果较好,有一定的实用价值,是气象灾害预报的一条比较有效的途径。     

厄尔尼诺事件对河南省降水的可能影响

本文采用小波变换方法分析了近50年来赤道东太平洋月海温距平序列和河南省月降水量距平序列的多层次时间尺度结构，对厄尔尼诺事件和河南降水的周期变化规律进行了对比分析，并讨论了厄尔尼诺对河南降水的可能影响。结果表明，厄尔尼诺事件对河南降水有一定程度的影响；表现为厄尔尼诺年大多对应河南雨涝年，而反厄尔诺年大多对应干旱年；NINO海区SST的冷暖结构和河南降水的旱涝变化之间具有较好的对应关系，而且两者都存在准2年和4－8年的周期变化。     

基于快速傅立叶变换的短时水汽变化周期研究

水汽对于强降水过程形成、PM微颗粒生成及雾霾形成至关重要,水汽的短时周期变化可为暴雨预警、雾霾形成机理分析提供参考。该文采用快速傅立叶变换方法开展短时水汽变化周期研究。开展无线电探空水汽的快速傅立叶变换,分析无线电探空水汽周期;利用快速傅立叶变换方法开展GNSS水汽短时变化周期分析,并开展与温度、相对湿度、气压的变化周期比较分析。研究发现:水汽存在日周期、半日周期以及3 h(接近3 h)的周期变化。相对于温度、相对湿度和气压来说,水汽除了存在相同的日周期、半日周期外,还存在更短时间的周期变化,说明水汽对于太阳辐射更为敏感。     

芜湖夏季6—8月降水10年定常周期及其预报应用

本文通过插补订正延长的芜湖１２０年降水资料序列,研究了皖江中下游降水的总趋势,找出其时间尺度为３８～４０年准周期,并通过小波分析,论证共１０年,２年定常周期振范现象,成功地预测了１９９８年和１９９９年夏季早涝总趋势。     

基于MATLAB/Simulink的准Z源光伏并网发电系统的仿真研究

为了解决光伏并网发电系统输入电压变化范围较大的问题,分析了准 Z 源光伏并网发电系统的工作原理;采用电容电压恒压控制策略,实现了准 Z 源光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,并在 MATLAB/Simulink 环境下建立了准 Z 源光伏并网发电系统的仿真模型进行验证。仿真结果表明:准 Z 源逆变器能很好地适应输入电压变化大的光伏发电系统,采用的控制策略控制精度高,响应速度快。     

我国海岸带灾害成因分析及减灾对策

近年来海岸带灾害越来越成为制约海岸带－我国最重要的经济带社会、经济和环境可持续发展的重要因素。本文在全球变化和人类活动影响的背景下,分析探讨了我国海岸带灾害的基本成因,并提出了相应的概念性减灾对策框架,海岸带生态环境的脆弱性,全球变化（相对海平面变化、气候异常）和人类活动是导致我国海岸带灾害的3个主要方面。据此,认为减灾的关键在于合理规范人类行为,保护和改善本已十分脆弱的海岸带生态环境,使人与自然界和谐相处;对于全球变化诱发的灾害,则力求基于科学认识与预测,在海岸带开发中合理规划建设,做到未雨绸缪,实现海岸带社会经济可持续发展。     

我国西北地区夏季旱涝气候特征研究

利用西北地区160个台站1950-2000年夏季降水量资料,分析了西北5个区域夏季旱涝的气候特征,结果表明:西北东部的农牧过渡地带和黄河上中游是气候变化的敏感地带,且严重旱涝较为频繁,而6月是西北东部最易发生雨涝的月份.农牧过渡地带(2区)多数时段,雨涝出现的频次多于干旱,黄河上中游农业区和林业区(1区)的情况则相反.20世纪70年代,严重雨涝发生较少,进入80年代以后随着全球气候变暖,雨涝事件显著增多;严重干旱事件则是自60年代以来逐步减少.同时,西北各区的旱涝演变存在年代际的变化周期和5～6年的准周期振动.     

怎样识别和利用水文气象周期作预报

为了更好地进行水文气象预报,一般都要对水文气象资料进行分析,观察它自身的演变规律,寻找它可能存在的周期,再用周期延伸以预报未来水文气象的变化。因此,研究提取周期方法和识别周期的物理意义就成为水文气象预报中的重要一环。提取水文气象变化周期的方法很多。例如,滤波技术、谐波分析、方差分析,功率谱分     

东北地区玉米低温冷害规律研究

以东北地区10 km×10 km的气象要素插值资料以及作物发育期资料为基础,通过计算每个网格点上热量指数和热量指数临界值,得到每个网格点上低温冷害指标值。在此基础上对低温冷害指标进行经验正交分解和小波分析,得到其时空变化规律及多时间尺度特征。玉米冷害3个空间分布型时间系数的分析表明,东北地区玉米低温冷害存在如下规律:第1模态在1971-1992年,呈现准8 a的周期变化规律,第2模态没有呈现很好的周期性规律,第3模态在1963-1974年,呈现准2a的周期变化规律。热量指数变异系数低值区主要分布在平原地区,中值区和高值区主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山地区以及吉林省白城市沙地,山地和沙地的变异系数要高于平原地区。     

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)。     

地电阻率年变成因的研究

本文通过对全国地电台视电阻率年周期变化的统计分析、实例剖析和实验观测,对年变成因进行了分析研究。提出了形成年周期变化的原因和消除干扰的办法。     

厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化周期的影响

厄尔尼诺事件导致极端天气频发,中国沿海城市较多,分布有不同的气候类型。该文开展厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化以及变化是否存在空间差异的分析。基于CMONOC中国沿海地区的GNSS水汽时间序列,综合厄尔尼诺事件(I_EP、I_CP)指数,利用快速傅里叶变换和小波变换方法,从频域和时域开展GNSS水汽时序变化分析,分析东部型与中部型厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化的影响。研究发现：GNSS水汽异常值的出现与相应时段的厄尔尼诺事件存在对应。东部型厄尔尼诺(I_EP)与大部分GNSS站点水汽的相关性为正相关;中部型指数(I_CP)与GNSS站点水汽的相关性为负相关。厄尔尼诺事件对水汽变化周期的影响,日周期变化较小,在5 d和10 d周期,东部型厄尔尼诺与中部型厄尔尼诺事件影响下的水汽周期小于正常时段的水汽周期。     

清代江浙沿海台风影响时间特征重建及分析

根据清代-民国的历史文献,在判定台风现象记录的基础上,建立了1644-1911年苏、沪、浙沿海受台风影响的天数Td序列,显示研究区在此期间内年均有2d左右受台风影响;19世纪中期之后,台风影响时间有所延长,指征了该地台风活动趋于活跃的现象。小波分析显示1640-1690年代和1800-1830年代,Td变化分别存在4～8a和6～8a的准周期现象,但其他时段周期性规律很不显著。MTC与ATC之间缺乏年际和年代际的对应关系可能是导致本研究Td分布无明显规律的重要原因。台风影响陆地时间与全球冷暖变化并不完全对应,仅发现17世纪早期的增暖与Td值放大在时间上基本一致。