预修正快速傅里叶变换方法在波物相互作用分析中的应用

本文提出一种使预修正快速傅里叶变换方法的计算时间与占用内存的乘积最小化的网格划分方法，详细阐述了预修正快速傅里叶变换方法应用于波物相互作用分析的过程。数值试验表明预修正快速傅里叶变换方法的计算时间与占用内存大幅减少，使得在PC机上求解大尺度问题成为可能。     

快速傅里叶变换的两种改进算法

首先分析用于模拟信号频谱分析的快速傅里叶变换法，进而提出基于线性插值原理和抛物线 插值原理的两种改进快速傅里叶变换法。算例分析表明，改进后的算法明显提高了计算精度 ，降低了对采样频率的要求，从而明显提高了计算速度。     

频谱分析在大坝变形影响因子选择中的应用

阐述了频谱分析的基本原理和计算方法,运用傅里叶变换将时域上的大坝监测数据转换到频域,利用其频谱特性分析温度、水位、降水等因子对大坝位移的效应量,并通过多元回归分析法进行验证,为分析大坝变形成因及建立变形模型提供了新的参考依据.     

基于有限元求解均质承压水稳定流问题的傅里叶分析方法

规则区域均质承压水稳定流问题在只考虑Dirichlet、Neumann 边界时具备11种边界类型组合模式。不同组合模式在有限元剖分下具有不同的稀疏线性方程组。本文对不同组合模式下的稀疏线性方程组进行傅里叶分析,在分析过程中对各种变换公式均采用快速傅里叶变换算法进行计算,实现了均质承压水稳定流问题的快速求解。文中通过具有解析解的水流基准问题验证了傅里叶分析方法的可信性,并以此为基础,在不同剖分模式下分别应用傅里叶分析法与迭代法（Jacobi 、Gauss-Seidel、SOR 、PCG ）进行算法的性能比较。计算结果表明：剖分密度越高（即剖分结点数多）, 在求解精度相当的情况下傅里叶分析方法的求解效率优势越显著。该方法的另一大优势在于不需计算和存储原始系数矩阵,从而节省了大量内存空间。     

考虑变异的广西降水时空变化特征研究

基于广西22个气象台站1956年～2018年的逐日降水数据,采用经验正交函数(EOF)、Mann-kendall、小波分析法和R/S分析法等方法,对广西降水量的时空变化、周期规律和未来趋势进行了分析。结果表明,广西降水在空间上总体呈现从西南向东北先减少后增加的特点,但存在桂东北、桂南两个高值区;EOF分解得到的前三个模态可以较好地反映广西年降水的3种空间分布类型;通过多种突变方法的综合诊断,得出广西年降水在2012年发生变异。利用Morlet分析广西降水在多时间尺度下的周期变化,发现降水量序列存在3个时间尺度;广西降水量的Hurst指数大于0.5,说明未来变化呈增长趋势。     

基于FEM求解均质承压水稳定流问题的傅里叶分析方法

规则区域均质承压水稳定流问题在只考虑Dirichlet、Neumann边界时具备11种边界类型组合模式。不同组合模式在FEM剖分下具有不同的稀疏线性方程组。本文首先对不同组合模式下的稀疏线性方程组进行傅里叶分析，在分析过程中对各种变换公式均采用快速傅里叶变换(FFT)算法进行计算,实现了均质承压水稳定流问题的快速求解。文中通过具有解析解的水流基准问题验证了傅里叶分析方法的可信性，并以此为基础，在不同剖分模式下分别应用傅里叶分析法与迭代法(Jacobi、Gauss-Seidel、SOR、PCG)，进行算法的性能比较。计算结果表明:剖分密度越高（即剖分结点数多），在求解精度相当的情况下傅里叶分析方法的求解效率优势越显著。该方法的另一大优势在于不需计算和存储原始系数矩阵,从而节省了大量内存空间。     

一种适用于微机保护的新的递推DFT算法

为减少离散傅里叶变换(DFT)算法的计算量，人们利用一种很自然的增减数据项的方法提出了递推傅里叶变换算法，但在某些情况下，该传统递推算法并不太适用。文中基于三角函数的和差公式以及线性方程组的求解，提出了一种新的递推离散傅里叶变换算法，它的计算量与传统递推算法接近，但可以解决传统递推算法不易解决的许多问题，如适用于人们提出的克服电力系统中衰减直流分量对DFT影响的一些方法中，因而具有广阔的应用前景。     

TRMM数据在京津冀地区干旱监测适用性研究

基于气象站点实测降水数据和热带降雨卫星(Tropical Rainfall Measurement Mission,TRMM)3B43 Version7(V7)降水产品,计算了京津冀地区1998-2017年多时间尺度标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)(SPI-1、SPI-3、SPI-6和SPI-12)。结果表明:TRMM 3B43数据与站点观测月和年降水数据在时空上具有良好的一致性;从时间变化趋势来看,基于TRMM 3B43数据和站点降水数据计算的不同时间尺度的SPI值存在高度一致性;从空间变化趋势来看,基于两种数据计算的京津冀地区25个站点多时间尺度SPI的相关系数均大于0.7,POD值大于0.6,80%以上的FAR值小于0.3,70%以上站点的FBI值在0.9~1.1之间;两种数据计算的干旱的面积百分比基本一致,1、3、6和12个月的干旱面积的CC值分别为0.93、0.95、0.96和0.96。     

最小开关损耗空间矢量调制的谐波分析

最小开关损耗空间矢量调制是目前应用广泛的开关调制策略。文中将常见的几种最小开关损耗空间矢量调制方法的调制波显化，并对其谐波进行了定性分析。根据相电压调制函数，通过双重傅里叶变换，得到了最小开关损耗空间矢量调制的频域数学模型，并由此对其谐波特性进行了定量的数学分析，得到了一些结论。这些结论对进一步研究最小开关损耗空间矢量调制技术的输入输出关系、传输带宽有重要的意义。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

一种实用的幅值和功率测量新算法

为解决电力系统全局信息的快速准确测量问题，提出了一种实用的幅值和功率测量算法。结合电力系统实际情况，对离散傅里叶变换（DFT）算法中的强非线性部分进行了合理简化，从而可以方便地利用DFT计算结果对其自身进行补偿修正。该算法充分利用了DFT算法的快速、对谐波有抑制能力的优点。与传统DFT方法相比，文中方法测量精度有明显提高，且计算负担增加很少。算例验证了这一特点。     

基于响应单元的太湖流域干旱分析方法研究

提出一种将区域或流域划分成若干个不同的响应单元,把每一个响应单元看作一个点,借助于点干旱指标评价的方法分析面干旱,并应用到太湖流域。通过太湖流域干旱记录与三种基于降雨的常用指标的对比分析,得出Z指数法的精度最高,标准化降水指标(SPI)次之,降水距平百分率(PAI)最低,而且Z指数法显示太湖流域的旱情主要发生在夏秋季节。Z指数法考虑了降水的时空分布特性,具有多时间尺度特性,反映出了不同时间尺度的水分状况。     

云南省昭通市多尺度极端降水时空特征分析

为分析云南省昭通市多尺度极端降水时空特征,收集整理昭通市19个雨量站1969—2014年分时段逐年降水数据,并计算不同时间尺度(1,6,24 h)的年极端最大降水量,采用反距离加权法(IDW)插值展示其空间分布特性。在此基础上,对3个典型雨量站(鱼洞、新华、牛街)的极端最大降水进行深入分析,采用Mann-Kendall趋势检验及小波变换方法的趋势与周期分析,量化极端降水事件的时间分布特征。结果表明:昭通地区极端降水事件的空间分布规律为从北向南逐渐减少,且南北极端降水量相差较大,空间分布差异明显;3个典型雨量站多尺度极端降水变化趋势不显著(p0.05),其序列变化存在30,15,5~7 a 3个明显变化周期。     

基于MSWEP的祁连山地区降水空间分布特性解析

综合评价了全球性降水数据MSWEP(Multi-Source Weighted-Ensemble Precipitation)在祁连山区的适用性,解析了其在不同时空尺度上的误差特征,采用结合地面雨量资料GSOD(Global Surface Summary of the Day)订正后的MSWEP(Corrected MSWEP, COMSWEP),重点探讨了祁连山地区降水的垂直分布特性。结果表明:(1)MSWEP在日、月、年等尺度上总体低估了研究区域地表降水,对暴雨及以上日降水事件存在比较严重的漏报,在雨季的精度要明显高于旱季;(2)相对于MSWEP,COMSWEP在各种时间尺度上与地表降水更为吻合,对雨季降水和年降水具有较好估计效果,但在旱季仍存在较明显系统偏差;(3)MSWEP和COMSWEP均表明祁连山区多年平均降水量在空间上呈由东至西递减、北坡略高于南坡的总体格局,而在时程上雨季降水主导了全年降水,但在不同分区和时间尺度上,COMSWEP降水量均明显高于MSWEP;(4)MSWEP和COMSWEP均反映祁连山地区东段最大降水高度带在3000 m左右,超过此高度带多年平均降水量变化甚小,而中段和西段多年平均降水量随海拔呈现先增加后降低的趋势,最大降水高度带分别位于4100 m和4500 m左右。     

Differences in Spatial Patterns of Drought on Different Time Scales: An Analysis of the Iberian Peninsula

The differences in spatial patterns of drought over a range of time scales were analysed by the Standardized Precipitation Index (SPI). In a climatic area with a wide range of precipitation characteristics (the Iberian Peninsula), Pearson III distribution is flexible enough to calculate the drought index on different time scales. The Pearson III distribution was adapted to precipitation frequencies at time scales of 1, 3, 6, 12, 24 and 36 months. Spatial patterns of drought were analysed by Principal Component Analysis. The number of components found increased as the time scale did, which indicates great spatial complexity in drought analysis and uncertainty in drought classification, mainly at scales of 24 or 36 months, since the relationships between SPI series of observatories becomes more distant as the time scale increases. We concluded that there were no homogeneous regions with similar drought patterns that could be used for effective drought management or early warning.     

Regional Drought Modes in Iran Using the SPI: The Effect of Time Scale and Spatial Resolution

In the present paper, regional drought modes in Iran are identified applying the Principal Component Analysis (PCA) and Varimax rotation to the Standardized Precipitation Index (SPI) computed on different time scales. Data used include gridded monthly precipitation covering the period 1951–2007 retrieved from the Global Precipitation Climatology Centre (GPCC) archive with different spatial resolutions (2.5, 1 and 0.5° resolution). The objective of the study is twofold: (i) Investigate the stability of drought spatial modes as a function of the SPI time scales used for monitoring the different kinds of drought, (ii) Evaluate the impact of the spatial resolution of gridded data on drought regionalization. For the coarse spatial resolution of 2.5°, results show four drought modes of distinct variability, which remain quite stable when the SPI time scale is varied from 1- to 24-month. Differently, for higher spatial resolutions drought modes appear more sensitive to the index time scale and become less spatially homogeneous as the time scale is increased. Moreover, the number of identified modes (sub-regions) may reduce to three or two, but in all cases the most well defined sub-region appears to be the southern one. This suggests that both the spatial resolution of precipitation data and the time scale may affect drought regionalization, i.e. the number of drought modes and their spatial homogeneity.     

变差函数在地下水位估值中的应用研究

用数值方法进行地下水水资源评价时 ,需要给出每个节点上的初始地下水位值。本文着重阐述了区域化变量和变差函数及其计算步骤 ,指出变差函数在分析地下水位的空间变异的重要性     

基于标准化降水蒸散指数的长江流域旱涝情势演变

基于长江流域133个气象站1970-2012年实测逐月降水量和月平均气温资料,计算不同时间尺度上的标准化降水蒸散指数序列,研究近几十年来长江流域旱涝情势的时空演变特征。结果表明,1970-2012年长江流域整体干旱形势不严重,但是干旱化的趋势比较明显。与长江上游地区相比,长江中下游区域的干旱趋势表现得更加突出,特别是长时间尺度上的干旱趋势非常明显。针对典型极端气象事件分析发现,标准化降水蒸散指数能够反映出不同时间尺度上长江流域发生的旱涝事件,表明该指数对于准确评估长江流域的旱涝程度和分布范围具有很好的指示性意义。     

Regional Frequency Analysis of Droughts in Portugal

This study investigated the frequency of droughts for the period September 1910 to October 2004 in mainland Portugal, based on monthly precipitation data from 144 rain gauges distributed across the country. The drought events were characterized using the standardized precipitation index (SPI) applied to time scales of 1, 3, 6 and 12 consecutive months. Based on the SPI time scale series a regional frequency analysis of drought magnitudes was undertaken using two approaches: annual maximum series (AMS) and partial duration series (PDS). Three spatially defined regions (north, central and south) were identified by cluster analysis and analyzed for homogeneity. Maps of drought magnitude were developed using a kriging technique for several return periods. Similar uniform spatial patterns were found throughout the country using the AMS and PDS approaches. For several SPI time scales a comparison of the observed and estimated maximum magnitude (269-year empirical return period) showed that the AMS combined with the selected probability distribution models (Pearson type III, general Pareto and Kappa) provided better results than the PDS approach combined with the same models. A general and simplified characterization of drought duration revealed a relatively uniform pattern of droughts events across the country.     

美国本土地区蓄量时空变化特性及其影响因素研究

为了解美国本土地区水量平衡的时空变化规律以及气候、植被、地形、人类活动等影响因子对不同空间尺度蓄量变化的影响,基于水量平衡公式,利用遥感观测蒸散发数据、遥感与地面观测融合降水数据、再分析降水数据、模型模拟蒸散发与径流数据、站点实测径流数据的不同组合计算蓄量变化,分析美国本土地区的蓄量变化时空变化特征。结果发现:不同来源数据计算的蓄量变化时空分布差异较大并且均存在显著偏差,其中西部沿海与山区的蓄量变化有显著季节性波动,而东部地区较稳定;众多因子中降水对蓄量变化的影响最大。根据不同来源数据计算得到的蓄量变化有显著偏差,其原因包括:①对流域水循环结构组成的认识不足且缺乏测量;②降水、径流与蒸散发数据存在不确定性;③时空尺度问题。     

Spatial and Temporal Variability of Precipitation and Dryness/Wetness During 1961–2008 in Sichuan Province,West China

Changes in precipitation exerts a huge impact on human beings and it is of vital importance to study the regular pattern of meteorological and hydrological factors. In order to explore the changing patterns of precipitation in Sichuan province in west China during 1961–2008, several precipitation related indices were analysed by the Mann–Kendall test. For monthly precipitation, significant increasing trends are mainly found during January, March and June, while significant decreasing trends mostly are observed during July, September and October. Most of extreme precipitation indices are decreasing. Especially the annual total precipitation in wet days and maximum number of consecutive wet days show significant negative trends. Furthermore, the spatial and temporal variation of dryness/wetness has been assessed by Standardized Precipitation Index (SPI) and principal component analysis (PCA) on 24-month time scales. The results demonstrated noticeable spatial patterns with several sub-regions characterized by different trends: a remarkable dry tendency prevails in central and east Sichuan, while the other areas are dominated by a wet tendency.