Morlet小波在降雨的多时间尺度分析中的应用

利用河北省深州地区5个降雨站近30年资料分析了该地区降雨量变化的多时间尺度特征。结果表明：该地区降雨量年内分配极为不均,主要降雨量集中在7月、8月份;30年降雨量呈现微弱下降趋势,且年际变异大。近30年降雨量呈现明显阶段性,依据丰枯特点可分为四个阶段。小波分析表明年降雨量具有5年和10年尺度周期,并揭示了两个主周期震荡强弱和相位波动的年间分布情况,最后还分析了降雨突变年份并利用时序累积曲线法对结论进行了验证。     

东江流域汛期降雨序列的小波分析

为了揭示流域汛期降雨变化的多时间尺度的复杂结构,采用Morlet小波函数,对东江流域1956~2005年汛期降雨时间序列进行了小波分析,找出了不同时间尺度下降雨序列变化的周期和突变点,并根据降雨主周期对未来汛期降雨变化进行了预测。研究结果表明,汛期降雨序列呈现微弱的减少趋势,倾向率为每10 a12.08 mm,近50 a汛期降雨量减少了约60.4 mm;汛期降雨量变化的特征时间尺度为2、4、7、12 a与19 a,其中4、7 a左右的周期振荡最强,为汛期降雨量变化主周期;依据主周期的变化趋势,预测2006年前后东江流域汛期降雨将偏少,在2008~2010年汛期降雨将偏多。     

洮河流域降水量的多时间尺度特征及趋势分析

基于洮河流域及周边雨量站点1956—2013年降水数据,采用小波分析方法分析了洮河流域近58 a来年降水量的变化趋势、多时间尺度主周期变化过程及其空间变化特征,并对未来态势进行了预测。结果表明:洮河流域年降水量整体呈减少趋势,倾向率为-4.60 mm/10 a;年降水量主要存在3个尺度的周期变化,分别为20、12、5 a,其中20 a尺度周期震荡最强且贯穿整个时域;流域降水量在空间上具有显著差异性,中部干旱黄土山丘区各尺度的周期波动明显强于上游的;对洮河流域未来一段时期降雨趋势的预测显示,除2017年降水偏少外,2014—2021年间其余年份的降水将处于正常水平或偏多。     

潮河流域降雨径流变化趋势分析

基于趋势分析、突变分析和小波分析方法对密云水库主要汇水流域之一的潮河流域1973—2013年的降雨径流资料进行分析,结果表明:潮河流域1973—2013年的降雨量总体保持稳定且有缓慢减少的趋势。1998年降雨量突然增多主要是由于气候异常引起的突变。流域的径流量呈显著减少趋势,特别是1998—2013年经历连续15年的干旱,密云水库来水量明显减少。突变检验结果表明1998年是流域降雨径流变化发生突变的显著年份。近年来强烈的人类活动是造成径流持续明显减少的主要因素,当人类取用水活动影响较弱时,径流变化同降雨变化基本保持一致。潮河流域降雨、径流变化受自然气候变化和人类活动影响,其变化周期均包括2个主变化周期,其中降雨有2~3年的变化周期,径流变化有3~6年变化周期。根据周期变化特征,潮河流域未来降雨量基本保持稳定,但由于人类活动的强烈影响,即使某些特别年份降雨量波动性增多,但密云水库入库流量总体仍将维持在比较低的水平。     

梅江上游流域径流变化特征及其影响因子分析

运用Manna-Kendall趋势检验法、累积双曲线法和累积等距平法等,对梅江上游宁都水文站1959—2019年年均降雨量和年径流量的年内、年际变化特征以及突变点等进行了分析研究,并计算了气候变化和人类活动对流域径流量变化的贡献率。结果表明：梅江上游流域降水、径流在年内的分布不均,4—6月降雨量和径流量约占全年降水总量和径流总量的一半;总体上1959—2019年流域降雨量、径流量随时间变化呈现不明显的波动上升态势,并在1962年、1991年、2002年和2011年出现了突变;近50 a来,梅江上游流域主要为相对枯水期,径流量的变化主要受降水的影响。     

高关水库降雨序列R/S分析

依据高关水库1971-2011年降雨资料,利用R/S法对其未来变化趋势进行了分析,结果表明:①流域未来降雨量可能呈现持续增加的趋势;②1995年为流域降雨量系列的突变点,对前后两个序列的特征值进行统计分析,均具有明显的差异,已经不符合"一致性"的要求;③流域人类活动日趋频繁,使得流域下垫面条件发生了较大的变化,对水库入库径流量变化有较大的影响。     

滇中“三湖”流域降雨侵蚀力时空分布特征研究

为研究滇中抚仙湖、星云湖、杞麓湖流域（“三湖”流域）降雨对土壤侵蚀特征的影响,基于流域内梁王河、海口、茶尔山、沙沟嘴4个雨量站1992—2020年日降雨观测数据,用日降雨侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,用M-K法分析降雨侵蚀力的时间变化特征,用Kriging插值法进行空间插值分析降雨量和降雨侵蚀力的空间变化规律。结果为：1992—2020年期间,“三湖”流域多年平均降雨量907.6 mm,多年平均降雨侵蚀力为3 088～4 172 MJ·mm/（hm²·h）;年降雨侵蚀力变异系数为0.25～0.32;各站发生侵蚀性降雨日数686～759 d;年降雨量与年降雨侵蚀力相关关系较好,流域年降雨侵蚀力总体呈波动变化,系列为不显著增加趋势,无突变;降雨侵蚀力年内变化差异较大,夏季占全年的61.4%,汛期占全年的90.5%,降雨侵蚀力变化表现为夏季>秋季>春季>冬季;流域多年平均降雨侵蚀力空间分布趋势基本与年降雨量分布趋势一致,为北大南小;年、汛期、夏季和秋季,流域降雨侵蚀力基本呈从北向南逐渐递减的趋势;而非汛期、春季和冬季,降雨侵蚀力基本呈从东北向西南递减的趋势...     

1957-2017年泾河流域降雨量及降雨侵蚀力时空变化分析

泾河流域受土壤侵蚀的影响,水土流失较为严重,为对流域水土流失风险评估和防治等提供参考依据,根据1957-2017年泾河流域5个气象站点的日降水资料,运用ArcGIS空间插值、小波分析、R/S分析等方法,分析了该时段降雨量及降雨侵蚀力时空变化规律。结果表明:泾河流域及各气象站点的降雨量与降雨侵蚀力均呈显著正相关关系;泾河流域降雨量与降雨侵蚀力年内分布不均,主要集中在夏季,分别占全年的67.80%和52.86%;泾河流域年均降雨量和降雨侵蚀力分别为496.83 mm和1 481.24 (MJ·mm)/(hm~2·h),年际总体呈波动上升趋势且未来降雨侵蚀力将延续增加趋势,两者均在1996和2009年出现突变点且第一主周期分别为27和17 a;泾河流域降雨量和降雨侵蚀力在空间上均呈从西北到东南递增的趋势。     

湘江株洲水文站近60年降雨特性分析

降雨是湘江水资源量的主要来源,其变化趋势对水资源的开发利用和合理配置有着重要意义。利用1955—2016年湘江株洲水文站降雨序列资料,采用数理统计、线性趋势、5 a滑动平均法、Mann-Kendall突变检验、滑动t突变检验和小波分析法分析区域降雨特性。得出以下结论:近60 a来湘江株洲水文站降雨年内分配不均,但有规律,多年年均降雨量主要呈现丰枯交替变化过程,总体呈上升趋势显著。多年平均降雨天数虽呈波动变化,但总体趋势表现平稳。多年年均降雨量和降雨天数在14 a和20 a左右时间尺度上的周期振荡最强。2016年后短时间内降雨量和降雨天数会相对减少,随后又会增加。研究结果可为湘江流域水资源变化特征研究、水资源规划管理、防涝抗旱、农牧林业生产提供数据支持。     

永康市近50年降雨量时序变化特征分析

为了解永康市各月降雨量变化规律,利用永康市典型代表站1961-2010年逐月降雨量资料,运用Mann—Kendall非参数检验法和R／S分析法,分析各月降雨量的变化趋势特征。结果表明近50年来,永康市1、3、6…7811、12月这7个月的降雨量呈现上升的趋势,其中,8月份降雨量具有明显的上升趋势;其他5个月的降雨量呈现下降趋势。上升和下降趋势都具有正的持续性,会在未来继续保持,且1、6、8、12月份降雨变化趋势正的持续性很强．     

鄱阳湖流域降雨量及降雨侵蚀力时空分布特征

水土流失是鄱阳湖流域严重的生态环境问题之一,为了给鄱阳湖流域土壤侵蚀的监测、评估、预测与控制等提供技术支撑,基于流域内均匀分布的15个气象站1961—2014年逐日降雨量数据,分析鄱阳湖流域降雨侵蚀力时空分布与演变特征。结果表明:鄱阳湖流域多年平均降雨侵蚀力为9 537.9 MJ·mm/(hm~2·h),其时空分布不均,时间上主要集中在夏季,空间分布呈现从西南向东北递增的趋势;降雨侵蚀力和降雨量年内分配均呈单峰型,峰值均出现在6月,汛期(4—9月)降雨量、降雨侵蚀力占全年的比例分别为62.4%、71.7%,降雨侵蚀力年内分配较降雨量更加不均匀。     

艾比湖流域降水及径流变化特征分析

为了解艾比湖流域降水和径流变化特征,以精河、博尔塔拉河为研究对象,对历年降水和径流量等进行统计,采用小波系数法等方法对统计结果进行分析。结果表明:55年来流域降水处于增加趋势,长时间序列降雨具有多时间尺度和大变化特征;艾比湖流域平均温度近50年呈现比较明显的增长趋势;温泉站和博河站径流没有明显的上升趋势,而金河站也没有明显的下降趋势。本研究有利于艾比湖流域水资源的合理利用,提高艾比湖流域的水资源利用率,解决该流域水资源短缺问题。     

巴音河流域德令哈市气象站近60年来降水变化特征分析

基于1956-2013年德令哈气象站逐月降水资料,借助标准化降水指数(SPI)表征干旱,运用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检测、滑动t突变检验、Morlet小波变换、R/S分析等方法,分析近60年来其降水及干旱特征。结果表明:20世纪80年代之前处于降水偏少期,20世纪80年代至今处于降水偏多期,且呈现出上升趋势,冬季降水变化相对平稳,秋季降水波动较大;近60年来,年及各季节降水量呈显著上升趋势,年降水量上升率为21.16 mm/(10a),夏季降水量上升趋势明显,上升率为12.35 mm/(10a);年及各季降水量存在显著的3~9年的短周期和18~28 a的长周期变化;降水距平和SPI显著相关,干旱呈减弱趋势,干旱变化的周期为5 a和18 a。巴音河流域降水量的变化具有持续性,未来降水将保持增多趋势,干旱呈减弱趋势。     

海河流域降雨时空变化特征分析

文章选取海河流域35个典型雨量站1956—2016年逐月降雨资料,利用线性回归法、模比系数差积曲线分析流域降雨时空变化特征。结果表明:海河流域61年来降雨量呈明显下降趋势;年内分配极其不均,汛期降雨量占全年的77%,部分典型雨量站汛期降雨呈减少趋势,非汛期呈上升趋势;空间上由多雨的太行山、燕山山前迎风区分别向西北和东南两侧减少。     

酒泉肃州区近60年气温降雨变化特征及相关分析

为揭示酒泉肃州地区年气温、降雨变化趋势及规律,采用趋势分析、突变检验、R/S分析以及小波分析方法,对研究区1951—2018年气温、降雨数据进行分析计算,结果表明:研究区年平均气温上升趋势明显,气温上升倾向率约为0.229℃/(10a),年平均气温突变点位于1997年左右,1999年后增温趋势更为显著,结合R/S分析,Hurst指数为0.958,预测肃州地区未来气温仍将处于上升状态,且持续性较强;研究区年降雨量2000年前波动剧烈,2000年后波动上升,降雨上升倾向率为2.96 mm/(10a),年降雨量突变发生在2005年后,突变区间年降雨量振荡变化较为明显,R/S分析Hurst指数为0.557 8,未来年降雨量仍将处于上升状态;连续小波表示年降雨气温均有时段周期性,交叉小波与小波相干谱表明年气温、降雨变化具有一定相关性且存在一定时段的共振周期。     

近50年重庆市气候干湿变化时空特征

以重庆市34个气象站点1961—2011年降雨、气温、相对湿度等资料为基础,计算了近50 a全市的湿润指数。运用Kriging法将年均气温、降雨和湿润指数的倾向率和倾向系数进行空间插值,并对反映气候干湿变化的年气温、降雨量和气候湿润指数等时空特征进行了分析。结果表明:①近50 a,重庆年均气温呈波动上升趋势,上升速率为0.09 ℃/(10 a),空间分布上年均气温呈现由西南向东北升高,但整体差异不显著;②降雨量呈波动下降趋势,年均降雨量倾向率为15 mm/(10 a),空间上有从东南向西北递减的趋势;③重庆市湿润指数总体上略有下降,其空间特征表现为由东南向西北逐渐趋于干旱,下降幅度呈由东南向西北递减趋势,但总体差异性不显著;④气温、降雨与湿润指数相关系数分别为-0.465和0.950。     

基于不同时间尺度的降雨时空演变规律分析

为研究降雨时空演变特征规律,基于金华市区 1954—2018 年降雨量资料,运用 5 a 滑动平均、累积距平法和线性趋势法分析了降雨演变的趋势。通过 Mann-Kendall 检验和滑动 t 检验研究了降雨发生突变的年份,采用 Morlet 小波探究了降雨变化的周期性。 结果表明：金华市区年内降雨量总体呈线性上升的趋势; 年降雨量存在显著性突变年份为2009 年;金华市区年降雨量在不同时间尺度上呈现不同的“丰枯交替”的周期性变化,主变化周期为 45 a、27 a、19 a,其中45 a 为第一主变化周期;金华市区在近期仍将处于偏丰水年份,中长期逐渐过渡到偏枯水年份。研究成果对金衢盆地水资源综合利用和气候变化特征研究具有借鉴意义。     

阳山县1971-2020年降水特性分析

通过对阳山县13个代表雨量站点近50年来的降雨资料分析,发现阳山县的年降雨量年际变化大,降水空间分布不均匀,降雨天数较多,降雨量和降雨天数都呈现逐渐增加的趋势.全年降雨呈现单峰型,降雨主要集中在3-8月.暴雨天数和暴雨强度随时间变化在不断加大.收集到了阳山县极值暴雨发生频率较高的站点,相关部门可对这些区域进行重点防御.     

武江流域气象要素变化及对径流敏感性分析

基于武江流域1959-2006年月均气象要素(降水量、气温、蒸发量、相对湿度和日照时数)及水文资料,采用Mann-Kendall法和相关分析等方法,分析了流域近50年来气象要素变化趋势及其与径流之间的关系;运用非线性回归模型计算并分析了降雨和蒸发对流域径流的敏感性。结果表明:近50年来,流域降雨量、气温呈上升趋势,而蒸发量、相对湿度、日照时数则呈下降趋势;降雨与径流有较好的线性关系且与径流关联度最大,是径流量变化的主要驱动因子;武江流域径流对降雨变化的响应较气温更为显著。     

赣县近60a气温与降雨量变化趋势研究

利用江西省赣县气象站1951年-2008年的气温和降雨资料分析了该地区全年和各季气温与降雨量变化趋势情况,结果表明:赣县近60a来气温呈现上升趋势,年均气温的倾向率为0.108℃/10a,暖冬现象特别显著;赣县年降雨量以4.6mm/10a趋势下降,但冬季和夏季降雨量有增加趋势;年内降雨量分配不均,主要集中在春夏阶段;夏季气温与降雨量变化相关性较显著,其他时段均不显著;采用Mann-Kendall趋势分析法对各时段的气温和降雨量的趋势变化进行了分析,进一步揭示了气温与降雨量多年来的变化趋势。