基于小波分析的西安市降水周期特征研究

为了研究西安市降水周期的变化规律,通过应用Matlab、Suffer等分析绘图软件,采用Morlet小波函数对西安市1985—2016年的降水量数据进行小波变换,分析该地区年降水量的多时间尺度变化特征,并对降水量变化进行预测分析。结果显示,西安市年降水量存在3~8、9~17和18~30 a三类尺度周期变化规律,且存在4个变化周期,分别为3、6、14和28 a,其中28 a时间尺度为年降水演变主要周期,不同时间尺度具有不同循环交替,大尺度变化中存在小尺度周期变化,2016—2019年年降水量将出现偏少过程。     

鄱阳湖干旱多尺度特征及其与月均水位的相关性

以鄱阳湖13个气象站1957~2013年的逐月降水量、平均气温、各站点纬度和同期水位站逐月平均水位为实验数据,分别计算1、3、6、12、24、48个月尺度下标准降水指数(SPI)和标准降水蒸散指数(SPEI)时间序列,并利用Morlet小波分析理论,分析了该序列多时间尺度变化特征。基于Mann-Kendall检验,分析了鄱阳湖气象干旱趋势特征;利用Spearman秩相关系数,研究了不同时间尺度SPI和SPEI序列与月平均水位的相关关系。研究表明,鄱阳湖流域SPI和SPEI序列存在约68个月变化的主周期,两个主要特征时间尺度变化的强分布;气象干旱与湖水位的相关关系随时间尺度的增大而减弱。     

南美洲巴拉那河流域水文气象要素演变特征及径流变化的气候响应

基于1951-2014年巴拉那河流域月尺度降水、气温、径流3个要素的观测数据,运用线性回归与MannKendall方法分析了序列的趋势性,运用小波方法分析了序列多时间尺度特征及气象因子与水文要素的内在联系。结果表明:在研究时段内,3个要素均有不同程度的增大趋势,气温与径流量显著上升,降水量不显著上升;在月尺度特征方面,3个要素均存在12个月左右的主周期,同时不同要素存在不同的次周期,其中气温存在微弱的6个月左右的次周期,月均降水量无明显次周期,径流量具有约36个月、48个月、64个月、100个月的次周期;在年尺度特征方面,3个要素均无明显主周期存在,降水量存在约3、4、8、10 a的次周期,气温无明显连续次周期,径流量的次周期特征与降水相似;交叉小波凝聚谱显示,巴拉那河流域月降水量的变化对径流量的影响远大于月均气温变化对其的影响;结合趋势性分析与小波分析可以清晰地了解流域内水文气象要素的变化规律与内在联系。     

基于小波分析的梧桐河径流深多时间尺度特征分析

根据小波分析理论,采用morlet小波函数对梧桐河径流深序列进行小波变换,进而分析其多时间尺度特性,揭示径流深在不同时间尺度下的小波变换时频特征、丰枯交替变化的周期规律。研究结果表明,不同的时间尺度分辨率下,径流深会表现出不同的周期交替现象,主要存在12～13 a和30 a左右的主周期。     

小波水文分析在年降水量分析中的应用

水文工作一项重要任务就是对相关要素进行中、长期水文预报,目前采用的方法一般为参数估计法、多元回归法、线性相关法等。应用小波水文分析理论,探讨降水量时间序列的多时间尺度变化特征,寻找出降水量时间序列不同时间尺度下的演变规律和发展趋势,从而为降水量的中、长期预测提供分析依据。     

基于小波变换的漳卫南运河流域降水和径流周期分析

周期分析是水文序列变化特征研究中的一项重要内容。根据漳卫南运河流域1956-2005年间的年降水量数据以及元村、淇门和临清3个站点的年径流量数据,对水文序列进行趋势分析,采用Morlet小波进行周期分析。研究结果表明:自1956年漳卫南运河流域的年降水量和年径流量均呈现下降趋势;不同时间尺度具有不同的降水和径流结构;年降水量变化的主周期为准6a、12a和准16a;元村、淇门和临清站年径流量具有两个相同的主周期,分别为准5a和准16a。     

小波分析在鄱阳湖水位序列多时间尺度分析中的应用

运用Morlet连续复小波函数分析鄱阳湖星子水文站1953年~2012年历年年均水位变动的多时间尺度演变特征,并在水位变动的小波方差分析结果的基础上运用surfer8.0绘制出控制鄱阳湖历年年均水位演变的主周期趋势图。结果表明,鄱阳湖历年年均水位在不同时间尺度的分辨率条件下,其序列显现出不同的周期交替现象,演变过程中存在着25~32、19~23、8~15年以及3~7年4类时间尺度的周期变化规律;其变动存在3个较为明显的峰值,依次对应着28、22、5年的时间尺度;3类时间尺度具有较明显的局部化特征,前两个时间尺度上,年均水位变动的平均周期为19、15年左右,在5年时间尺度上,历年年均水位变动的频率变化较快,同时振荡行为也较明显。     

基于小波分析的中牟县地下水位多尺度变化特征研究

根据中牟县17口地下水观测井1990—2015年地下水埋深资料,采用Morlet小波函数分析了不同尺度地下水位变化特征。研究结果表明,中牟县地下水年尺度动态变化主要存在3类尺度的周期变化规律,其中25 a左右时间尺度为地下水位变化的第一主周期,36、10 a分别为第二、第三主周期;春、夏、秋、冬4个季节尺度下,地下水动态变化均以25 a左右时间尺度为第一主周期。年尺度和季节尺度降水量周期性变化对地下水埋深变化均具有一定的相关性。     

新密市降水量变化规律的小波分析

降水量变化研究对于水资源安全、粮食安全十分重要。采用Mor l et小波函数对新密市1960-2010年的月、年和生长季降水量的距平和累积距平变化规律进行了小波分析,揭示新密市降水变化的时间多尺度特征。结果表明,51年来新密市月、年和生长季变化规律主要表现在3种尺度上,分别为4,8和17 a左右时间尺度的振荡。小波分析为研究降水量变化提供了独特优势。     

基于小波变换的柳州市降水量特征研究

利用Morlet小波对柳州市夏半年、冬半年和年均降水量序列进行小波变换,结果表明：小波变换不仅能将降水量时间序列的频率特征在时间域上展现出来,清晰地给出各种时间尺度的强弱和分布情况,而且还能分析出其主要周期。其中,柳州市夏半年和年均降水量具有2年、6年、10年、18年和34年的准周期,冬半年降水序列具有2年、6年、9年、16年和35年的准周期,主汛期降水完全控制全年降水。     

近50年来金沟河年径流演变规律研究

内陆河流径流丰枯变化大,其演变规律一直备受研究者关注。采用Morlet小波函数,对金沟河径流序列进行小波分析,揭示了玛纳斯河径流变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点。通过小波方差检验,得出金沟河径流变化第一主周期为24年。     

饶河农场42a降水序列多时间尺度分析

采用Morlet小波分析方法,对饶河农场1967~2008年42 a降水序列进行多时间尺度分析,分析其中存在的主要周期振荡和突变点。结果表明：饶河农场年降水序列存在多时间尺度的周期变化特征,年降水存在11 a和3 a的主周期,这2个主要周期的变化,主导着年降水变化的特性。同时结果也表明,自2008年以来,饶河农场降水量有逐渐减少的趋势,并会持续若干年。     

1956-2015年高邮市气温和降水量变化特征研究

综合小波分析等多种统计方法,从趋势、突变、周期多方面解析高邮市1956-2015年气温、降水量时间序列近60年的变化特征。结果表明:近60年高邮市整体呈增温趋势,线性递增率约为0.30℃/10a,年平均气温自20世纪80年代中期开始波动上升,而年降水量波动平稳,略有上升,线性递增率约为2.2 mm/10a;滑动T检验结合MannKendall检验得出气温在1998年左右出现增暖突变,未检测到降水量变异点;Morlet小波变换说明年平均气温在55a时间尺度下周期性最为显著,年降水量周期变化存在56、43、20~30、9a这4类较明显的时间尺度,其中56a周期震荡最强烈,20~30a周期性最弱;气温主周期与降水量第一主周期(56a)相关。     

近59年许昌市降水演变特征分析

利用许昌市13个降水量观测点1956-2014年的月降水量数据,结合线性回归、Mann-Kendall秩相关检验、累积距平和Morlet连续复小波分析等方法,研究了许昌市不同时间尺度降水量的演变特征。结果表明:许昌市年、雨季、旱季降水量分别以8. 7、1. 6、7. 3 mm/10a的速率不显著减少;年、雨季、旱季降水量在空间上均呈现出自东北向西南方向递增的分布格局;年降水量在1964年发生了由多到少的突变;雨季、旱季降水量在1999年分别发生了由少到多和由多到少的突变;年降水量存在着14、22、5a的第一、第二、第三主周期变化;雨季、旱季降水量同样存在着多个时间尺度的周期变化特征;根据不同时间尺度主周期判断,许昌市即将进入降水偏丰时期。研究结果可为许昌市防洪抗旱和水生态文明建设提供依据。     

马海盆地近 40 年以来气温、 降水演变规律

为研究在全球气温变暖条件下以马海盆地为代表的青藏高原北缘地区的气候变化特征,运用累积距平法、Mann-Kendall检验法、小波分析法对马海盆地的年降水量和年平均气温时间序列变化进行了多周期分析。研究表明,1970年-2010年马海盆地年降水量基本处于稳定状态,而年均气温有升高的趋势;在2001年之前,马海盆地降水呈减少的趋势,之后降水有增多的趋势,而年均气温在1995年之前呈现下降的趋势,之后开始回升;这一地区降水量变化震荡周期主要为15a、30a,气温变化则以26a为主周期;研究区降水和气温在不同的时间尺度上经历了不同的多-少及冷-暖的循环变化过程。对于不同的尺度周期,同一时段的降水量、气温变化会有所不同,时间尺度越小,气温、降水变化位相差异越小。     

焉耆县1951—2010年分季节降水序列变化的小波分析

基于Meyer连续小波变换,分析了焉耆县60 a来降水的季节变化和年际变化,揭示了焉耆县降水变化的多时间尺度的复杂结构,研究了不同时间尺度下降水序列变化的周期(并确定了各序列中存在的主要周期)和突变点。结果表明,焉耆县年降水和各季节降水均呈现明显的周期特征,并存在两个时间尺度的多少交替:10~12 a和4~8 a,表现出明显的周期特征。     

基于小波变换的楚雄市近50年降水序列多时间尺度研究

以滇中高原核心城市楚雄市为研究对象,分30个代表性气象站点1950—2009年降水时间序列,通过Morlet小波变换等方法对其进行多时间尺度研究,探讨其演变趋势和变化规律。结果表明楚雄市降水序列均呈较明显的增加趋势,对于各种时间尺度的降水序列均表现出一致的降水变化规律,传统干旱区干湿季节差异性缩小;年降水相关性最好,最大6、24 h降水量相关性非常高,短历时(即最大1、6、24 h)降水与中长时间尺度(即月、年)降水相关性最差,短历时降水对中长时间尺度降水的影响较小,区域使用的数据资料序列小于由气象资料数据序列的长度限制,说明周期性的可靠度不高,还需要进一步根据更长的序列资料进行验证。     

不同时间尺度的径流时间序列混沌特性分析

径流序列的动力行为是在复杂非线性和多尺度现象综合作用下的外在表现.基于混沌理论和相空间重构理论,以金沙江和美国Umpqua河统计的日径流序列为研究对象,对不同时间尺度(日、旬和月)的径流序列,首先利用0-1混沌测试算法计算其渐进增长率,探讨径流序列混沌特性随时间尺度的变化规律,然后重构以上径流序列的相空间,分别计算关联维数、最大Lyapunov指数和Kolmogorov熵.用这3个混沌判别指标分析不同时间尺度下径流序列的混沌特性及其随时间尺度的变化规律.研究结果表明,时间尺度和径流序列非线性特征之间的关系并不明显,渐进增长率随时间尺度的增加并无明显的变化规律,嵌入维数则随时间尺度的增大呈减小趋势,最大lyapunov指数和Kolmogorov熵随着时间尺度的增加逐渐增大.     

基于小波变换的水文时间序列分解及周期识别

运用Mallat算法和Daubechies小波,介绍了基于小波变换的水文时间序列分解方法.通过小波变换,将水文时间序列分解成不同时间尺度的确定性序列和随机序列,运用方差分析法,对小波分解后的确定性序列进行周期分析,获得原始系列的主周期.以长江寸滩站日平均流量和年最大流量序列为例,进行了小波变换及原始系列的主周期分析,结果是满意的.     

洪泽湖入湖水沙序列的多时间尺度小波分析

为了分析洪泽湖入湖水沙序列的多时间尺度变化过程及特征,预测洪泽湖入湖水沙变化趋势,利用洪泽湖1975—2015年的年来水、来沙量数据,在统计分析的基础上,对洪泽湖年来水、来沙序列进行延伸和距平处理,采用小波分析方法对处理后的洪泽湖入湖水沙距平序列进行Morlet连续复小波变换,得到了小波变换系数的实部等值线图和模方等值线图,小波方差图和主周期变化趋势图。结果表明:洪泽湖近41 a年来水、来沙序列存在着多时间尺度特征,在不同的时间尺度下,洪泽湖年来水、来沙量丰枯变化趋势不同;年来水、来沙序列存在着同样的第一主周期,为30a特征尺度,在该特征尺度下,预测2015年之后未来短时间内洪泽湖年来水量、来沙量将分别进入到枯水期和少沙期且都将处于相应的峰值期。