变化环境下广州降水特征及变化趋势分析
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1.2 研究动态
近年来，许多学者对广州地区的气温、降水、气候特征等进行了深入研究。 例如，1999年，纪忠萍等用小波变换理论对广州历年（1908-1997年）逐月气温 和降水资料进行了分析，得到广州降水存在28年、7年、2年左右的主要周期，广 州前汛期降水存在25年、2年左右的主要周期，后汛期降水存在23年、9年、2年 左右的主要周期[2]；2004年，顾用红从广州市地理特征和影响降水的主要天气系 统、年降水量的地区分布、降水量的年内分布和降水量的年际变化4个方面探讨 了广州市的降水特征，初步分析了广州地区降水变化规律[3]；2004年，李春晖等 利用1908-2000年广州市逐月降水资料、Hadisst海温资料和NCEP再分析资料，讨 论了广州前汛期（4-6月）和后汛期（7-9月）降水的旱涝等级分布特征、长期变 化趋势以及影响因子[4]；2004年，毛慧琴等利用1959-2000年广州9个降水历时暴 雨资料, 分别用皮尔逊Ⅲ型分布、对数正态分布、指数分布和耿贝尔Ⅰ分布函数 进行拟合,并按柯尔莫哥洛夫方法进行拟合优度检验。结果表明,广州短历时暴雨 概率分布遵循皮尔逊Ⅲ型分布[5]。
第 7 章 结论与展望 ....................................... 17 参考文献: ............................................... 18 致谢 ..................................... 错误!未定义书签。 附录 .................................................... 19
i
目录
第 1 章 引言 .............................................. 1
1.1 广州地理特征和影响降水的主要天气系统 ..........................1 1.2 研究动态 ......................................................1 1.3 研究背景和意义 ................................................2
ii
第 6 章 广州降水周期分析 ................................. 14
6.1 广州年降水量周期分析 .........................................14 6.2 广州前汛期和后汛期降水量周期分析 .............................15
变化环境下广州降水特征及变化趋势分析
【摘要】 利用广州市 1952-2008 年的降水量资料，对广州降水量的年内分配、年际变化和不同
年代降水量均值变化进行降水特征分析；运用皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布计算最大日降水 量和最大月降水量概率分布，并进行柯尔莫哥洛夫拟合优度检验；使用 9 年滑动平均、肯德 尔趋势分析和 Mann-kendall 突变检验对年降水量、春夏秋冬四季降水量和最大月降水量、 最小月降水量、连续最大四个月降水量、连续最小四个月降水量进行趋势和突变分析；最后 对年降水量进行功率谱分析，提取 1952-2008 年的降水周期，并结合小波分析结果进行说明。
5.2 降水突变检验 .................................................12 5.2.1 年降水量的突变检验 ............................................. 12 5.2.2 四季降水量的突变检验 ........................................... 13 5.2.3 不同时间段降水量的突变检验 ..................................... 13
6-8月份, 该地区受副热带南侧偏东气流控制, 东亚热带季风和热带季风槽 十分活跃。热带气旋、热带扰动、季风低压成为该地区的主要天气系统。这些热 带系统引起了广州暴雨的后汛期。
9月份以后来自百度文库 影响降水的主要是热带气旋。台风是一种热带天气系统, 本身 带有充沛的水气和强烈的上升运动, 并具有巨大的不稳定能量。历史上,台风暴 雨曾给该地区带来巨大灾害。[1]
The results show that the annual distribution of Guangzhou precipitation is relatively concentrated, the interannual variation is not great, the precipitation is short in 1960s and abundant in the early 21st century; The one-hundred-year’s maximum daily precipitation is 298.94mm, and the one-hundred-year’s maximum monthly precipitation is 877.42mm; the annual precipitation,the four seasons’ precipitation, the maximum and minimum monthly precipitation, successive maximum and minimum four months’ precipitation show an upward trend, but they do not pass the 95% confidence level significance test except the summer precipitation, and all of them have no mutation; Guangzhou’s annual precipitation exist 2.2 years and 4.0 years’ cycle. 【Keywords】Guangzhou; precipitation; probability distribution; trends and mutation analysis; power spectrum analysis
第 2 章 资料和方法介绍 .................................... 2
2.1 肯德尔检验 ....................................................2 2.2 Mann-kendall 法 ...............................................3 2.3 功率谱分析 ....................................................4
第 4 章 广州极值降水概率分布 .............................. 7
4.1 皮尔逊Ⅲ型分布 ................................................7 4.2 耿贝尔分布 ....................................................8 4.3 柯尔莫哥洛夫检验..............................................9
第 5 章 广州降水趋势和突变分析 ........................... 10
5.1 降水趋势分析 .................................................10 5.1.1 年降水量的变化趋势 ............................................ 10 5.1.2 四季降水量的变化趋势 ........................................... 10 5.1.3 不同时间段降水量的变化趋势 ..................................... 11
第 3 章 广州降水特征分析 .................................. 5
3.1 降水量的年内分配 ..............................................5 3.2 降水量的年际变化 ..............................................6 3.3 不同年代降水量均值的变化 ......................................7
附表 A 柯尔莫哥洛夫（Kolmogorov）检验的临界值（ ）表 ..........19
iii
第 1 章 引言
1.1 广州地理特征和影响降水的主要天气系统
广州市位于东经113º19´、北纬23º15´ , 处于广东省中南部, 地势北高南低, 城区及近邻为珠江三角洲冲积平原, 局部间有丘陵、台地及低山。该地区地处北 回归线附近, 冬季受东北季风控制, 盛行偏北气流, 但冷空气经长途跋涉后变 性增温而强度大为减弱, 虽低温干燥, 但天气晴朗并无严寒；夏季分别受印度洋 吹来的西南季风和东南季风影响, 盛行偏南气流, 由于海洋的调节, 虽高温,但 湿润、多雨而无酷暑；海洋性气候显著而且维持时间长, 年内干季和雨季十分明 显。
4-6月份, 该地区位于副热带高压西北侧。因此, 副热带高压北缘的雨带首 先影响并停滞在这一地带。这时东北季风减弱, 来自热带海洋的东南季风逐渐增 强, 该地区成为西南季风的活动区, 降水逐渐频繁和剧烈。这时影响该地区的主 要天气尺度系统有切变线、低涡、冷锋和静止锋等。在多种天气尺度系统的相互 作用下, 容易形成暴雨。
In basis of the precipitation data from 1952 to 2008 in Guangzhou City, the annual distribution ,interannual change and different periods’ average precipitation variability are analyzed; Pearson Ⅲ distribution and the Gumbel distribution are used to calculate the maximum daily and monthly precipitation’s probability distribution, and the Kolmogorov test of goodness of fit is applyed; The main methods to analyze the trend and mutation of the annual precipitation,the four seasons’ precipitation, the maximum and minimum monthly precipitation, successive maximum and minimum four months’ precipitation are 9-year moving average, Kendall and Mann-kendall test; Finally, use the power spectrum analysis to get the period of 1952 to 2008’s annual precipitation, and explained with wavelet analysis.
结果表明，广州降水年内分配较集中，年际变化不是很大，六十年代降水偏少，二十一 世纪初降水偏多；广州百年一遇最大日降水量为 298.94mm，百年一遇最大月降水量为 877.42mm；广州年降水量、春夏秋冬四季降水量和最大月降水量、最小月降水量、连续最大 四个月降水量、连续最小四个月降水量均呈上升趋势，除了夏季降水其它都没有通过置信度 95%的显著性检验，且都没有发生突变现象；广州多年降水存在 2.2 年和 4.0 年左右的周期。 【关键词】广州；降水；概率分布；趋势和突变分析；功率谱分析 【Abstract】
近年来，许多学者对广州地区的气温、降水、气候特征等进行了深入研究。 例如，1999年，纪忠萍等用小波变换理论对广州历年（1908-1997年）逐月气温 和降水资料进行了分析，得到广州降水存在28年、7年、2年左右的主要周期，广 州前汛期降水存在25年、2年左右的主要周期，后汛期降水存在23年、9年、2年 左右的主要周期[2]；2004年，顾用红从广州市地理特征和影响降水的主要天气系 统、年降水量的地区分布、降水量的年内分布和降水量的年际变化4个方面探讨 了广州市的降水特征，初步分析了广州地区降水变化规律[3]；2004年，李春晖等 利用1908-2000年广州市逐月降水资料、Hadisst海温资料和NCEP再分析资料，讨 论了广州前汛期（4-6月）和后汛期（7-9月）降水的旱涝等级分布特征、长期变 化趋势以及影响因子[4]；2004年，毛慧琴等利用1959-2000年广州9个降水历时暴 雨资料, 分别用皮尔逊Ⅲ型分布、对数正态分布、指数分布和耿贝尔Ⅰ分布函数 进行拟合,并按柯尔莫哥洛夫方法进行拟合优度检验。结果表明,广州短历时暴雨 概率分布遵循皮尔逊Ⅲ型分布[5]。
第 7 章 结论与展望 ....................................... 17 参考文献: ............................................... 18 致谢 ..................................... 错误!未定义书签。 附录 .................................................... 19
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目录
第 1 章 引言 .............................................. 1
1.1 广州地理特征和影响降水的主要天气系统 ..........................1 1.2 研究动态 ......................................................1 1.3 研究背景和意义 ................................................2
ii
第 6 章 广州降水周期分析 ................................. 14
6.1 广州年降水量周期分析 .........................................14 6.2 广州前汛期和后汛期降水量周期分析 .............................15
变化环境下广州降水特征及变化趋势分析
【摘要】 利用广州市 1952-2008 年的降水量资料，对广州降水量的年内分配、年际变化和不同
年代降水量均值变化进行降水特征分析；运用皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布计算最大日降水 量和最大月降水量概率分布，并进行柯尔莫哥洛夫拟合优度检验；使用 9 年滑动平均、肯德 尔趋势分析和 Mann-kendall 突变检验对年降水量、春夏秋冬四季降水量和最大月降水量、 最小月降水量、连续最大四个月降水量、连续最小四个月降水量进行趋势和突变分析；最后 对年降水量进行功率谱分析，提取 1952-2008 年的降水周期，并结合小波分析结果进行说明。
5.2 降水突变检验 .................................................12 5.2.1 年降水量的突变检验 ............................................. 12 5.2.2 四季降水量的突变检验 ........................................... 13 5.2.3 不同时间段降水量的突变检验 ..................................... 13
6-8月份, 该地区受副热带南侧偏东气流控制, 东亚热带季风和热带季风槽 十分活跃。热带气旋、热带扰动、季风低压成为该地区的主要天气系统。这些热 带系统引起了广州暴雨的后汛期。
9月份以后来自百度文库 影响降水的主要是热带气旋。台风是一种热带天气系统, 本身 带有充沛的水气和强烈的上升运动, 并具有巨大的不稳定能量。历史上,台风暴 雨曾给该地区带来巨大灾害。[1]
The results show that the annual distribution of Guangzhou precipitation is relatively concentrated, the interannual variation is not great, the precipitation is short in 1960s and abundant in the early 21st century; The one-hundred-year’s maximum daily precipitation is 298.94mm, and the one-hundred-year’s maximum monthly precipitation is 877.42mm; the annual precipitation,the four seasons’ precipitation, the maximum and minimum monthly precipitation, successive maximum and minimum four months’ precipitation show an upward trend, but they do not pass the 95% confidence level significance test except the summer precipitation, and all of them have no mutation; Guangzhou’s annual precipitation exist 2.2 years and 4.0 years’ cycle. 【Keywords】Guangzhou; precipitation; probability distribution; trends and mutation analysis; power spectrum analysis
第 2 章 资料和方法介绍 .................................... 2
2.1 肯德尔检验 ....................................................2 2.2 Mann-kendall 法 ...............................................3 2.3 功率谱分析 ....................................................4
第 4 章 广州极值降水概率分布 .............................. 7
4.1 皮尔逊Ⅲ型分布 ................................................7 4.2 耿贝尔分布 ....................................................8 4.3 柯尔莫哥洛夫检验..............................................9
第 5 章 广州降水趋势和突变分析 ........................... 10
5.1 降水趋势分析 .................................................10 5.1.1 年降水量的变化趋势 ............................................ 10 5.1.2 四季降水量的变化趋势 ........................................... 10 5.1.3 不同时间段降水量的变化趋势 ..................................... 11
第 3 章 广州降水特征分析 .................................. 5
3.1 降水量的年内分配 ..............................................5 3.2 降水量的年际变化 ..............................................6 3.3 不同年代降水量均值的变化 ......................................7
附表 A 柯尔莫哥洛夫（Kolmogorov）检验的临界值（ ）表 ..........19
iii
第 1 章 引言
1.1 广州地理特征和影响降水的主要天气系统
广州市位于东经113º19´、北纬23º15´ , 处于广东省中南部, 地势北高南低, 城区及近邻为珠江三角洲冲积平原, 局部间有丘陵、台地及低山。该地区地处北 回归线附近, 冬季受东北季风控制, 盛行偏北气流, 但冷空气经长途跋涉后变 性增温而强度大为减弱, 虽低温干燥, 但天气晴朗并无严寒；夏季分别受印度洋 吹来的西南季风和东南季风影响, 盛行偏南气流, 由于海洋的调节, 虽高温,但 湿润、多雨而无酷暑；海洋性气候显著而且维持时间长, 年内干季和雨季十分明 显。
4-6月份, 该地区位于副热带高压西北侧。因此, 副热带高压北缘的雨带首 先影响并停滞在这一地带。这时东北季风减弱, 来自热带海洋的东南季风逐渐增 强, 该地区成为西南季风的活动区, 降水逐渐频繁和剧烈。这时影响该地区的主 要天气尺度系统有切变线、低涡、冷锋和静止锋等。在多种天气尺度系统的相互 作用下, 容易形成暴雨。
In basis of the precipitation data from 1952 to 2008 in Guangzhou City, the annual distribution ,interannual change and different periods’ average precipitation variability are analyzed; Pearson Ⅲ distribution and the Gumbel distribution are used to calculate the maximum daily and monthly precipitation’s probability distribution, and the Kolmogorov test of goodness of fit is applyed; The main methods to analyze the trend and mutation of the annual precipitation,the four seasons’ precipitation, the maximum and minimum monthly precipitation, successive maximum and minimum four months’ precipitation are 9-year moving average, Kendall and Mann-kendall test; Finally, use the power spectrum analysis to get the period of 1952 to 2008’s annual precipitation, and explained with wavelet analysis.
结果表明，广州降水年内分配较集中，年际变化不是很大，六十年代降水偏少，二十一 世纪初降水偏多；广州百年一遇最大日降水量为 298.94mm，百年一遇最大月降水量为 877.42mm；广州年降水量、春夏秋冬四季降水量和最大月降水量、最小月降水量、连续最大 四个月降水量、连续最小四个月降水量均呈上升趋势，除了夏季降水其它都没有通过置信度 95%的显著性检验，且都没有发生突变现象；广州多年降水存在 2.2 年和 4.0 年左右的周期。 【关键词】广州；降水；概率分布；趋势和突变分析；功率谱分析 【Abstract】