基于FFT与小波变换的SOI与GNSS ZTD的周期变化影响研究

为探究ENSO事件对GNSS ZTD(水汽)周期变化的影响及其相互关系,以河北省为例开展ENSO事件对GNSS ZTD及其周期变化的影响研究。首先利用快速傅里叶变换方法筛选出南方涛动指数（SOI）与GNSS水汽的共同周期,再利用小波变换提取GNSS水汽与SOI共同周期所在的高频项,并将重构的高频项与SOI进行相关性分析。结果表明,SOI与GNSS ZTD存在负相关性,由此推断ENSO事件与GNSS ZTD的周期变化存在一定关联。利用快速傅里叶变换方法分别提取ENSO事件和正常气候下GNSS ZTD的变化周期,分析ENSO事件对GNSS ZTD周期变化的影响,结果表明,ENSO暖事件（厄尔尼诺事件）对GNSS ZTD的最长显著周期存在显著影响;ENSO冷事件（拉尼娜事件）对GNSS ZTD的最长显著周期影响较弱。     

一种区域精密天顶对流层延迟组合预报模型

针对现有区域天顶对流层延迟(ZTD)模型属于函数或格网型,参数固定,且难以表达ZTD时空快速变化特性等问题,提出一种基于小波变换、傅里叶级数拟合、自回归(AR)、支持向量回归(SVR)的组合预报新模型构建方法。该模型在时域内对ZTD序列进行小波变换,分解出低频和高频序列。低频序列采用傅里叶级数拟合成时间函数,高频序列则由AR进行预报。在空间域内利用SVR建立位置参数向傅里叶级数参数的映射。在该模型中输入时间与位置信息即可获取ZTD预报值。利用94个GNSS基站2 a的ZTD数据进行建模,24个GNSS基站1 a的ZTD数据进行预测对比。结果表明,实测值与模型预报值之间的平均偏差为-2.02 mm,均方根误差为3.07 cm,优于大部分区域ZTD模型。在伪距单点定位测试中,该模型能够显著提高定位精度。实验表明,该组合模型具有较高的预报精度和可靠性,具有一定的应用价值。     

基于FFT和小波变换的台风天气GNSSZTD周期特征分析北大核心CSCD

利用中国内地构造环境监测网络GNSS观测数据,结合台风事件资料,开展台风事件对中国内地地区水汽变化周期影响研究。分析发现,在台风影响下,GNSS天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay,ZTD)水汽变化周期与正常天气相比会缩短,同时降水增加。通过与降雨进行对比发现,台风过程中降雨发生之前ZTD会发生较为剧烈的变化,并保持在一个峰值。通过选取台风中心不同距离的GNSS站点进行对比分析发现,台风最先经过的区域站点ZTD产生波动要比之后经过的站点早,且台风先经过区域的降水量比后经过区域的降水量大。本文研究可为台风轨迹预报和气象部门的台风灾害及极端降水等预警提供参考。     

利用小波变换对暴雨过程中GNSS气象要素的初步探索

利用小波分解对地基GNSS获取的可降水量(PWV)、气压和对流层延迟(ZTD)等时序进行处理和分析,以暴雨的实际降水量作为判别依据。研究结果表明,1 h间隔PWV与ZTD的小波高频分解系数接近,均能够从中提取暴雨预报特征信息,可用高频ZTD代替PWV进行小波分析;频率在30 min-1h之间的ZTD,预报时间信息应在第1~3层级进行搜寻,30 min以下频率的应在第3~5层级进行搜寻;db4小波分解PWV的暴雨预报阈值可设为-1.2,db4小波分解ZTD的暴雨预报阈值可设置为-0.007,db2小波分解ZTD的暴雨预报阈值可设为-0.01。     

地震后水汽异常变化初探

研究东日本地震、汶川地震和玉树地震震中及其附近区域在地震前后的水汽时间序列变化。首先分析震中MODIS水汽序列和震中附近探空站点水汽序列在地震前后的变化；然后基于GNSS ZTD与水汽之间的高相关性，以GNSS ZTD代替GNSS水汽，讨论震源区周围IGS站点的ZTD序列变化。研究发现，震后震中及其附近区域水汽值变化出现异常，且距离越近所受影响越大；水汽不断聚积，达到峰值后发生降水。     

中国区域ZTD、ZWD高程缩放因子的时空特性分析

考虑到当前已有的ZTD、ZWD垂直剖面模型时空分辨率低等不足,以NASA提供的2014~2016年气象再分析资料MERRA-2为基础,分析中国区域ZTD、ZWD高程缩放因子的时空分布特性。结果表明,ZTD、ZWD高程缩放因子均具有明显的年周期和半年周期变化,与经度、纬度相关性显著,且两者时空分布特性具有明显差异。     

一种基于频谱分析和AR补偿的对流层延迟预报模型

利用实测天顶对流层延迟值（ZTD）,在无气象参数条件下,提出一种对流层延迟建模与预报方法。首先利用频谱分析,得到ZTD时间序列周期特性,并在此基础上对ZTD进行建模,给出模型参数计算方法。然后,基于频谱分析模型拟合ZTD,并与实测值进行比较分析。最后,将分析得到的拟合残差用AR模型进行改正并预报。结果表明,基于频谱分析和AR补偿的ZTD改正预报模型能够满足不同测试环境下的需求,精度达到cm级。     

确定海平面长趋势变化方法的讨论

本文讨论了在我国海平面研究中常用的线性回归和滑动平均方法确定平均海平面长趋势变化存在的问题,指出当海平面观测系列包含有周期变化成分时,上述两种方法通常不能得到正确的结果。建议先对观测序列作显著周期分析,然后以线性趋势项与显著周期项拟合观测序列的方法来确定平均海面的长趋势变化。     

海潮模型对陆态网络GNSS观测的影响

选取FES2004、NAO.99b、FES2014b、EOT20、GOT4.10c、TPXO9.5a海潮模型分别对253个陆态网络GNSS测站进行海潮负荷位移(ocean tide loading displacement, OTLD)改正,分析未模型化或模型不准确的OTLD对陆态网络GNSS高程时间序列和天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay, ZTD)估计的影响。结果表明,OTLD影响越大,不同海潮模型改正对GNSS高程时间序列的w_RMS改善效果和差异越明显,改善效果最高可达52%以上,最大差异可达11%;海潮模型差异造成的GNSS最大混叠信号振幅约为4 mm,对应周期主要为14.8 d、365 d; OTLD与ZTD偏差存在准线性关系,使用的海潮模型实用性越好,两者线性关系越明显;FES2014b模型对GNSS高程时间序列的w_RMS、混叠周期、ZTD估计的OTLD改正效果均最优。     

川渝地区夏季降水变化气候特征分析

利用川渝地区34站1960—2006年共计47年的逐月降水量资料,采用经验正交函数（BOF）分解、旋转经验正交函数（REOF）分解、小波分析等方法详细讨论了川渝地区夏季降水量的时空变化特征。结果表明：川渝地区夏季降水量时空分布不均,川渝地区夏季降水量可以分为3个区,分别是川西高原区、盆地中部区和盆地东部区。近50年来,川渝地区夏季降水量具有显著不同的年代际变化特征,川西高原和盆地东部夏季降水量长期变化呈增加的趋势,而盆地中部呈减少的趋势。川渝各区夏季降水量具有显著不同的多时间尺度的周期变化特征,其中川西高原具有准15年和准5年的周期变化特征,盆地中部具有准14年、准6年和准3年的周期变化,盆地东部具有准16年、准8年和准3年的周期变化特征。     

龙泉驿地区降水的多尺度特征及集中性研究

针对强降水是龙泉驿地区滑坡泥石流等地质灾害产生的重要诱因的问题,通过趋势分析法、Morlet小波分析方法、统计分析等分析了龙泉驿地区降水整体趋势,年、季降水量及降水日数的多尺度变化特征,及月、旬、日降水的集中性特征。结果表明,龙泉驿地区年季降水量总体呈下降趋势,但2006年后降水量开始显示出增加趋势。年降水量显示出3年、9年左右的准周期震荡,降水13数周期震荡则比较复杂。2008年以后龙泉驿地区年、季降水处于丰水期,降水集中性显著,降水强度有增大趋势,夏秋季有发生地质灾害的可能性。可诱发龙泉驿地区地质灾害的主要降水时段和降水比重极值时段为7、8月,1980年代初中期降水集中性主要出现在7月份,1980年代中后期至2000年代主要出现在8月份。19--25旬是降水的集中性时段,而日降水高峰时段出现在0：00～7：00时段尤其是2：00～5：00时段。     

近55年来澜沧江流域降水时空变化特征分析

本文利用澜沧江流域及周边共30个气象站点1960-2014年的逐月降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析、Co-Kriging插值以及重心模型等方法,分析了澜沧江流域降水的时空变化特征。结果表明：① 分析时段内全区、北部和中部年降水量呈现增加趋势,南部年降水量出现减少趋势。春季全区、北部、中部和南部降水均呈增加趋势;夏季均呈减少趋势;秋季全区和南部降水呈现减少趋势,北部和中部呈增加趋势;冬季全区、中部和南部呈下降趋势,只有北部呈增加趋势。② 近55年来,全区包括北部、中部和南部年降水都存在近29年、近22年和5-10年左右的周期,这3个周期在分析时段内表现很稳定,具有全域性。全区、北部和南部还存在明显的13年左右的周期,中部1975年前和1995年后也存在13年左右的周期,北部1975年前存在明显的7-10年的周期,1995年后,7-10年的周期表现也比较稳定。降水量变化的第一主周期是近29年,第二主周期是近22年。③ 澜沧江流域多年平均降水量由南部向北部减少,流域南部降水最多,多年平均降水量在1200 mm以上,中部多年平均降水量处于800~1100 mm,北部多年平均降水量多小于800 mm,大部分在400~800 mm;澜沧江流域年降水重心和月降水重心都集中在中部,其中11月的降水重心迁移距离最大,向东南方向迁移了131.82 km。从季节来看,春季、夏季和秋季降水重心向东南迁移,冬季的向西北方向迁移,雨季降水重心相对比较集中,旱季降水重心相对 比较分散。     

基于信息扩散理论的重庆北碚降水风险分析

为了解北碚地区的降水风险规律,减少地区旱涝引起的灾害损失.利用北碚区地面气象观测站的年降水观测资料（1981～2010年）,结合信息扩散理论模型,分析北碚地区的降水风险及成因.结果显示：（1）北碚地区降水的概率曲线为单峰型,峰值在1000～1100mm,夏季降水量离散程度比春、秋两季高,存在明显的旱季或涝季.（2）汛期降水量和年降水量的概率分布曲线趋势基本一致,也存在一些差异.（3）降水日分布特征显示雨量从21时开始增加,03时累积雨量为最大值,20时达到最低水平;降水频次从21时开始逐渐增加,并在08时达到最大.在暴雨小时降水量中5mm/h以下的降水次数最多,约占总次数的41％.     

Historical temporal variation in precipitation over Western Himalayan Region: 1857-2006

This study has examined the temporal variation in monthly, seasonal annual precipitation over the Western Himalayan Region(WHR) and the influence of global teleconnections, like the North Atlantic Oscillation(NAO) and Southern Oscillation(SO) Indices on seasonal annual precipitation. The Mann–Kendall non-parametric test is applied for trend detection and the Pettitt–Mann–Whitney test is used to detect possible shift. Maximum entropy spectral analysis is applied to find the periodicity in annual seasonal precipitation. The study shows a non-significant decreasing trend in annual precipitation over WHR for the period 1857-2006. However, in seasonal precipitation, a significant decreasing trend is observed in monsoon and a significant increasing trend in post-monsoon season during the same period. The significant decrease in monsoon precipitation may be due to weakening of its teleconnection with NAO as well as SO Indices mainly during last three decades. It is observed that the probable change of year in annual monsoon precipitation over WHR is 1979. The study also shows significant periodicities of 2.3-2.9 years and of 3.9-4.7 years in annual seasonal precipitation over WHR.