用小波分析商河县近40年热量资源变化特征.pdf

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1、2015年第2期第35卷山东气象2015年6月总第142期用小波分析商河县近40年热量资源变化特征尚建设（商河县气象局，山东商河251600）摘要：使用商河县1971—2010年的日平均气温资料，得出稳定通过0℃，10℃积温资料，进而利用小波分析近40a商河县热量资源的变化特征。分析发现：商河县气温持续增暖，线性趋势达到0.17℃/10a，稳定通过0℃，10℃积温与气温变化显著相关也呈增加趋势，且逐年变化有多尺度震荡周期特征。稳定通过0℃，10℃积温持续天数也显著增加。通过分析研究商河县热量资源的变化特征，有助于进一步认识

2、商河县热量资源的变化趋势和周期性特征。关键词：小波分析；积温变化；热量资源中图分类号：P468文献标识码：B文章编号：1005–0582（2015）02–0040–04量资源变化特征具有重要意义。引言商河县位于济南市北部，地处鲁西北地区，热量资源是农业生产的一项重要自然资源。属于暖湿带半湿润季风性大陆性气候。商河气候在全球气候变暖的背景下，热量资源的变化特征宜人、土壤肥沃，粮棉产量是全国“双百强县”。直接影响地方种植制度、作物产量和品质。积温掌握当地热量资源变化规律，对商河农业生产的作为热量资源的主要指标之一，其变化规律对

3、于合理安排、气候资源的合理开发利用等具有重要判定地区热量资源变化特征具有重要指示意义。意义。文章对商河县近40a来热量资源变化特征在农业气象上，常将0℃作为土壤冻结和解冻，进行分析研究，提高气象为农服务科技含量，为越冬作物秋季停止生长，春季开始生长的界限温科学合理开展农业生产和利用气候资源提供依度；10℃是春季喜温作物开始播种与生长，喜凉据。作物开始迅速生长，棉花品质与产量开始受影响1资料和方法[1]的界限温度。文章选取具有代表性的稳定通过0℃，10℃积温及其持续天数来表示地区热量资1.1资料来源源变化特征进行研究。近年来

4、，中国各地的活动选取商河国家气象观测站1971—2010年逐[4]积温有所增加，这种变化将对中国农业生产布局日平均气温资料，利用五日滑动平均法计算出[2]及一系列农业对策措施产生重大影响。缪启龙0℃和10℃温度界限内积温及其持续天数。用稳指出在气候变暖的背景下，中国≥10℃，≥0℃积定通过0℃和10℃积温及其持续天数为代表研究温变化的总体趋势是普遍增加的，20世纪80年商河县热量资源变化特征。[3]代后增加比较明显。因此通过积温研究地方热1.2方法介绍收稿日期：2014-08-05作者简介：尚建设（1986—），男，山东滕

5、州人，助理工程师，本科，主要从事地面测报、气象服务工作。·40·1.2.1趋势分析（3）式中t为时间，ω0是无量纲频率，ω0=6，对气象要素资料序列进行趋势分析建立气小波尺度s与傅里叶周期基本相等。通过转换小温、热量资源的时间变化序列，一般将一维序列波尺度s并沿着时间指数n进行局部化，最终可做线性倾向估计，用曲线和趋势线表示变化趋得到一幅展示时间系列在某一尺度上波动特征势。用y表示样本量为n的某一变量，用x表示及其随时间变化的小波功率谱。小波功率谱图显iiy所对应的自变量，建立y与x之间的一元线示了各个周期的能量大小。将小

6、波功率谱在某一iii性回归：周期上进行时间平均，可以得到小波全谱。通过小波全谱图中可以清晰地辨别时间系列的周期y=a+bx（i=1，2，...，n）（1）ii波动特征及其强度。（1）式中a为回归常数，b为回归系数。回由于此文变量的时间序列式有限，小波变换归系数b的符号表示变量x的趋势倾向。b＞0说的初始值和结尾会有误差产生边际效应。在这种明随时间增加，呈上升趋势；b＜0说明随时间增情况下，用影响锥表示小波谱区域以及相应的边加，呈下降趋势。b值反映上升或下降的速率，缘效应。影响锥以外的为小波功率谱受到边际效即表示上升或下降的

7、倾向性。应影响部分，表现出来的周期特征存在较大不确1.2.2小波分析定性。对不受边际效应影响的小波功率谱采用红小波分析是一种应用广泛的统计方法，具有噪声作为背景谱进行检验，检验中以0.05的显著多分辨率分析的特点，能够很好地反应信号在时水平进行评估。频域上的总体特征，又能提供时域和频域局部化[5]2分析讨论的信息。小波变换是通过对母小波的伸缩和平移得到的。因此进行小波分析时，母小波的选择2.1商河县气温和热量资源变化趋势分析显得尤为重要。文章对积温的时间序列进行小波利用1971—2010年商河县年平均气温与热分析，了解详细

8、的小波尺度的功率谱大小，要求量资源建立商河县平均气温与热量资源的时间母小波为非正交的复函数。Morlet小波不但具有变化序列。由商河县年平均气温曲线及趋势线非正交性而且还是复值小波，它比Fourier分析（图1）可以看到，近40年来在华北地区气温变更能反映出序列的局部特征，此文中选择Morlet[7]暖