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发布时间：2023-12-04 17:13:18 来源：文档文库

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陕西气象　文章编号：１００６—４３５４（２０１２）０３—００１５—０４　近４８年陕西夏季降水场的时空变化特征　赵　强　，严华生　（１．云南大学大气科学系，昆明　６５００９１；２．商洛市气象局，陕西商洛　７２６０００）　摘要：选用陕西７８站１９６１－－２００８年夏季降水量，通过经验正交函数分解、小波分析和趋势分　析等方法，分析了近４８　ａ陕西夏季降水量时空分布特征，结果表明：陕西夏季降水量主要呈全省　一致型、南北反位相型和中间多南北少等三种典型场，其中第一模态（全省一致型）的解释方差　为４０．５　，因此其时间系数的变化基本上代表了全省夏季降水量的整体变化趋势；近４８　ａ陕西夏　季降水整体呈增加趋势，Ｍ—Ｋ检验显示陕西夏季降水在１９７７年前后存在由少到多的突变；小波　分析发现陕西夏季降水量存在１３　ａ的周期和３～５　ａ的周期；降水趋势分析结果显示陕西夏季降　水主要表现为关中、陕南一致增多，陕北长城沿线减少，其中关中中部和陕南东部、南部增多显　著，通过了９５　的显著性检验。　关键词：陕西夏季降水；降水趋势；Ｍａｎｎ—ｋｅｎｄａｌｌ突变检验；小波分析　中图分类号：Ｐ４２６．６　文献标识码：Ａ　在近３０　ａ来全球气温升高的情况下，降水异　场进行展开［１］，并根据Ｎｏｒｔｈ［６　提出的计算特征　常发生的频次增大，由此所引起的干旱和洪涝灾　值误差范围来进行显著性检验，其检验方法是：先　害对人民造成巨大损失。目前，气候分析的发展　计算特征值　的误差范围，即：　已由单个资料的时间变化分析发展到场的时空分　ｅ　一九（２／ｎ）　，　（１）　布变化分析，这有助于了解整个区域气象要素场　式中　为样本容量。当相邻的特征值满足：　的分布特征和变化规律。经验正交函数分解方法　一九＋１≥　，　（２）　（ＥＯＦ）已在气候诊断分析中得到广泛应用［】］，吴　就认为两个特征值对应的自然正交函数是有价值　洪宝等［２　分析了中国冬季月平均气温的分布，王　的信号。采用Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ突变检验法［７　分析降　晓春等［３］分析了中国夏季降水异常区域特性，王　水序列的长期变化趋势和突变情况。采用ｍｏｒｌｅｔ　越等［４　分析了陕西沙尘暴时空变化特征，杨东宏　小波［８］分析方法对降水序列进行周期分析。　等［５　分析了延安汛期降水特征。本文利用经验正　２时空分布特征　交函数分解、小波分析和趋势分析等方法分析陕　陕西夏季降水量ＥＯＦ分解结果表明前三个　西夏季降水的时空间分布特征。　主分量的解释方差分别为４Ｏ．５　、１４．７　和　１资料和方法　６．７　／／，并通过了显著性检验，表明前三个特征值　０选用陕西７８站１９６１－－２００８年夏季降水量资　对应的自然正交函数是有价值的信号。从夏季降　料，为了消除地理位置、地形及年际变化的影响，　水量场的主要模态（图ｌａ）可以看出，第一模态　在ＥＯＦ分析中，首先对每站每年的资料进行标准　反映了陕西省夏季降水量多年平均气候特征，即　化处理，得到陕西省夏季７８个测站４８　ａ标准化　全省夏季降水的一致性，第二模态表现为南北反　资料矩阵（ｚ　）　，这里　＝１，２，…，，　为测站，　位相的特征，即南北振荡的分布。第三模态表现　ｉ＝１，２，…，，ｚ为样本。对４８　ａ夏季标准化降水　为陕北、陕南为正值，关中为负值，即“两头多　收稿日期：２ｏ１２－０２－０９　作者简介：赵强（１９８１一），男，陕西商南人，硕士研究生在读，工程师，从事天气预报和研究。　
陕西气象　３　２　ｌ图ｌ　陕西夏季降水量前３个ＥＯＦ模态的空间分布（ａ）ＥＯＦＩ（ｂ）ＥＯＦ２（ｃ）ＥＯＦ３　（少）、中部少（多）”的分布特征。　９０年代的降水增多趋势达到０．０５的显著性水　２．１年际变化　平。　和Ｕｎ曲线的交点位置在０．０５的显著性水　由于ＥＯＦ分解的第一模态的解释方差为　平临界线之间，确定陕西夏季降水在１９７７年发生　４０・５　，因此其年际变化能够代表陕西夏季降水　突变，突变前后有明显的增多趋势（见图３）。　量的主要变化特征。第一时间系数（见图２）基本　上对应全省大范围的旱涝，正值时间系数对应涝　年，负值对应早年。第一时间系数总体趋势为上　升。２０世纪６０年代到７０年代中期夏季降水多偏　少，为少雨干旱期；２０世纪７Ｏ年代中期到９Ｏ年　代初期为多雨期；２０世纪９０年代初期到２０世纪　末为干旱少雨期；２１世纪初呈现上升的趋势。　图３陕西夏季降水Ｍａｎｎ。ＫｅｎｄａＩＩ统计量曲线　Ｚ・３周期分析　用小波分析方法对ＥＯＦ第一模态的时间系　对阔，年世　数进行周期分析，小波系数为正，表示处于多雨　图２陕西夏季降水量ＥＯＦ第一模态时间系数图　时期，反之处于少雨时期。等值线密集处，表明　降水量的年际（或年代际）变化的振幅较大。从　２．２　突变分析　陕西夏季降水第一主成分的小波系数（见图４）可　利用Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ法对陕西夏季降水的第　看出，夏季降水量都存在几个不同尺度的周期，即　一时间系数进行突变检验。由Ｕｒ曲线可见，陕西　降水量的变化是由不同周期振荡的叠加而成，夏季降水在７０年代中期有明显的增多趋势，８０—　其　中短周期是在长周期气候变化背景上的振荡，夏　
赵强等：近４８年陕西夏季降水场的时空变化特征　季降水在１９７６年、１９８８年和２００１年发生了三次　转折，１９６２－－１９７６年夏季降水为少雨时段，　１９７７－－１９８８年为夏季降水多雨时段，１９９０到　２００１年又进入了少雨时段，之后又进入了多雨时　段，夏季降水第一主成分在长周期上存在１３　ａ左　右的周期变化，在短周期上存在３～５　ａ的周期变　化。　图５陕西夏季降水量的趋势系数　（阴影为通过ｏ．０５显著水平检验）　图４陕西夏季降水量ＥＯＦ第一模态　时间系数小波变换实部　省一致型、南北反位相型，中间多南北少型等典　型场。　３时间变化特征　４．２　近４８年陕西夏季降水整体呈增加趋势，Ｍ—　采用文献Ｅ９３的计算方法对陕西各站夏季降　Ｋ检验显示陕西夏季降水在１９７７年前后存在由　水趋势进行分析。降水趋势系数的计算公式为　少到多的突变；小波分析发现陕西夏季降水量存　∑（墨－ｙ）（　一　）　在１３　ａ的周期和３～５　ａ的周期。　一——．　．．　．！：：　—．．．　．．．．————．—．．．．．．．．．—一　４．３　降水趋势分析结果显示陕西夏季降水主要　表现为关中、陕南一致增多，陕北长城沿线的减　少，其中关中中部和陕南东部、南部增多显著。　式中　为趋势系数，ｎ为年份序号，ｚ　是第ｉ年的　参考文献：　降水量，ｚ为样本均值，￡＝（　＋１）／Ｚ。对趋势系　［１３　黄嘉佑．转动主分量分析在天气、气候分析中的应　数做ｔ检验，在置信水平口一０．０５，样本，２＝４８时，　用ＥＪ］．气象，１９８８，１４（９）：４７－５１．　相关系数的临界值ｒｃ＝０．２８。若，．　＞Ｏ，则序列Ｘ　［２３　吴洪宝，李栋梁，章基嘉．中国冬季月平均气温异　呈上升趋势；反之则呈下降趋势。近４８　ａ陕西夏　常的旋转ＥＯＦ分析ＥＪ３．南京气象学院学报，１９９５，　１８（３）：２４９－３５４．　季降水变化趋势（见图５）为：关中、陕南夏季降　Ｅ３３　王晓春。吴国雄．利用空间均匀网格点对中国夏季　水为增多趋势，陕北长城沿线夏季降水呈减少趋　降水异常区域特性的初步分析ＥＪ］．气象学报，　势。其中关中中部和陕南东部和南部增多显著，通　１９９６，５４（３）：３２４－３３１．　过了９５　的显著性检验。　［４］　王越，雷向杰，栗柯．等．陕西沙尘暴时空变化特　４　结论　征与环流背景分析ＥＪ３．陕西气象，２００８（４）：卜　４．１　ＥＯＦ分析表明陕西夏季降水主要表现为全　５．　
１８　文章编号：１００６－４３５４（２０１２）０３－００１８－０４　陕西气象　近５　Ｏ年陕南、关中降水年际变化特征　王晓玲　（陕西省气象学会，西安　７１００１４）　摘要：利用陕西省陕南、关中５４个气象站５０　ａ（１９６１－－２０１０年）观测的日降水资料，分析小区　域降水年际变化特征，结果表明：（１）区域年降水以减少为主，减少程度西部大于东部，宁强、华　山和略阳雨量减少最多。（２）夏季降水以增加为主，减少站集中在秦岭山上和区域西部，降水向　夏季集中倾向明显。（３）日雨量＜５　ｍｍ小雨，年雨量和雨日数减少趋势明显，雨Ｅｌ数减少站占　９６％，镇安、丹凤、高陵减少最多；雨量≥５０　ｍｍ暴雨。年雨量和雨Ｅｌ数增加趋势明显，集中在　夏季，镇巴、紫阳、镇坪夏季暴雨Ｅｌ数增加最多。即小雨减少暴雨增多，暴雨灾害趋于严重。　（４）在降水变化中地形等局地作用明显，是天气预报和研究气候变化应该考虑的因素。　关键词：陕南；关中；降水变化；地形作用　中图分类号：Ｐ４２６．６　文献标识码：Ａ　２Ｏ世纪以来，在全球变暖背景下，相应降水　变化倍受学者关注，促进了我国相关研究工作。研　究表明Ｅｌ－Ｓ］，中国夏季降水总体变化不明显，但在　年代际尺度上表现为华北与长江中下游呈空间反　增加，中国西北地区降水增加显著，变暖变湿明　显。受季风气候和秦岭等局地影响。陕南、关中　降水年内集中，年际变化大，暴雨的局地性强、突　发性强、雨量大、频次高，常引发山洪泥石流等　地质灾害，是防灾减灾重点区。因此，深入研究　向特征；即２Ｏ世纪６Ｏ年代处于“南旱北涝”，８Ｏ一　９Ｏ年代处于“南涝北旱”。许多学者从东亚夏季　风、赤道中东太平洋海温、冬季北极海冰、北极　该区域降水年际变化，对提高地形降水科学认识、　防灾减灾具有重要意义。　１研究区域和资料　涛动、ＥＮＳＯ影响、对流层中上层大气环流变化以　及东亚区对流层上部温度变冷等不同角度［２，４－８］，　探讨外源强迫因子和大气环流变化对中国东部夏　季风降水的影响，研究形成机理。中国西北降水　变化研究指出，降水地域性强［９］，东部与西部呈反　相变化，即西部降水增多、东部季风边缘区降水　明显减少［１０－１１］。施雅风等［１。　指出，２Ｏ世纪８Ｏ一９Ｏ　年代全球中高纬度大陆的大部分区域降水量明显　收稿日期：２０１１－１２－２９　秦岭横亘于陕南、关中，为北陡南缓的东西　向山脉，高出谷地１　０００￣３　０００　ｍ，主峰海拔高　度３　０００　ｍ以上，构成中高山、中山等复杂地形；　主峰以西分为三支，由北向南山势渐低，至汉中　盆地边缘为低山丘陵，地势起伏和缓，谷地开阔；　以东山势逐渐递减，在商洛地区山体呈掌状向东　分开，相间盆地、河谷。陕南、关中部分县（区）　作者简介：王晓玲（１９６３一），女，陕西安康人，工程师，主要从事气象科普与应用气象研究。　杨东宏，李生袖．延安市汛期降水的主分量分析　ＦＴ］　符淙斌，王强．气候突变的定义和检测方法［Ｊ］．　大气科学，１９９２，１６（４）：４８２—４９３．　口］．陕西气象，２００５（２）：１２—１４．　Ｎｏｒｔｈ　Ｇ　Ｒ，Ｂｅｌｌ　Ｔ　Ｌ，Ｃａｈａｌａｎ　Ｒ　Ｆ．Ｓａｍｐｌｉｎｇ　Ｅｒｒｏｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　［８］　林振山，邓自旺．子波气候诊断技术的研究［Ｍ］．　北京：气象出版社，１９９９：２４—４２５．　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ＥＪ］．Ｍｏｎｔｈｌｙ　Ｗｅａｔｈｅｒ　Ｒｅｖｉｅｗ，１９８２，　１１０（７）：６９９－７０６．　［９３　任国玉，吴虹，陈正洪．我国降水变化趋势的空间　特征［Ｊ］．应用气象学报，２０００，８（３）：３２２—３３０．　

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