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本文利用全国160站50年月降水资料以及中国743站1951~2003年逐日降水量资料,从降水本身的时间分配出发,分别用降水量序列法、降水量方差法以及降水量离差法定义了降水聚集度、聚集期,综合描述降水在研究时段内的聚集程度和最大降水时期的分配特征。文中挑选长江中下游作为关键个例,对该区的聚集度进行了区域平均的趋势分析和小波分析。同时利用各种统计诊断方法,分析了南亚高压和东亚夏季风对我国全年降水聚集度、聚集期的影响作用。
通过研究,本文得到的主要结论如下:
1.中国降水聚集度和聚集期的气候学特征:
我国年降水聚集度分布的总体趋势为从东北到西南逐级递减,具有比较典型的带状分布特征;年降水聚集期分布主要集中于5~8月,与我国各地雨期分布基本一致,也具有良好的地带性规律。同时我国东部年降水聚集度、聚集期年际异常变幅较西部大,与东部旱涝发生频数较大的特征吻合。利用小波变换分析,发现年降水聚集度具有准13年、10年、8年、4年以及2年等多种尺度的周期演变;年降水聚集期演变的年代际周期以准16年和准10年的年代际周期为主。
此外,利用趋势系数,详细探讨了我国近50年来年降水聚集度(期)趋势变化的分布。发现1951年~2000年期间,在江淮流域大部分地区年降水聚集度有不同程度逐渐增大的趋势;而在华南沿海地区以及华北大部年降水聚集度有减小的变化趋势。同时,长江中下游、华北最大降水聚集时期有推后出现趋势,而在华南沿海一带则有提前出现的变化趋势。
2.降水聚集度(和聚集期)在降水研究中的应用
我国东部大部分地区的年降水聚集度与年总降水量和汛期降水量都存在显著正相关关系;全年降水聚集期与年总降水量的最大正相关区集中在江南大部分地区尤其武夷山一带,与汛期降水量在长江下游地区、长江上游地区乃至东北南部等更广大的地区都呈现了显著正相关。
此外,长江上游区的雨季降水聚集度与雨季大到暴雨的降水强度、降水量以及降水日数有一定的正相关联系。
3.南亚高压与东亚夏季风对中国降水聚集度(期)的影响
通过相关分析,发现当南亚高压增强时,长江流域、新疆西部地区全年降水聚集度将会增大,而华南大部分地区、华北、东北和陕甘一带,全年降水聚集度将会减小;全年降水聚集期与南亚高压强度的相关关系,从南至北呈现出-+-的分布情况。
详细探讨了我国全年降水聚集度、聚集期与南亚高压强度全年聚集度、聚集期变化的相关关系。发现当南亚高压季节异常变化变幅越大(即强度聚集程度越高)时,我国华北东部、长江下游、内蒙东部、新疆东北部、滇西局部地区,年降水聚集度将会减小;东北南部、内蒙中部(黄河中游流域)、青海、新疆中部、四川西部地区的年降水聚集度将会增加;东北中部地区、华南沿海以及西藏北部和东南部区域内的年内降水最大聚集时期将会推后。
分析了南海夏季风强弱年内,我国全年降水聚集度、聚集期的变化特征。结果发现,我国长江中下游地区、东北东部地区、内蒙中部地区、华南沿海地区和滇东地区全年降水聚集度会随着季风增强而变小。季风强弱年内,长江中下游和华北地区的全年降水聚集期变化相反,即当季风强年时,长江中下游和东北地区年内最大降水出现时期会推后,而华北地区年内最大降水出现时期将提前。在季风弱年里,变化相反。