近60年来中国东部季风区降水突变特征分析

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着眼于“气候突变”观点,利用全国753站逐日气候地面观测资料集(1951-2009年),考察我国东部季风气候区降水气候突变的基本现象。其中重点考察了华北,黄淮,长江流域和华南这四个地区夏季降水的整体和区域变化特征。在1960年代中期,1970年代末和1990年代初东部季风气候区降水发生了三次突变,这三次突变在各区域并不完全同步,而且在某些区域并不显著,华北地区在1965,1980和1997年发生了三次突变,且三次突变后都使华北地区降水显著减少,突变剧烈程度不断递增,从而使华北干旱化不断加剧。黄淮地区属于华北和长江流域的过渡带,在这个区域,降水没有发生均值突变,但是存在趋势突变,在1980年代之前,黄淮流域的降水整体呈现缓慢减少趋势,这与华北降水减少比较一致,而在1980年代中期之后,黄淮地区降水开始呈现增加趋势,降水演变和长江流域较为一致。在1990年代末和进入新世纪后,黄淮降水呈现出加速上升的趋势,逐渐和长江流域降水变化背离。长江流域降水同样发生了三次突变,时间分别为1968,1980和1991年,在这三次突变中,降水均有所增加,一次比一次显著。华南地区发生了两次突变,分别为1978年和1993年,而对于1968年,华南夏季降水并没有完成突变,其突变只体现在降水日数的变化上,而降水量变化并没有达到显著性水平。经过1978年突变,华南夏季降水显著减少,但是在1993年,华南夏季降水发生了非常显著的突变,在突变之后,降水显著增加,1990年代的突变以华南地区最为显著。   其次,对季风气候区夏季总降水的突变进行分解之后,发现华北夏季降水的三次年代际突变主要源于7月降水的年代际突变,7月降水演变形态和突变时间都和华北夏季总降水突变极为一致,长江流域的三次降水突变也和具体月密切相关,在1960年代,长江流域降水的突变主要来源于6月和7月降水突变的贡献。对于1980年代,长江流域降水的突变则主要源于7月和8月降水突变的贡献,而在1990年代,长江流域降水突变主要源于6月和8月降水突变的贡献,从而共同形成了这次突变。华南地区在1980年代的突变主要源于6月降水的显著性突变和8月降水的减少,而在1990年代的突变则是各月降水突变同步发生,共同形成了这次突变。   进一步对不同区域夏季降水特征分解之后,华北地区夏季降水在1968年的突变来源于7月暴雨和大暴雨降水的显著性减少,即此次突变的主要贡献源于强降水的减少。对于1980年代,降水的突变体现为7月各等级降水日数同步显著性减少。   值得注意的是,在80年代中后期,华北干旱情况有所缓解,这主要是因为7月降水量的回升,并且中高强度的降水还发生了突变。而对于1990年代,降水突变主要源于7月各等级降水日数同步偏少。长江流域在1960年代中后期的降水突变主要体现为6,7月各等级降雨日数的增加,其中以小雨和中雨日数增加最为显著。而在1980年代,降水突变主要源于7月中高强度降水的增加和8月降水日数的增加。对于1990年代,长江流域降水突变主要体现为6月和8月降水日数的显著增加,其中以中高强度降水日数增加最为显著。对于华南地区,1960年代降水接近突变的增加源于8月中低强度降水日数的增加,在1980年代,降水突变体现为降水日数的减少,尤其以6月降水日数减少最为显著。而在1990年代,降水突变体现为各月各等级降水日数的同步增加,其中以7月和8月最为显著。   通过对相空间重构相关研究的回顾,针对所要解决的问题,选取合适的相空间重构方法,并且定义了一个能够检测动力学结构突变的动力学相关因子Q,对各季风区降水的突变性质进行了判定,实际结果表明:华北地区在1960年代和1980年代可能发生了动力学性质的突变,而长江流域和华南地区不存在结构突变,这两个区域降水的突变为气候统计意义上的位相突变。
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