中国降水时空分布特征及其形成机制和对旱涝灾害影响的研究
  • 【摘要】

    本文采用降水量在时间分配上的向量法,定义了降水集中度(PCD)和集中期(PCP)。把它们作为降水量年内(或汛期)分配形态的新参数,进一步探讨了这两个参数的空间分布特征以及它们在我国降水异常研究中的作用,详细分析了我国PCD和PCP异常变化的时空特征及其趋势变化规律。把它们应用于我国旱涝灾害的研究中,二者能够定量地表征降水量在时空场上的非均匀性,并且能够提取出最大降水重心对应的时段,因此可以比较理想... 展开>>本文采用降水量在时间分配上的向量法,定义了降水集中度(PCD)和集中期(PCP)。把它们作为降水量年内(或汛期)分配形态的新参数,进一步探讨了这两个参数的空间分布特征以及它们在我国降水异常研究中的作用,详细分析了我国PCD和PCP异常变化的时空特征及其趋势变化规律。把它们应用于我国旱涝灾害的研究中,二者能够定量地表征降水量在时空场上的非均匀性,并且能够提取出最大降水重心对应的时段,因此可以比较理想地识别旱涝灾害发生的基本特征及其形成机制,分析结果表明PCD和PCP具有较高的研究价值。同时,我们利用各种诊断方法对影响我国PCD和PCP的几种主要因子做了探讨,包括西太平洋副高、南亚高压、东亚夏季风以及中国近海海温异常。最后运用P-σ混合坐标系区域气候模式模拟了南海不同的海温异常变化趋势对中国PCD的影响,并验证了诊断分析的结果。 通过研究,本文得到的主要结论如下:1.我国PCD和PCP总的变化趋势是由东南向西北方向逐渐增大,具有比较典型的带状分布特征。黄河流域和长江中下游地区的PCD和PCP年际变率最大,而这些地区也往往是旱涝事件的多发地带。同时,发现我国PCD具有准8年和22年周期振荡规律;而PCP具有准6年和12年的周期变化。通过全国分区研究发现,在我国的华北、长江中下游、华南和西南地区的PCD年际变化都有减少的趋势。另外,我国华南、西北东部以及西南地区的最大降水出现时段都有提前的现象;而在西北西部地区的最大降水日期推后。 2.运用PCD和PCP两个参数,分别讨论了我国长江流域不同地段汛期降水在时间和空间上的分布特征和演变规律,试图找到长江流域旱涝灾害发生的基本特征及其形成机制。作者认为研究长江流域旱涝灾害成因时,应该包含降水量、降水集中度以及集中期三个因素的综合作用。在长江流域不同地段上它们的异常变化,以及三者之间相互作用表现在具体的时空分配形态上,都会形成错综复杂的旱涝形势。综上所述,PCD和PCP在我国旱涝研究中具有重要的作用,降水量与PCD和PCP的不同配置将对旱涝产生不同的反馈机制。 3.结合PCD和降水量提出了一种新的旱涝指数及其相应的旱涝等级划分方法。该指数能够较合理地反映出中国不同区域旱涝灾害的程度和范围,且划分旱涝等级的标准比较客观,具有一定的普适性。运用该旱涝指数对中国汛期旱涝进行了详细的时空特征分析,表明在中国华北地区、黄河中下游地区、长江流域及其以南地区是旱涝灾害频发的地带。旱涝指数的EOF分析表明,中国的旱涝变化基本上分为五种空间分布型,它们与雨带的空间型有许多不同之处。MorIet小波变换揭示出我国旱涝具有准6年、8年和12年左右的周期,自20世纪90年代以来,又出现了4年左右的旱涝周期。 4.影晌我国PCD和PCP异常变化的几个主要因子为:降水量、西太平洋副高、南亚高压、东亚夏季风以及我国近海海温异常。(1)我国PCD、PCP与汛期降水量存在明显正相关关系。全国大部分地区汛期降水量越大,降水就越集中,尤其在长江中下游地区,二者之间的正相关性更显著。另外,长江中下游地区降水量越大,PCP就越大,即出现最大降水的时段推迟。(2)西太平洋副高各参数对我国PCD和PCP的影响程度是不相同的。在长江中下游和华北地区,副高西伸、强度和面积参数对PCD、PCP的作用效果显著,而副高脊线和北界作用效果不明显。(3)运用SVD方法,对比分析了夏季、春季500hPa高度场对我国PCD和PCP异常的影响。结果表明,500hPa高度场和PCD、PCP场均具有明显的年际及年代际变化规律,并且找出了影响我国PCD和PCP异常变化的不同关键区。从实践意义上确证了将西太平洋副高作为气候系统异常信号的应用价值。(4)南亚高压对我国PCD和PCP的作用也是不同的。在华北、长江流域、华南以及西部地区,南亚高压西伸经度、脊线、面积和强度对PCD和PCP的作用很显著。从它们之间相关系数空间分布中,可以得到了相对应的显著相关区域,这对我国PCD和PCP预测有一定的意义。(5)长江中下游地区的PCD与夏季风指数存在显著的负相关,其它地区相关关系不明显。 5.P-σ区域气候模式对我国雨带的演变和PCD有较好的模拟能力,模拟结果与实况基本相符。而模式对PCP的模拟效果不理想。南海关键海区的海温与长江中下游地区PCD呈现明显反相关。春夏季南海海温的不同变化趋势对我国东部地区PCD产生的作用效果是不同的。 收起<<

  • 【作者】

    张录军 

  • 【学科专业】

    气象学

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    南京大学

  • 【导师姓名】

    钱永甫

  • 【学位年度】

    2004

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    降水集中度  集中期  旱涝指数  降水异常  诊断分析  数值模拟  气象学  旱涝灾害