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黄河中上游流域降水的时空演变规律及其对大气环流异常的响应

王楠  
【摘要】:本研究应用1960-2008年黄河中上游流域66个气象台站降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,引入异常降水的参数—距平百分率和表征降水非均匀性的参数—降水集中期/降水集中度对影响黄河中上游流域降水特征及相应的异常环流进行分析,结果表明: (1)1960年—2008年,黄河流域降水除冬季外,其余三季降水均呈下降趋势,其中秋季于80年代中期发生了由多雨向少雨的显著性突变,冬季在70年代初发生的少雨向多雨的显著性突变,春、夏两季近50年的变化趋势不明显。除夏季以外,其余三季年代际旱涝的空间分布差异显著,春季70年代于河套地区,00年代于陕北等地出现明显的干旱区;秋季60年代全流域多雨,90年代全流域少雨;冬季则表现为60年代流域大多数区域少雨,70年代与00年代全流域多雨。另外,就降水周期而言,春、夏、秋三季多以低于年代际尺度振荡为主,而冬季则以大于年代际尺度的振荡为主。 (2)对流域各季节降水进行REOF分区,可知春、夏两季分区比较相似,河套地区,秦岭北麓,山西西部,陕北至兰州以东,湟水水系及兰州以上干流各成一区。而秋季高原整体表现为一个区域,流域东南部2个区域面积扩大,河套等地的分区面积变小;冬季降水分区显示,最显著的降水异常区域为河套平原以南,兰州以东的陕北,山西等地。值得注意的是降水分区与流域最显著主周期的空间分布有着相同的特点,流域降水的周期分布的不同,有可能为影响流域降水空间分布特征的主要因子。 (3)流域旱涝年夏季降水空间分布上差异显著,易涝区位于河套平原,易旱区位于黄土高原东北部;1960—2008年,流域夏季降水量线性趋势变化不明显,但年际间波动较大,多雨年少雨年相间出现,近50年中降水整体呈现平稳—少雨—多雨—平稳—多雨—少雨的过程;黄河中上游流域降水变化周期复杂多样,总体以2年周期振荡为主,异常少雨年多表现为9年周期振荡,异常多雨年多表现为15年周期振荡,且流域主周期的空间分布可能与地形地貌、海拔高度及水系分布等地理因素有关;丰、枯雨年环流形式差异显著,影响流域降水的环流系统有季风,西太平洋副高,温带气旋及贝加尔湖低压。 (4)黄河中上游流域大部分地区强降水依赖性特征显著,强降水分布最为均匀的地区为秦岭北麓及山西南部,降水最为集中的地区为河套及陕北等地。黄河中上游流域,三个区强降水平均发生的时间先后顺序为季风影响区最晚,干旱区次之,高原区最早,且均相差一候;黄河流域季风影响区的南部,渭河、泾河、洛河等处及青藏高原东部的兰州附近为大的强降水集中期(SCP)变率区,强降水发生的时间变动较大,鄂尔多斯高原东北部为小的SCP变率区,强降水发生时间稳定。干旱区与季风影响区汛期SCP于90年代初期发生由大到小的显著性突变,且干旱区突变提前于季风影响区;干旱区汛期SCP异常年份的高空环流显示,当西太平洋副高北抬至30°N以北,120°E左右,南亚高压维持在30°N左右,120°E以东时,若两高压“同进同退”(“同向而进、背向而退”),则强降水发生在汛期(7月中旬—8月下旬)后(前)期。黄河流域季风影响区强降水异常年份的高空环流显示,当西太平洋副热带高压维持在26°N—30°N之间,120°E左右,南亚高压维持在30°N左右,120°E以西时,若两高压“同进同退”(“同向而进、背向而退”),则强降水发生在汛期后(前)期。


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