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中国西南地区极端干旱特征及其对区域气候变化的响应

贺晋云  
【摘要】:本文研究采用由中国气象局整编的西南地区108个气象站1960~2009年的气象观测资料,首先对西南地区近50a来的气温、降水的气候变化特征进行探讨;其次,应用各站点日平均气温、日最高气温、日最低气温、日照时数、日平均相对湿度、日平均风速等,计算年、月地表湿润指数,并进行标准化,统计极端干旱发生频率,使用线性回归分析、滑动平均法、小波周期分析和滑动t检验等方法,对近50a来西南地区年际、年代际、夏季风期和冬季风期的极端干旱发生频率的时空变化特征进行分析;最后,就极端干旱发生频率对当地气温、降水变化及ENSO事件强度的响应关系进行了探讨。 本文的主要结论如下: (1)近50a来,西南地区的年、夏季风期和冬季风期平均气温呈不断增加趋势。整体来看,夏季风期增温幅度较弱,但近10a来增温幅度明显加强;冬季风期增温最为显著,但是在进入21世纪以来气温却有所下降。气温的空间变化呈现出西部增温快而向东增温有所减缓的变化规律。近50a西南地区降水呈一致的减少趋势,年降水在上世纪80年代明显下降,而90年代迅速增加并维持在一个较高水平,进入21世纪,又急剧下降;年降水变化存在着明显的东西分异,海拔高的地区降水以增加为主,而低海拔地区降水大都呈减少趋势。夏季风期降水变化的时空分布与年降水较为一致;冬季风期的降水也呈不断地减少趋势,且自西北向东南呈现由增到减的变化规律,与海拔高度关系密切。 (2)2009年秋至2010年春西南地区遭遇百年不遇的严重干旱,给当地造成重大的经济损失,是西南地区近50a来极端干旱变化中的一次典型案例。2009年秋、冬季西南地区的降水距平百分率和地表湿润指数呈明显负值,旱情较严重,而在2010年春季,旱情有所缓解;云南中东部、贵州西部和广西西北部是干旱持续时间最长、旱情最严重的地区。通过对西南大旱的分析表明,地表湿润指数能够很好的反应西南地区的地表干湿状况。 (3)西南地区年极端干旱呈微弱的减少趋势,但是年际变化较明显,上世纪90年代明显下降,进入21世纪,年极端干旱发生频率明显增加;极端干旱发生频率增加的区域呈斑点状分布于各处。夏季风期极端干旱频率在不断增加,多发生在四川盆地周边海拔较高的山区、广西大部和“帚形山脉”地带,海拔对夏季风期极端干旱发生频率有一定影响;冬季风期极端干旱缓慢下降,整体偏湿。通过滑动t检验和小波分析发现,夏季风期西南极端干旱在2003年发生突变,冬季风期在1989年突变,年极端干旱发生频率是夏季风期和冬季风期的突变叠加的结果;年极端干旱存在准5a和准12a的周期变化。 (4)总体上,气温与极端干旱呈正的拟合关系,降水与极端干旱呈负的拟合关系,且极端干旱发生频率对降水的响应要明显好于对气温的响应。极端干旱对气温的响应关系在年和夏季风期变化中表现的不太明显,在冬季风期两者的正相关性较高,但是变化趋势不一致;极端干旱对降水的年际响应关系明显好于气温,两者在年、夏季风期和冬季风期都表现出良好的负相关性,且变化趋势一致。从年代际变化看,进入21世纪以来,气温对极端干旱的影响有显著加强,是近50a来,两者相关性最好的时期;降水与极端干旱始终呈现出较强的负相关关系。极端干旱对气温的响应存在明显地域差异,夏季风期西南有一半以上地区响应关系较好,主要分布在四川盆地和广西等低海拔地区,以及横断山南端帚形山脉地带;冬季风期两者相关系数高的区域集中在西南地区中部地区,而这一地区也是降水量变化幅度较小的地区;年极端干旱发生频率同年平均温度相关性通过了99%信度的区域在四川盆地。极端干旱发生频率与降水的相关性极好,大部分地区两者的相关系数通过了α=0.01显著性检验。此外,研究发现,近50a来西南地区年极端干旱的发生频率与ENSO事件发生强度之间存在正相关关系,且极端干旱事件的发生具有明显的滞后性;夏季风期两者的关系最为密切,但滞后性不显著;而冬季风期极端干旱对ENSO事件的响应关系为弱的负相关关系。


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