中国近530年干湿变化特征及其与温度变化的联系 - 气象学报.docVIP

中国近530年干湿变化及特征( 龚志强 (， 225002) (国家气候中心，中国气象局气候研究开放实验室，北京 100081) 封国林 (国家气候中心，中国气象局气候研究开放实验室，北京 100081) (中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室，北京 100029) (中国气象局国家气候中心气候影响评估室，北京 100081) 摘 要 采用中国530年旱涝指数序列，并将其划分为华北和西北东部地区（I区）、长江流域地区（II区）以及中南和东南沿海地区（III区）三个区域。应用功率谱、滤波方法、BG算法等研究旱涝指数序列各相对平稳均值段之间的干湿转化特征。结果表明，近130年的干旱时段和历史上的干旱或偏旱段相比，I区干湿转化频率有所增加；II区干湿转化频率没有太大变化；III区干湿转化频率有所下降。干湿转折时期大多对应突变点比较集中，即这一时期气候态不稳定，容易发生突变或各种极端气候事件结合小波系数的周期分析结果发现，I区从1920年左右开始的干旱，在经历了20世纪70年代末以来的严重干旱以后，有可能在本世纪再持续50到70年左右的干旱，再一次发生由干旱向湿润的转型；II区则有可能在接下来的几十年中持续湿润期相对集中的情况。I~III区干湿变化的特征与北半球的气候变化有一定的对应关系；I区的干湿变化与当地的温度变化具有较好的正相关；II区和III区干湿变化与温度变化的联系相对I区差一些；太平洋年代际涛动可能对三个区域的干湿转化有不同程度的影响。旱涝尺度因子，可以滑动计算旱涝度因子，可以哪一时段旱涝。关键词：旱涝指数，突变，温度，PDO1 引 言 国北方和南方地区干湿变化特征是近几十年气象科学工作者比较重视的研究课题之一。的长度，气象学家试图通过历史档案、代用资料等恢复我国近几百年的旱涝资料和温度资料等，并已取得了一定的成果。例如：20世纪70年代整理出版《华北、东北近五百年旱涝分布图》[1-2]；20世纪80年代以来，在《全国近五百年旱涝分布图》基础上进一步整理绘制了《中国近五百年旱涝分布图》续集[3-4]；1911-1980年《中国气温等级图》[]等。在基础上，王绍武等对近五百年我国旱涝史料进行分析，就中国夏季旱涝演变的规律做了一定的阐述[]；叶瑾琳、王绍武等应用REOF方法将中国东部旱涝情况划分为6种类型，使得旱涝中心更明确，旱涝类型更符合实际分布[7]张先恭等人发现我国近500年来有3个干湿阶段，每个阶段维持约200年。偏旱和偏涝的转换有30-40年、80年和200年左右的周期[8]；张德二等发现，我国南方和西部旱涝的发生往往早于北方和东部，江淮流域夏季旱涝年往往对应着冬春我国大范围偏冷的特点[]；林振山等研究了五百年旱涝指数在不同层次上的旱涝期组成、奇异点分布和我国南北方的旱涝位相等[]。而对于我国南北方旱涝的物理机制和动力学过程的研究也取得一定的进展。黄荣辉等研究了引起我国夏季旱涝的东亚大气环流异常遥相关及其物理机制[]；施能封国林等研究了全球陆地旱涝气候变化及其与ENSO的显著联系[]等。 以往对我国近五百年旱涝的趋势、南北差异及其可能的物理机制的研究为我国旱涝的预报提供了可供参考的气候背景。就整体而言旱涝指数序列是非平稳的，其中也包含着各种不同尺度的相对平稳时段，因此在关注旱涝指数序列中均值、趋势、相关系数等量的基础上，有必要同时关注各相对平稳时段之间的转化特征，即研究总体特征表现为湿润、正常或干旱的各平稳时段之间的转化频率在。同时，气候变暖已经是一个不争的事实，有关气候变暖背景下的高温热浪、干旱寒潮等重大气候事件发生的可能性问题，则为当前气候科学工作者的研究所关切。我们在关注全球变暖对中国干湿变化的影响时，大都把注意力集中于50a温度变化与干湿变化的可能联系。由于受资料长度的限制，在更为久远的时期，甚至是历史时期，这两者关系的研究则相对较少。气候系统本身是一个非线性的复杂巨系统，类似于地球系统等均遵循系统最复杂原理（最大熵原理）。温度、降水等观测资料以及根据历史文献、代用资料恢复的旱涝指数序列、温度序列等作为气候变化的各种重要表现形式必然也遵循复杂性系统的一些普适性原理。目前国内外在 Phys. Rev. Lett.，物理学报等杂志上些研究在一定程度上揭示了气候系统也存在无标度特征这一非线性复杂系统的共同属性，从而为制作年际与年代际气候预测提供了理论基础。无标度特征这一非线性复杂系统的共同属性因此本文了近五百年内湿润期、正常期干旱期之间转化频率在。结合王绍武等人应用代用资料恢复的中国近400年温度序列[]和Briffa北半球树木年轮序列[]，数百年来中国华北和江淮流域等地区干湿变化与温度变化北半球总体气候变化特征之间的可能联系。初步研究我国华北和江淮流域等地区旱涝指数序列中的特征