發(fā)布時間：2020-04-12 21:28

【摘要】：大氣降水是陸地水循環(huán)的重要組成部分之一。全球變暖背景下,降水的長期變化對自然界具有重大的影響。亞洲地區(qū)的降水量具有明顯的時空分布差異。研究其近百年來的降水長期趨勢變化規(guī)律,對于理解水循環(huán)過程及其對全球氣候變暖的響應(yīng)和反饋,具有重要意義。在當前地面降水觀測資料的完整性和準確性仍存在不足的情形下,區(qū)域降水變化的研究結(jié)論對所采用的研究方案非常敏感。不同資料、不同分析方法和不同降水指標的應(yīng)用,會使研究結(jié)論出現(xiàn)顯著差異,是當前研究不確定性的重要來源之一。本文利用不同來源的降水觀測資料,在臺站資料最為可靠的中國地區(qū)探討最優(yōu)區(qū)域平均降水計算方法,解決臺站空間分布不均勻引起區(qū)域平均降水估算不確定性問題;探討降水指標的適用性,解決降水量氣候場差異大和臺站數(shù)據(jù)時間完整性對大尺度降水變化估計的影響問題;對資料完整性和準確性較好的東亞區(qū)域,分析雨季進退長期變化,討論不同時段的資料應(yīng)用產(chǎn)生的不確定性問題;對地形最為復(fù)雜的大喜馬拉雅地區(qū)近幾十年的降水和極端降水變化進行分析,確定研究亞洲地區(qū)長期降水變化所應(yīng)用的資料和方法;利用均一化訂正后的最新資料對亞洲各個區(qū)域以及亞洲整體的近百年降水變化特征進行分析,對仍存在的不確定性問題進行了討論。主要得到以下結(jié)論:(1)以“中國地面與CMORPH融合逐日降水產(chǎn)品(V1.0)”作為參照數(shù)據(jù),利用中國地面2425站降水觀測數(shù)據(jù),采用不同區(qū)域平均方法計算中國平均降水量及其不同距平指標的時間序列,對各種計算方法所得序列的平均值、線性回歸趨勢以及標準差同參考值進行比較,發(fā)現(xiàn)在時間上數(shù)據(jù)基本無缺失的1998-2012年,2.5度和5.0度經(jīng)緯度網(wǎng)格面積加權(quán)區(qū)域平均方法所得到的中國平均降水量變化趨勢和離散程度同參考值最為接近,對區(qū)域降水平均值的計算也較為準確,是最優(yōu)的區(qū)域平均方案。網(wǎng)格過疏或過密都會使區(qū)域平均結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。直接平均方法的區(qū)域平均結(jié)果誤差明顯偏大,應(yīng)盡量避免在大尺度降水研究之中應(yīng)用。(2)對1951-2016年全國、中國西部、中國東部不同降水指標的5.0度經(jīng)緯度網(wǎng)格區(qū)域平均序列進行對比分析,發(fā)現(xiàn)選用不同降水指標對區(qū)域平均降水變化趨勢估計結(jié)果具有很大差異。1951-1957年由于較為干燥的中國西部臺站數(shù)據(jù)缺失較多,全國區(qū)域平均降水量、降水日數(shù)、降水強度的原始值都出現(xiàn)了明顯的虛假偏高,使1951-2016年線性趨勢估計出現(xiàn)較大偏差。在中國西部地區(qū),區(qū)域平均降水量距平百分率時間序列會出現(xiàn)明顯偏大的波動。距平和標準化距平則在不同數(shù)據(jù)缺測情況、不同氣候值背景下都較為穩(wěn)定。全國區(qū)域平均的降水量、降水日的原始值和距平值變化基本是中國東部濕潤地區(qū)降水變化的反映,而距平百分率的變化主要由中國西北等干燥區(qū)域的降水變化引起,標準化距平指標則可以折中反映濕潤地區(qū)和干燥地區(qū)的降水變化情形。(3)利用GHCN-D和CGP-D兩套不同的逐日降水數(shù)據(jù)集,采取5.0度經(jīng)緯度網(wǎng)格面積加權(quán)區(qū)域平均方法,依據(jù)候降水量定義雨季起訖時間,分析東亞地區(qū)站點以及區(qū)域平均雨季開始、結(jié)束和持續(xù)時間的氣候變化特征。結(jié)果表明:1951-2009年,GHCN-D和CGP-D的區(qū)域平均變化趨勢存在較大差異:基于GHCN-D數(shù)據(jù)的區(qū)域平均雨季開始及結(jié)束時間均提前,雨季持續(xù)時間增加,但基于CGP-D數(shù)據(jù)的區(qū)域平均雨季開始時間推遲,雨季持續(xù)時間減少。不同資料的應(yīng)用會使得部分研究結(jié)論出現(xiàn)反轉(zhuǎn),是研究結(jié)論不確定性的主要因素,其原因可能來自于GHCN-D數(shù)據(jù)2000年之后的完整性問題。研究時段的變化對線性趨勢估計值的大小存在影響,是不確定性的次要因素。不同數(shù)據(jù)集不同時段的資料應(yīng)用,對站點變化趨勢空間分布的影響較小。(4)利用CGP-D逐日降水數(shù)據(jù),選取2.5度經(jīng)緯度網(wǎng)格面積加權(quán)區(qū)域平均方法,分析大喜馬拉雅地區(qū)(HKH region)近幾十年的降水和極端降水指數(shù)變化。研究發(fā)現(xiàn),1951-2013年大喜馬拉雅地區(qū)平均年降水量和降水強度顯著增加。其中中國青藏高原地區(qū)降水量、日數(shù)和強度都顯著增加,印度大部分區(qū)域降水日數(shù)顯著增加而降水強度顯著減少;中國西南地區(qū)和中亞南部高山區(qū)域則降水日數(shù)顯著減少而降水強度顯著增加。1961-2012年大喜馬拉雅地區(qū)平均弱降水量和頻率、強降水量和頻率都有顯著增加的趨勢,但弱降水強度有所減小,短期持續(xù)暴雨和連陰雨日數(shù)顯著增加。2000年之前,各種極端降水指數(shù)的距平百分率和標準化距平的增減變化差異不大,但2000年之后距平百分率指數(shù)出現(xiàn)了異常顯著的增加趨勢,標準化距平的增加則不很明顯。(5)以經(jīng)過降水測量偏差訂正的俄羅斯數(shù)據(jù)集為參考數(shù)據(jù),對CGP的俄羅斯地區(qū)資料進行訂正處理,選取降水量的標準化距平指標,采用5.0度經(jīng)緯度網(wǎng)格面積加權(quán)區(qū)域平均方法對亞洲地區(qū)1901-2016年的降水變化特征進行分析。主要發(fā)現(xiàn):近百年來,亞洲區(qū)域平均降水量呈現(xiàn)增加趨勢,20世紀40-50年代北亞和中亞區(qū)域冷季降水量的突然增加對總體趨勢貢獻最大;2005年之后亞洲大部分子區(qū)域的降水量也出現(xiàn)了明顯增加,其他時段亞洲區(qū)域平均降水量以波動為主,增減趨勢不明顯。亞洲春秋季降水量的變化趨勢接近于年降水量,冬季降水量呈現(xiàn)多-少-多的變化,夏季降水量增加趨勢較小且不顯著。近百年來,北亞和中亞地區(qū)夏季降水量占比一致性顯著減少,其他三個季節(jié)的降水量及占全年降水的比例都有不同程度的增加。中亞地區(qū)降水資料的潛在非均一性問題有可能導(dǎo)致降水的虛假增加,給研究結(jié)論帶來了部分不確定性�？傊�,本文完成了近百年來亞洲地區(qū)降水變化的分析工作。但由于當今亞洲區(qū)域降水數(shù)據(jù)仍存在一定完整性和可靠性問題,本文的研究結(jié)論還存在一些不確定性,有待繼續(xù)深入分析解決。
【圖文】：

Ｗｅｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋ａｎｄ邋Ｅａｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋ｄｕｒｉｎｇ邋１９５１－２０１６，（ｃ）Ｔｈｅ邋ｓｐａｔｉａｌ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋５°＞＜５°邋ｇｒｉｄｓ，逡逑（ｄ）邋Ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｇｒｉｄｓ邋ｉｎ邋Ｗｅｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋ａｎｄ邋Ｅａｓｔ邋Ｃｈｉｎａ邋ｄｕｒｉｎｇ邋１９５１－２０１６．逡逑圖２．２邋（ｃ）為中國范圍所有存在降水觀測數(shù)據(jù)的５°＊５°的網(wǎng)格的空間分布。逡逑全國范圍內(nèi)只有青藏高原西部的兩個網(wǎng)格存在數(shù)據(jù)缺失。中國東部和西部的網(wǎng)格逡逑數(shù)目差異不多，遠不如站點數(shù)量的差異明顯。中國西部和東部的網(wǎng)格數(shù)量都隨時逡逑間增加，在１９６０年之后趨于穩(wěn)定（圖２．２ｄ）。逡逑２．２．３東亞區(qū)域日降水資料逡逑木文將東亞地區(qū)范圍定義為：東經(jīng)１０５°Ｅ－】４５°Ｅ，北緯２５°Ｎ－５５°Ｎ，邋ｌｘ：域內(nèi)大逡逑部分地區(qū)是溫帶和亞熱帶季風區(qū)。所用數(shù)據(jù)為籠國國家氣候資料屮心（ＮＣＤＣ）逡逑提供的全球逐日地面觀測降水數(shù)椐集（ＧＨＣＮ－Ｄｖ２．０）邋（Ｍｅｎｎｃ等．，２０１２）以及逡逑國家氣象信息中心（ＮＭＩＣ）提供的全球陸地降水丨丨值整介數(shù)椐p}（ＣＧＰ－Ｄ邋Ｖ１．１）逡逑（Ｙａｎｇ等．，２０１６）。資料起止時段分別選擇為１９５１－２００９年和１９５１－２０１２年。為對逡逑１７逡逑

整性很差的臺站，標準如下：１９５１－２００９年內(nèi)至少需要有３３年記錄且標準氣候參逡逑考期（１９７１－２０００年）內(nèi)至少有２０年記錄。根據(jù)此標準，，ＧＨＣＮ－Ｄ數(shù)據(jù)集在整個逡逑東亞范圍選用６１９個站，站點的空間分布如圖２．３ａ所示；ＣＧＰ－Ｄ則選用２０１１個站，逡逑空間分布如圖２．３ｂ所示。利用這些具備較長序列的臺站進行區(qū)域平均的計算。逡逑其中每年不缺測的臺站數(shù)量隨時間變化分別如圖２．３ｃ和ｄ所示，１９５１年以來逡逑ＧＨＣＮ－Ｄ和ＣＧＰ－Ｄ有觀測記錄的臺站數(shù)都逐漸X椉櫻秸叨莢冢保梗罰蹦輳保梗梗鼓晏ㄥ義險臼锏階疃�，魁x茫危撓校叮埃案鎏ㄕ咀笥遙茫牽校腦加校玻埃埃案鎏ㄕ盡５牽玻埃埃板義夏曛螅牽齲茫危奶ㄕ臼蠓跎�，其中２０００年和２００１年台站数目减少抵v壞劍矗埃板義細觶跎僮釵饗緣那蚴嵌礪匏乖抖厙�，２００２年以后有观测台站数虽优d劐義仙�，但完整袆驉傪媹A鈑冢玻埃埃澳曛�；２０００年之后Ｃ啃－Ｄ台站数只码s屑跎�，完辶x險院妥罡呤逼諳嗖畈淮�。辶x希保稿義

本文編號：2625190