【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(zhǎng)期變化對(duì)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(shí)空分布差異。研究其近百年來(lái)的降水長(zhǎng)期趨勢(shì)變化規(guī)律,對(duì)于理解水循環(huán)過(guò)程及其對(duì)全球氣候變暖的響應(yīng)和反饋,具有重要意義。在當(dāng)前地面降水觀測(cè)資料的完整性和準(zhǔn)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(duì)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(biāo)的應(yīng)用,會(huì)使研究結(jié)論出現(xiàn)顯著差異,是當(dāng)前研究不確定性的重要來(lái)源之一。本文利用不同來(lái)源的降水觀測(cè)資料,在臺(tái)站資料最為可靠的中國(guó)地區(qū)探討最優(yōu)區(qū)域平均降水計(jì)算方法,解決臺(tái)站空間分布不均勻引起區(qū)域平均降水估算不確定性問(wèn)題;探討降水指標(biāo)的適用性,解決降水量氣候場(chǎng)差異大和臺(tái)站數(shù)據(jù)時(shí)間完整性對(duì)大尺度降水變化估計(jì)的影響問(wèn)題;對(duì)資料完整性和準(zhǔn)確性較好的東亞區(qū)域,分析雨季進(jìn)退長(zhǎng)期變化,討論不同時(shí)段的資料應(yīng)用產(chǎn)生的不確定性問(wèn)題;對(duì)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(jìn)行分析,確定研究亞洲地區(qū)長(zhǎng)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(duì)亞洲各個(gè)區(qū)域以及亞洲整體的近百年降水變化特征進(jìn)行分析,對(duì)仍存在的不確定性問(wèn)題進(jìn)行了討論。主要得到以下結(jié)論:(1)以“中國(guó)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(guó)地面2425站降水觀測(cè)數(shù)據(jù),采用不同區(qū)域平均方法計(jì)算中國(guó)平均降水量及其不同距平指標(biāo)的時(shí)間序列,對(duì)各種計(jì)算方法所得序列的平均值、線性回歸趨勢(shì)以及標(biāo)準(zhǔn)差同參考值進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)在時(shí)間上數(shù)據(jù)基本無(wú)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(guó)平均降水量變化趨勢(shì)和離散程度同參考值最為接近,對(duì)區(qū)域降水平均值的計(jì)算也較為準(zhǔn)確,是最優(yōu)的區(qū)域平均方案。網(wǎng)格過(guò)疏或過(guò)密都會(huì)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(duì)1951-2016年全國(guó)、中國(guó)西部、中國(guó)東部不同降水指標(biāo)的5.0度經(jīng)緯度網(wǎng)格區(qū)域平均序列進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)選用不同降水指標(biāo)對(duì)區(qū)域平均降水變化趨勢(shì)估計(jì)結(jié)果具有很大差異。1951-1957年由于較為干燥的中國(guó)西部臺(tái)站數(shù)據(jù)缺失較多,全國(guó)區(qū)域平均降水量、降水日數(shù)、降水強(qiáng)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(shì)估計(jì)出現(xiàn)較大偏差。在中國(guó)西部地區(qū),區(qū)域平均降水量距平百分率時(shí)間序列會(huì)出現(xiàn)明顯偏大的波動(dòng)。距平和標(biāo)準(zhǔn)化距平則在不同數(shù)據(jù)缺測(cè)情況、不同氣候值背景下都較為穩(wěn)定。全國(guó)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(guó)東部濕潤(rùn)地區(qū)降水變化的反映,而距平百分率的變化主要由中國(guó)西北等干燥區(qū)域的降水變化引起,標(biāo)準(zhǔn)化距平指標(biāo)則可以折中反映濕潤(rùn)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?dāng)?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(shí)間,分析東亞地區(qū)站點(diǎn)以及區(qū)域平均雨季開(kāi)始、結(jié)束和持續(xù)時(shí)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(shì)存在較大差異:基于GHCN-D數(shù)據(jù)的區(qū)域平均雨季開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間均提前,雨季持續(xù)時(shí)間增加,但基于CGP-D數(shù)據(jù)的區(qū)域平均雨季開(kāi)始時(shí)間推遲,雨季持續(xù)時(shí)間減少。不同資料的應(yīng)用會(huì)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(lái)自于GHCN-D數(shù)據(jù)2000年之后的完整性問(wèn)題。研究時(shí)段的變化對(duì)線性趨勢(shì)估計(jì)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(shí)段的資料應(yīng)用,對(duì)站點(diǎn)變化趨勢(shì)空間分布的影響較小。(4)利用CGP-D逐日降水?dāng)?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(qiáng)度顯著增加。其中中國(guó)青藏高原地區(qū)降水量、日數(shù)和強(qiáng)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(qiáng)度顯著減少;中國(guó)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(qiáng)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(qiáng)降水量和頻率都有顯著增加的趨勢(shì),但弱降水強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(shì),標(biāo)準(zhǔn)化距平的增加則不很明顯。(5)以經(jīng)過(guò)降水測(cè)量偏差訂正的俄羅斯數(shù)據(jù)集為參考數(shù)據(jù),對(duì)CGP的俄羅斯地區(qū)資料進(jìn)行訂正處理,選取降水量的標(biāo)準(zhǔn)化距平指標(biāo),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(duì)亞洲地區(qū)1901-2016年的降水變化特征進(jìn)行分析。主要發(fā)現(xiàn):近百年來(lái),亞洲區(qū)域平均降水量呈現(xiàn)增加趨勢(shì),20世紀(jì)40-50年代北亞和中亞區(qū)域冷季降水量的突然增加對(duì)總體趨勢(shì)貢獻(xiàn)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(shí)段亞洲區(qū)域平均降水量以波動(dòng)為主,增減趨勢(shì)不明顯。亞洲春秋季降水量的變化趨勢(shì)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(shì)較小且不顯著。近百年來(lái),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(gè)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(wèn)題有可能導(dǎo)致降水的虛假增加,給研究結(jié)論帶來(lái)了部分不確定性�？傊�,本文完成了近百年來(lái)亞洲地區(qū)降水變化的分析工作。但由于當(dāng)今亞洲區(qū)域降水?dāng)?shù)據(jù)仍存在一定完整性和可靠性問(wèn)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。
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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(guó)范圍所有存在降水觀測(cè)數(shù)據(jù)的５°＊５°的網(wǎng)格的空間分布。逡逑全國(guó)范圍內(nèi)只有青藏高原西部的兩個(gè)網(wǎng)格存在數(shù)據(jù)缺失。中國(guó)東部和西部的網(wǎng)格逡逑數(shù)目差異不多，遠(yuǎn)不如站點(diǎn)數(shù)量的差異明顯。中國(guó)西部和東部的網(wǎng)格數(shù)量都隨時(shí)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(fēng)區(qū)。所用數(shù)據(jù)為籠國(guó)國(guó)家氣候資料屮心（ＮＣＤＣ）逡逑提供的全球逐日地面觀測(cè)降水?dāng)?shù)椐集（ＧＨＣＮ－Ｄｖ２．０）邋（Ｍｅｎｎｃ等．，２０１２）以及逡逑國(guó)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(shí)段分別選擇為１９５１－２００９年和１９５１－２０１２年。為對(duì)逡逑１７逡逑

整性很差的臺(tái)站，標(biāo)準(zhǔn)如下：１９５１－２００９年內(nèi)至少需要有３３年記錄且標(biāo)準(zhǔn)氣候參逡逑考期（１９７１－２０００年）內(nèi)至少有２０年記錄。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，，ＧＨＣＮ－Ｄ數(shù)據(jù)集在整個(gè)逡逑東亞范圍選用６１９個(gè)站，站點(diǎn)的空間分布如圖２．３ａ所示；ＣＧＰ－Ｄ則選用２０１１個(gè)站，逡逑空間分布如圖２．３ｂ所示。利用這些具備較長(zhǎng)序列的臺(tái)站進(jìn)行區(qū)域平均的計(jì)算。逡逑其中每年不缺測(cè)的臺(tái)站數(shù)量隨時(shí)間變化分別如圖２．３ｃ和ｄ所示，１９５１年以來(lái)逡逑ＧＨＣＮ－Ｄ和ＣＧＰ－Ｄ有觀測(cè)記錄的臺(tái)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(xiǎn)臼锏階疃啵牽齲茫危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(xì)觶跎僮釵饗緣那蚴嵌礪匏乖抖厙?guó)，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埃唬玻埃埃澳曛螅茫牽校奶ㄕ臼宦雜屑跎�，完辶x險(xiǎn)院妥罡呤逼諳嗖畈淮蟆ｅ義希保稿義

本文編號(hào)：2625190