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近48年青藏高原强降水量的时空分布特征
Fig. 1
▲为高原站点分布; 粗灰色曲线为雅鲁藏布江,下同
图 1 多年平均高原夏( a) 、冬( b) 半年强降水量分布( mm)
Distribution of average of 48 - year heavy precipitation during summer ( a) and winter ( b) half year over Tibetan Plateau
文中利用的方法主要包括: 相似分析[27]、线性 趋势分析、Mann-Kendall 法[28]以及 Morlet 小波变 换分析[29①) 等气象常用统计方法。
2 高原强降水的空间分布特征
图 1 可见,高原夏半年强降水量呈现出由东南 向西北递减的Hale Waihona Puke 布特征( 图 1a) ,这与夏半年降水
总量的空间分布相似。高原东南部存在两个大值 中心,一个位于东南部的波密站( 90. 12 mm) ,另一 个中心 是 位 于 雅 鲁 藏 布 江 中 游 地 区 的 日 喀 则 站 ( 57. 54 mm) 。强降水量最少的地区位于高原西北 部,其中青海西北部的芒崖和冷湖站近 48 a 期间 从未出现过大雨。
水,其中在 7 月上旬至 8 月中旬出现强降水的几率 均在10% 以上,是高原强降水的主要集中期,且在 7 月下旬达到最高,占夏半年的 14. 16% ,其次是 8 月上旬。表现出“7 下 8 上”的分布特征,大雨量在 6 月中旬以前增加较慢,而到 8 月中旬以后则迅速 减少。
在冬半年各旬强降水量的分布上( 图 3b) ,在 11 月上旬和 3 月中下旬的比例比较高( 均超过了 10. 0% ) ,说明秋末春初是高原冬半年强降水的高 发期,尤 其 是 在 3 月 下 旬,是 大 雪 主 要 出 现 时 段[30],占到冬半年的 22. 89% ,而 11 月下旬至 2 月 中旬出现大雪的几率最低,均在 5. 0% 以下。 3. 2 高原强降水量的年际变化特征
第31 卷第4 期 2011 年04 月
地理科学
SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA
Vol . 31 No . 4 Apr. ,2 0 1 1
近 48 年青藏高原强降水量的时空分布特征
王传辉1 ,周顺武1 ,唐晓萍2 ,吴 萍1
( 1. 南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室,江苏 南京 210044; 2. 重庆市沙坪坝区气象局,重庆 400030)
图 3 高原夏半年( a) 和冬半年( b) 各旬强降水量占总强降水量的比例
Fig. 3 Percentage of strong precipitation during each ten - day period in total strong precipitation during summer ( a) and winter ( b) half year over Tibetan Plateau
近年来,一些研究注意到在中国不适宜采用统 一的强降水标准,而应根据地理差异、下垫面状况 以及平均降水强度而定。许多研究采用了以日降 水强度第 95 个百分位值的多年平均值为极端降水 事件的阈值[10,24]。但利用该方法对高原降水分析 存在弊端,并不能完全适应高原特殊的降水分布特 征① 。寿绍文等[25]根据中国各地降水的地理、气候 特征以及各地抗御洪涝的自然条件给出各地暴雨 的标准,华南、东北及西北地区分别以 24 h 降水量
分析整个高原地区夏( 冬) 半年大雨( 大雪) 量 的年际变化,近 48 a 来高原达到大雨量级的年平 均降水量为 1 098. 91 mm( 图 4a) ,且表现出明显的 年际振荡,降水量最多( 少) 年份在 2007( 1983) 年, 大雨量为 1 832. 80 mm( 466. 2 mm) ; 在其长期变化 的线性趋势上,夏半年强降水量呈微弱的下降趋势
1 资料与强降水标准
1. 1 资 料 利用国家气象信息中心气象资料室提供的自
建站以来至 2008 年青海和西藏所有台站的逐日降 水,考虑到高原西部站较少,观测年限偏短[11]等因 素,选取出自 1961 ~ 2008 年共 48 a 的 48 个台站 ( 图 1a) 作为研究对象。 1. 2 高原强降水标准的选取
4期
王传辉等: 近 48 年青藏高原强降水量的时空分布特征
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( R24 ) ≥80、30 和 25 mm 作为暴雨的临界值。 考虑到高原大部分地区在 4、10 月的气温在
0℃ 附近摆动[26],降水形态复杂,故未对这 2 个月 作考虑。因此选择 5 ~ 9 月作夏半年,11 月至次年 3 月作冬半年,分别以 R24 ≥25 mm 和 R24 ≥5 mm 作为高原夏、冬半年强降水的临界值① 。
( - 7. 76 mm /10 a) 。虽然近几十年高原的降水整 体上呈增加趋势[17,31],但强降水( 大雨) 量反而减 少。同时发现,高原强降水量与总降水量并无显著 相关关系,由此可见,高原夏半年降水的增加主要 是由于中雨及以下量级的降水增加所致。
高原冬半年强降水也表现出明显的年际差异 ( 图 4b) ,多年平均大雪量为 134. 08 mm。强降水 出现最多( 少) 的年份为 1995 ( 2003) 年,相应的大 雪量达到 353. 30( 41. 80 mm) ; 从长期线性变化趋 势上看,近 48 a 来冬半年高原大雪呈现出明显的 增加趋势( 17. 42 mm /10 a) ,这与以往研究得出的 近几十年来高原降雪量呈增加趋势的结论是一致 的[15 ~ 17]。同时发现同期强降雪的增加趋势明显超 过弱降雪( 24 h 降水 < 5 mm) 的增加趋势,而强降 雪量与降雪总量存在较一致的年际变化,两者相关 系数达到 0. 81( 通过 0. 001 的显著性检验) 。可见 冬半年降雪总量的增加可能主要是由于大雪的增 加引起的。
Fig. 2 Percentage of heavy precipitation in total precipitation during summer ( a) and winter ( b) half year over Tibetan Plateau
M1 为 5 月第 1 旬; N1 为 11 月第 1 旬
随着全球气候变暖,降水呈现出向极端化发展 的趋势[1]。大量研究表明[2 ~ 4],近年来在全球许多 区域强降水呈现增加趋势,而弱降水则明显减少。 在中国大多数地区,弱( 强) 量级降水出现的频率 趋于下降 ( 增加) [5 ~ 7],表明强降水对总降水量的 贡献呈现增大的趋势。但对于中国不同地区强降 水变化趋势却存在较大差异。刘海文等[8]利用华 北地区 44 个站近 50 a( 1957 ~ 2006 年) 的地面观 测资料对华北地区各强度降水进行分析,发现华北 地区各强度降水都呈减少趋势,但暴雨以上量级的 降水减少趋势并不显著。张婷等[9]对华南地区近 46 a ( 1960 ~ 2005 年) 的汛期极端降水进 行 了 分 析,结果表明,华南前汛期极端降水呈减少趋势而 后汛期极 端 降 水 则 显 著 增 加。 此 外,张 文 等[10] 利 用西北地区 125 个台站汛期( 5 ~ 9 月) 逐日降水资 料分析得出,近 45 a( 1960 ~ 2004 年) 西北地区极 端降水发生频次呈现出增加的趋势。可见,在中国 大多数地区极端降水以增加趋势为主,但在不同地 区和不同季节极端降水日数和降水量的变化趋势 存在差异。
近年来,青藏高原( 以下简称高原) 越来越受 到关注[11 ~ 22]。许多研究表明,高原夏半年( 汛期) 降水整体 上 呈 现 出 弱 的 增 加 趋 势[11,18],存 在 显 著
的区域性差异[11 ; ~ 13] 高原冬季降雪整体上呈增加 趋势[15 ~ 17]。相比之下,针对高原极端降水的研究 很少[23]。据此,根据高原地区降水特点,本文选定 高原大雪和大雨作为高原冬、夏半年极端强降水事 件的临界值,讨论其强降水量的时空分布特征。
摘要: 基于青海和西藏地区 48 个气象台站近 48 a( 1961 ~ 2008 年) 的逐日降水资料,分析青藏高原冬、夏半年强 降水量的时空演变特征。结果表明: 青藏高原强降水量与总降水量的空间分布相似,夏半年为由东南向西北递 减,冬半年则由唐古拉山脉东段的高原腹地向四周递减; 夏( 冬) 半年强降水量存在准 3、准 6 a( 7 ~ 8 a) 的年际 振荡以及准 9 ~ 10 a( 15 a) 的年代际振荡; 夏半年高原北( 南) 部强降水量以增加( 减少) 趋势为主,强降水量呈现 出微弱的减少趋势,而冬半年高原大多数地区均呈现出明显的增加趋势,在 1976 年发生突变现象。 关 键 词: 青藏高原; 强降水量; 时空分布; 突变分析 中图分类号: P426 文献标识码: A 文章编号: 1000 - 0690( 2011) 04 - 0470 - 08
定义为: 降水的标准差 /多年平均的降水量。由高 原夏半年强降水量的变差系数分布( 图略) 可以看 出,变差系数整体上呈现出与强降水量反向分布的 特征( 两者相似系数为 - 0. 44,通过 0. 01 的显著性 检验) ,高原南部两个强降水大值区分别对应着变 差系数的两个低值区,而高原西北部的强降水低值 区则对应变差系数的高值区。冬半年情况( 图略) 与夏半年相似,变差系数也是与强降水呈现反向分 布( 两者相似系数为 - 0. 42,通过 0. 01 的显著性检 验) 。表明在高原地区强降水越多的地区越稳定, 而强降水越少的地区年际差异越显著。
由上 面 分 析 可 知,在 夏 半 年 降 水 总 量 增 加 明
在冬半年强降水量占总降水量的百分比大值 区位于雅鲁藏布江流域和青海北部( 图 2b) ,呈现 出由南和东北向西北递减的分布特征; 降雪最少的 高原西北部几乎无大雪发生。一般而言,总降水量 的高( 低) 值区出现强降水的可能性也较大( 小) , 然而在高原东南部的帕里站附近降雪偏少区存在 异常,虽然降雪量都很少,但其强降水量占总降雪 量的比例却较高,说明在帕里站降雪主要以强降雪 的形式出现。