江淮流域夏季降水與全球海溫異常關(guān)系分析

2014-04-29 00:00:00謝潔等

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年24期

摘要利用1951～2009年中國(guó)160站降水資料和1951～2009年NCEP/NCAR再分析資料月平均的海溫格點(diǎn)資料，擬通過(guò)一元線(xiàn)性回歸、相關(guān)分析方法、合成分析方法研究江淮流域夏季降水與全球海溫異常的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，西北太平洋、北大西洋、印度洋南部海區(qū)為海溫關(guān)鍵區(qū)，江淮流域夏季降水異常與這3個(gè)關(guān)鍵區(qū)的海溫異常存在良好的正相關(guān)關(guān)系，尤其西北太平洋前期冬季、北大西洋前期冬季、印度洋南部前期春季在3個(gè)海區(qū)中最為顯著。

關(guān)鍵詞江淮流域；夏季降水；全球海溫；關(guān)系

中圖分類(lèi)號(hào)S161.6；P461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）24-08274-05

Analysis on the Relationship between Changjiang and Huaihe River Basin Summer Rainfall and Global Sea Surface Temperature Anomalies

XIE Jie et al （Zhangjiagang Meteorological Bureau， Zhangjiagang， Jiangsu 215600）

AbstractUsing the monthly precipitation data from 160 stations of China from 1951-2009 and the NCEP/NCAR reanalysis monthly mean sea surface temperature point data from 1951-2009， applying the way of simple linear regression， correlation analysis method and composite analysis method to study the relationship between Changjiang and Huaihe River basin summer rainfall and global sea surface temperature anomalies. The results showed that the Northwestern Pacific， the North Atlantic and the south of Indian Ocean are the key areas of sea surface temperature. There are good positive correlations between Changjian and Huaihe River basin summer rainfall anomalies and the sea surface temperature anomalies of the three key areas. Especially the early winter of the Northwestern Pacific， the early winter of the North Atlantic and the early spring of the south of the Indian Ocean are the most significant.

Key words Changjiang and Huaihe River basin； Summer rainfall； Global sea surface temperature； Relationship

江淮流域?qū)儆趤啛釒О霛駶?rùn)氣候區(qū)，是我國(guó)旱澇災(zāi)害較為頻繁的地區(qū)。江淮流域又是我國(guó)重要的棉糧基地，這給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民財(cái)產(chǎn)造成重大損失。因而江淮流域的旱澇情況引起了人們的關(guān)注[1]。影響江淮流域夏季降水的因子很多，眾多學(xué)者在這方面做了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響江淮流域夏季降水的因子包括高原熱力狀況、太平洋副高位置變異、極冰異常、高原對(duì)流系統(tǒng)、夏季熱帶對(duì)流、海溫異常等[2-10]。海洋占地球表面積的2/3以上，海洋不僅是大氣的主要熱力來(lái)源，驅(qū)動(dòng)大氣中能量的提供和調(diào)節(jié)，也是大氣中水汽的主要源地。海洋還具有其獨(dú)特的特性，對(duì)大氣變化具有獨(dú)特的“記憶力”和持續(xù)性，也具有“低通濾波”的作用。對(duì)于短期氣候變化，海氣相互作用被認(rèn)為是造成氣候異常和振蕩的最主要因素之一[11]。早在1950～1960年，Namias等就提出北太平洋的海溫異常對(duì)大氣環(huán)流異常的維持和加強(qiáng)的反饋?zhàn)饔茫押禺惓５难芯恳氲綗釒ШＱ螅岢鰺釒Ш嘏c全球大氣環(huán)流和氣候變化的遙相關(guān)概念，逐步使熱帶海洋大氣相互作用的研究成為近代大氣科學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域[12-13]。Ropelewski等研究了ENSO對(duì)全球和區(qū)域尺度的降水模式影響[14]。海洋熱狀況的異常變化對(duì)我國(guó)夏季的旱澇分布，尤其對(duì)江淮流域的影響非常重要，越來(lái)越引起人們的重視。

之前的研究大多著眼于某個(gè)區(qū)域海區(qū)對(duì)夏季降水影響，發(fā)現(xiàn)海溫在不同程度上會(huì)對(duì)我國(guó)不同區(qū)域的夏季降水起到影響作用[15-19]。如北太平洋關(guān)鍵海區(qū)1、2月海溫異常偏高（低）時(shí)，江淮北區(qū)6～7月降水將偏多（少）[16]；淮河流域夏季降水與上一年8～10月北太平洋中部關(guān)鍵海區(qū)的SSTA存在持續(xù)的正相關(guān)關(guān)系[17]；淮河流域夏季降水與赤道東太平洋海溫也有著密切的關(guān)系[19-20]。眾多學(xué)者還對(duì)印度洋、大西洋等區(qū)域的海溫對(duì)江淮夏季降水做過(guò)研究[21]。當(dāng)前的研究大多數(shù)著眼于個(gè)別海區(qū)或洋流的作用，并取得了一定的成果，如江淮流域不同尺度降水異常與SSTA有不同的對(duì)應(yīng)相關(guān)區(qū)域[22]。不同區(qū)域的海溫對(duì)降水異常存在不同的影響關(guān)系[23]。然而海溫變化不僅具有全球結(jié)構(gòu)，各個(gè)海區(qū)的海溫變化既相互聯(lián)系又各有特點(diǎn)，且各個(gè)海區(qū)對(duì)我國(guó)夏季旱澇的影響也各不相同，造成江淮流域的旱澇情況也不盡相同。但以往的研究比較注重個(gè)別海區(qū)海溫異常對(duì)我國(guó)夏季降水的影響，較少?gòu)恼w上考慮全球海溫異常的影響。在對(duì)長(zhǎng)江流域夏季降水與全球海溫關(guān)系的分析中，得出全球海溫與長(zhǎng)江流域夏季降水有密切聯(lián)系，且在時(shí)滯分析上也得到了很好的結(jié)果[24]。因而整體地考慮全球海溫異常對(duì)江淮流域夏季降水的時(shí)滯和同期的影響非常必要。筆者擬通過(guò)相關(guān)分析、合成分析等方法，研究江淮流域夏季降水與全球海溫異常的時(shí)滯和同期的關(guān)系，尋求全球海溫與夏季異常降水顯著相關(guān)的關(guān)鍵季節(jié)的關(guān)鍵區(qū)域，更全面地了解不同季節(jié)關(guān)鍵區(qū)域海溫對(duì)江淮流域夏季降水異常的影響，以期找出具有預(yù)報(bào)意義的海溫關(guān)鍵區(qū)和關(guān)鍵時(shí)間段，以便在日后的工作中更好地預(yù)測(cè)江淮流域夏季降水異常，提前做好預(yù)防、防御工作，減小降水異常造成各種災(zāi)害對(duì)民眾生產(chǎn)、生活的影響。

1資料與方法

選取資料包括中國(guó)160站降水資料，覆蓋時(shí)段為1951年1月～2009年12月，共59年，708個(gè)月；NCEP/NCAR再分析資料中月平均的海溫格點(diǎn)資料，其覆蓋時(shí)段為1951年1月～2009年12月，共59年，708個(gè)月，網(wǎng)格距為2.5°×2.5°。江淮流域的范圍定義為112°～121°E、31° ～36°N，共包含中國(guó)160站中的14個(gè)站點(diǎn)。主要采用一元線(xiàn)性回歸方法研究我國(guó)1951～2009年夏季降水的總趨勢(shì)；采用相關(guān)分析的方法分析江淮流域夏季降水與全球海溫的關(guān)系；采用合成分析方法分析海溫異常年份江淮流域夏季降水距平。

2結(jié)果與分析

2.1 江淮流域夏季降水趨勢(shì)分析由圖1可見(jiàn)，江淮流域夏季降水量的年際變化非常明顯，圍繞著6 700 mm上下波動(dòng)，年際的差異也很大。整體來(lái)看，在1985年之前降水量整體是呈下降趨勢(shì)的，而1985年之后降水量整體呈上升趨勢(shì)，且1985年之后的上升趨勢(shì)較1985年之前的下降趨勢(shì)大。1985年之后降水量偏多的年份的比例也較1985年之前降水量偏多的年份高。

圖11951～2009年江淮夏季降水量及其趨勢(shì)特征2.2江淮流域夏季降水與全球海溫的時(shí)滯及同期相關(guān)分析考慮到全球不同區(qū)域、不同季節(jié)海溫對(duì)江淮流域夏季的影響可能不同。為了研究江淮流域夏季降水與全球海溫的時(shí)滯和同期的相關(guān)關(guān)系，分別用前期秋季（前一年的9、10、11月）、前期冬季（前一年的12月、同年的1和2月）、前期春季（同年的3、4、5月）和同期夏季（同年的6、7、8月）全球范圍的海溫分別與江淮流域夏季降水量求相關(guān)系數(shù)。

2.2.1 與前期秋季全球海溫的相關(guān)關(guān)系。從江淮流域夏季降水與前期秋季全球海溫的相關(guān)分析（圖2）可以看出，全球主要有3個(gè)區(qū)域的海溫通過(guò)信度為0.10和0.05的顯著性t檢驗(yàn)，這3個(gè)海區(qū)分別為西北太平洋、北大西洋和印度洋南部。以上3個(gè)海區(qū)均與江淮夏季降水呈正相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)這3個(gè)海區(qū)海溫異常偏高時(shí)，江淮流域夏季降水偏多；當(dāng)這3個(gè)海區(qū)海溫異常偏低時(shí)，江淮流域夏季降水偏少。其中印度洋南部最大正相關(guān)系數(shù)達(dá)0.4以上。西北太平洋海區(qū)通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的正相關(guān)區(qū)域范圍較小。