1983—2012年华南中部可降水量变化特征分析
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摘要 本文利用NCEP/NCAR逐月可降水量的再分析资料，选取1983年1月至2012年12月共360个时次的数据，分析华南中部可降水量的变化趋势。结果表明，近30年内华南中部的可降水量总体呈下降趋势;季节性变化明显，可降水量值呈夏高冬低趋势。
关键词 可降水量;变化特征;华南中部;1983—2012年
中图分类号 P333.1 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）02-0182-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
Abstract Based on the NCEP/NCAR monthly precipitable water reanalysis data，360 times data were selected from January 1983 to December 2012，the change tendency of precipitable water was analyzed.The results showed that in the past 30 years，the total amount of precipitable water in central South China has shown a downward trend;seasonal changes were obvious，and the value of precipitable water was high in summer and low in winter.
Key words precipitable water;variation characteristic;central South China;1983-2012
李国翠等[1]对华北地区水汽总量进行了分析，发现其总体表现为从北向南依次递增趋势;在季节分布上，水汽总量在冬季最小，夏季最大，月变化曲线呈正态分布。杨保东等[2]对河北的大气水汽含量进行了研究，得出河北大气水汽含量下降趋势明显，且阶段性变化显著;四季均呈下降趋势，春、夏两季尤为显著。曹丽青等[3]认为华北地区大氣中的水汽含量夏多冬少;大气中的水汽含量自20世纪50年代末开始下降直至80年代中期，且大气水汽含量高值期出现在20世纪40年代末至70年代中期，低值期出现在70年代中期至21世纪初期。很多国家的气象工作者为了确认NCEP/NCAR月平均再分析资料的可信度和质量问题，在不同地区从不同角度通过不同方法对不同的参变量进行了分析和比较，对资料的可信度予以检验和评价[4-16]。魏凤英等[17]用图像识别原理比较分析了由客观技术得到的格点资料与不规则的测站资料，指出格点值与站点观测值即使离得很近也不能视为等同，且二者之间的误差主要体现在异常值上。本文以NCEP/NCAR的逐月可降水量（整层气柱）资料为基础，分析1983—2012年可降水量的时间变化趋势，以期为华南中部地区气象研究提供参考。
1 资料与方法
1.1 数据来源
本文所采用的资料是美国国家环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）的NCEP/NCAR全球范围2.5°×2.5°的逐月可降水量（整层气柱）资料。全球共有144×73个格点，每隔2.5°有1个值（即分析系统模式的分辨率为2.5°×2.5°）。本文选取的格点范围在东经112°30′～115°00′，北纬22°30′～25°00′，即华南中部，资料由美国国家环境预报中心网站下载得到。
1.2 研究区气候
华南中部研究区在东经112°30′～115°00′，北纬22°30′～25°00′（图1），这一区域属亚热带季风气候，位于南岭以南，丘陵广布。该气候区域近30年全年温度在0 ℃以上，冬季平均温度为12.6 ℃，夏季平均气温为25.5 ℃。
1.3 计算方法
本文选用1983年1月至2012年12月共30年360个时次的逐月可降水量（整层气柱）资料。资料处理上，按照气候学上常用的方法进行季节划分，即春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12月至翌年2月，对可降水量资料进行年平均、季节平均，形成相应的资料序列，采用线性趋势来分析年际变化趋势和季节变化趋势，并通过Mann-Kendall突变检验确定可降水量是否发生突变。
2 结果与分析
2.1 华南中部可降水量的年际变化趋势
1983—2012年华南中部年平均可降水量随时间的变化趋势见图2。可以看出，近30年华南中部年平均可降水量总体上呈下降的趋势，下降率为0.951 mm/10 a，可降水量的变化范围在33.9～39.9 mm之间。1983—1987年可降水量值波动上升，1987—1992年下降，1992年开始再次缓慢上升，1998年上升到最大值39.9 mm，1998—2008年期间可降水量在平均值上下波动下降，2008年降到最低值33.9 mm。可降水量的较低值点出现在2004年、2007年、2008年、2009年和2011年，这5年的年平均可降水量均<35.0 mm。 2.2 华南中部可降水量的季节性变化
1983—2012年华南中部年平均可降水量四季变化趋势见图3。可以看出，春季年平均可降水量呈明显的下降趋势，下降率为1.47 mm/10 a。1983—1988年期间年平均可降水量波动上升，在1988年出现最高值41.6 mm，1988—1996年期间波动下降，在1996年达到1个较低值，36.8 mm。此后年平均可降水量再次上升，1999—2011年不断波动下降，最低值32.6 mm出现在2011年，然后继续上升。在1983—1992年这10年间有9年的值高于30年平均值，1993—2002年这10年里有7年的值高于30年平均值，而在2003—2012年这10年里只有3年的值高于30年平均值，说明近30年间春季年平均可降水量稳定下降。
夏季年平均可降水量的变化呈减少趋势，下降率为0.633 mm/10 a，可降水量的变化范围在46.7～53.7 mm之间，最低值出现在2008年，最高值出现在1997年。1983—1985年夏季年平均可降水量呈上升趋势，1985—1992年可降水量波动下降，1992—1997年再次上升，在1997年达到最高值，1997—2008年这一阶段是可降水量下降最明显的阶段，2008年之后可降水量的值又开始有所增加。
秋季年平均可降水量呈下降趋势，变化率为-0.9 mm/10 a，1987年为近30年秋季年平均可降水量值最大的一年，为43.2 mm，1987—1992年下降趋势最为明显，此后在30年平均值的上下做小幅度浮动，2004年出现最小值，为31.4 mm，其他较小值出现在1992年和2007年。
冬季年平均可降水量总体上也呈现出减少的趋势，下降率为0.676 mm/10 a，最大值是27.1 mm，出现在1997年，最小值是18.0 mm，出现在2008年。1983—1992年间距平为正的年份多于距平为负的年份，1993—2002年这10年间正距平值偏多，大部分年份的可降水量值比较高，2003—2012年这10年负距平值偏多，可降水量值普遍较低。
华南中部年平均可降水量在四季均呈下降趋势，季节变化明显，夏季可降水量高，冬季可降水量低。近30年的下降率春季最高，为1.47 mm/10 a，其他三季均 <0.9 mm/10 a，四季下降率依次为春季>秋季>冬季>夏季。
1983—2012年这30年四季平均大气可降水量与年平均大气可降水量的比例关系见图4。可以看出，华南中部春、夏、秋、冬季平均大气可降水量分别占全年的26.1%、33.9%、25.0%、15.1%，其中夏季可降水量所占全年比例最大，冬季最少，春季可降水量与秋季可降水量相差不多，只比秋季可降水量高约1个百分点。
图5为1983—2012年近30年华南中部各月平均大气可降水量的情况。可以看出，6月可降水量值最高，为51.6 mm，8月次之，为50.0 mm;1月可降水量值最低，為20.9 mm，12月比1月略高，为21.0 mm。
2.3 整层气柱可降水量的趋势突变检验
1983—2012年华南中部整层气柱可降水量的M-K突变检验见图6。从图中可以看出，自21世纪以来华南中部大气可降水量呈明显下降趋势，2009—2012年期间下降趋势超过α=0.05的显著性水平临界值，表明这段时间华南中部大气可降水量的下降趋势十分显著。根据UF和UB 2条曲线的交叉点可以确定，2009—2012年华南中部大气可降水量的下降是一种突变现象，这种突变现象具体是从2002年开始的[18-20]。
3 结论
（1）近30年华南中部年平均可降水量总体呈下降的趋势，下降率为0.951 mm/10 a。
（2）年平均可降水量在四季均呈下降趋势，季节变化明显，夏季可降水量高，冬季可降水量低。近30年的下降率春季最高，为1.47 mm/10 a，其他三季均小于0.9 mm/10 a，四季下降率从大到小依次为春季>秋季>冬季>夏季。可降水量的值与地面水汽压一样，最高值在7月出现，最低值在1月出现。
（3）通过Mann-Kendall趋势突变检验分析，发现华南中部大气可降水量在2008—2012年的下降趋势十分显著，这是一种突变现象，且这种突变现象具体是从2002年开始的。
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