华南地区汛期极端降水的概率分布特征

料 , 采用 L e Page 检验、 广义极值 分布等统计诊断方法 , 研究了 华南地区近 46 a 前汛期 ( 4 ! 6 月 ) 和后汛期 ( 7 ! 9 月 ) 极端 降水 的时空变化及概率分布特征。并讨论了南半球澳大利亚高压和马斯克林高压强 度指数与 华南汛期暴 雨日数间 年代际变化 的 关系。结果表明 : ( 1) 1992 年华南地区降水发生了由减少趋势到增多 趋势的突变 , 降 水趋势 发生突变 后前汛 期极端 降水量 和 日极端降水强度有所下降 , 而后汛期则是显著 增强。( 2) 华南汛期年平均日最大降水量、 50 a 一遇日最大降水量极值和暴雨日 数的空间分布特征相似 , 即前汛期的空间分布自南向北 呈现 低 ! 高 ! 低 的分布趋势 , 后汛期呈现由沿海到 内陆的 高 ! 低 的分布趋势。 ( 3) 1992 年发生突变后 , 前、 后汛期年平均日最大降 水量和年 平均暴雨 日数显 著增加和 减少的 空间分 布基本 一 致。( 4) 就年代际变化而言 , 南半球澳大 利亚高压和马斯 克林高 压的强度 变化是 华南汛 期降水 异常的 重要气 候背景 , 即当 两 高压处在同时增强时期时 , 华南前汛期极端降 水处于偏少阶段 , 后汛期则处于偏多阶段。 关键词 华南地区 , 极端降水 , 概率分布 , 澳大利亚高压 , 马斯克林高压 中图法分类号 P468 P 467
张
婷等 : 华南Hale Waihona Puke Baidu区汛期极端 降水的概率分布特征
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引
言
研究华南地区近 46 年前、 后汛期极端降水量、 日最 大降水量极值、 暴雨日数等变量的时空概率分布特 征。并在此基础上分析南半球环流系统与华南汛期 极端降水年代际变化的关系。
华南地区位于欧亚大陆的东南边缘 , 季风气候 极为显著( 鹿世瑾 , 1990) 。由于季风进退和强度的 年际差异, 使得华南地区的降水变率很大。华南地 区年降水量分布呈双峰型 , 峰值分别出现在 4 ! 6 月 和 7 ! 9 月 , 称为前汛期和后汛期( 何有海等, 1998) , 这两个汛期的降水量占全年总降水量的 70% 以上。 华南地区又是中国发生雨涝最严重的地区之一 , 其 中 1959 、 1962、 1968、 1973、 1994、 1997 年等夏季华南 地区出现了范围较大的严重洪涝( 史学丽等, 2000) 。 20 世纪 90 年代末以来 , 华南地区又接连遭 受持续 性的干旱。关于华南汛期降水的变化规律及成因研 究已有许多成果。吴尚森等 ( 1990, 1992) 发现华南 前、 后汛期降水均存在准 3 年的振荡周期, 夏季西太 平洋副热带高压轴线南北位置和脊点西伸位置的年 际变 化 与华 南 后 汛期 降 水有 密 切 关系。何 有 海 ( 1998) 的研究指出 , 华南后汛期降水存在明显的年 际变化, 且地区间差异明显, 后汛期降水异常与热带 西太平洋的海水温度、 南海地区大气的对流活动以 及登陆中国东南沿海地区的热带气旋的频数有关。 极端强降水的频率和强度的变化 , 直接导致洪 涝灾害的发生。对于极端降水事件的研究引起越来 越多学者的关注。钱维宏等( 2007) 研究表明: 在全 球变暖的背景下中国的微量雨日普遍减少, 大暴雨 事件增多。翟盘茂等 ( 1999, 2007) 的研究表明 , 降水 日数除西北地区外其他大部分地区显著减小, 平均 降水强度普遍趋于增加; 中国的降水极值变化还反 映出明显的区域性特点, 极端降水与降水量变化之 间的关系很密切。蔡敏等 ( 2007) 认为, 近 50 年来中 国东部极端降水趋势虽无明显变化 , 但其时空差异 较大。苏布达等 ( 2006, 2007) 的分析表明 45 年来长 江流域极端强降水量、 降水强度与日数在中下游地 区呈现显著的增加趋势, 极端强降水日数显著增加 和减少的空间分布与极端强降 水的空间分布 相一 致。谢志清等( 2005) 分析了长江三角洲的极端降水 特征, 张永领等 ( 2003) 则研究了黄淮地区降水极值 特征的几种型式。 然而 , 对于华南地区极端降水尤其是汛期极端 降水 的研 究还 不多 见。因 此, 本文利 用华 南地 区 1960 ! 2005 年 71 个测站的逐日降水量资料 , 借助 于 Le Page 检验和广义极值分布等统计诊断方法 ,
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资料和分析方法
2. 1 资 料 本文所使用的降水资料是国家气象信息中心提 供的 华 南 地 区 4 个 省 ( 广 东、 广 西、 福 建、 海 南) 1960 ! 2005 年 71 个测站 ( 图 1) 的逐日降水量资料。 利用逐日降水量资料统计计算出以下序列 : ( 1) 1960 ! 2005 年华南地区 71 个测站平均的 逐年降水量 ; ( 2) 1960 ! 2005 年各 测 站 逐年 前 汛 期 ( 4 ! 6 月 ) 和后汛期 ( 7 ! 9 月) 的降水总量 ; ( 3) 1960 ! 2005 年各 测 站 逐年 前 汛 期 ( 4 ! 6 月 ) 和后汛期 ( 7 ! 9 月) 的日最大降水量 ; ( 4) 由于华南地区降水强度一般较大, 泄洪条 件一般较好 , 因此 , 24 h 降水量 ∀80 mm 才称为暴 雨( 寿绍文等 , 2002) , 所以统计出 1960 ! 2005 年各 测站逐年前汛期和后汛期逐日降 水量 ∀80 mm 的 日数, 统称为暴雨日数。
资助课题 : 灾害天气国家重点实验室科研业务基金和公益性行业 ( 气象 ) 科研专项 东亚副热带季风变异及其对我国旱涝影响机理 项 目 ( G YHY 200706005) 。 作者简介 : 张婷 , 主要从事气候诊断研究。 通讯作者 : 魏凤英 , 主要从事气候研究。 w eify@ cams. cma. gov. cn
0577 6619/ 2009/ 67( 3) 0442 51 A cta Meteor ologica Sinica
气象学报
华南地区汛期极端降水的概率分布特征
张 婷 魏凤英
WEI Fengying ZHA NG T ing 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室 , 北京 , 100081 S tate Labor ator y of Sever e Weather , Chinese A cademy of M eteorological Sciences, Beij ing 100081, China 2008 06 02 收稿 , 2008 09 11 改回 . Zhang Ting, Wei Fengying. 2009. Probability distribution of precipitation extremes during raining seasons in South China. Acta Meteorologica Sinica, 67 ( 3 ) : 442- 451 Abstract Based on the daily pr ecipitat ion data at 71 stat ions in South China and the NCEP/ N CAR reanalysis mo nthly mean SLP ( Sea L evel Pressure) data in the Southern Hemispher e during 1960- 2005, the probabilit y distr ibut ion of precipitation ex tremes dur ing the r ainy seasons ( A pril June and July September) in South China was investigated by using statistical methods, such as the L e Page test and the G EV ( General Extreme V alue) analysis, T he influences of the Australian Hig h and the M ascar ene High in the souther n Hemispher e on the heavy precipitation days of the south china were also examined. T he r esults show that an abrupt change of precipitation trend in South China occur red around 1992, from a descendent trend to an ascending trend. A fter the abrupt change, precipitation ex tremes and t he daily max imum precipitation both weakened r educed in t he first r ainy season ( April June) but signifi cantly enhanced in t he second rainy season ( July September) . T he spatial distribution of precipitation extr emes in ever y fifty years ex hibited a similar patt ern to that of the daily max imum pr ecipitation and the heavy pr ecipitat ion days, i. e, in the first rainy season it show ed negative positive negative fr om south to north and in the second r ainy season it became positiv e negative . After 1992, the spatial distribution of the daily maximum precipitation variation were agreed wit h that o f the heavy precipitation days. O n the inter decadal time scale, when the A ustralian High and the M ascarene H igh w ere strong er , precipitatio n extremes would be less than nor mal in the first rainy season and more than normal in the second rainy season. Key words South China, Precipitation extremes, P robability distribution, A ustralian High, M ascarene High 摘 要 利用 1960 ! 2005 年华南地区 71 个测站 的逐 日降 水量资 料和 NCEP/ N CA R 南 半球 月平 均海平 面气 压场再 分析 资
图 1 华南地区站点分布 F ig. 1 Distribution of t he 71 stations in South China
另外 , 本文还使用了 NCEP/ NCAR 1960 ! 2005 年南半 球月 平均 海平 面气 压 ( Sea Level Pressure, SLP ) 场再分析资料 , 分辨率为 2. 5# ∃ 2. 5#。据此计 算澳大利亚高压和马斯克林高压的强度指数。 2. 2 分析方法 2. 2. 1 Le Page 检验法 本文在检测年降水量气候突变时使用 Le P age 检验法 ( 魏凤英, 2007) 。L e Page 是一种无分布双样