干旱区研究 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (11): 1966-1981.doi: 10.13866/j.azr.2025.11.02
蔡霞1(
), 宋燕2(
), 宿欣3, 牛涛4, 亢振昊5, 王倩君1
收稿日期:2025-05-22
修回日期:2025-07-07
出版日期:2025-11-15
发布日期:2025-12-13
通讯作者:
宋燕. E-mail: songyan@cma.gov.cn作者简介:蔡霞(1975-),女,高级工程师,主要从事气候变化研究、农业气象服务、气象灾害研究等工作. E-mail: caixiaqx@sina.com
基金资助:
CAI Xia1(
), SONG Yan2(
), SU Xin3, NIU Tao4, KANG Zhenhao5, WANG Qianjun1
Received:2025-05-22
Revised:2025-07-07
Published:2025-11-15
Online:2025-12-13
摘要: 基于1972—2022年逐日降水资料、ERA5高分辨率逐月再分析资料,应用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解、合成分析等方法,分析山西北部地区极端降水年际和年代际变率特征。结果表明:(1) 山西北部10个极端降水指数空间分布特征为西南部高于东北部地区,而持续湿期日数(Consecutive Wet Days,CWD)中部大于东部和西部。2010年之后山西北部旱涝交替、极端事件频发。(2) 夏季极端降水偏多年,山西北部受贝加尔湖地区异常槽区底部控制,得到源于西太平洋、日本海、南海的水汽输送,对流层上层200 hPa存在辐散异常,垂直方向存在显著的上升运动异常,造成夏季极端降水增多、强度偏强。极端降水偏少年,山西北部受贝加尔湖较强的高压脊向东南方向发展影响,北方干冷空气南下阻挡水汽输送,对流层大气动力条件也不利于产生极端降水。(3) 在年代际时间尺度上,山西北部地区呈西南部极端降水偏多、东北部偏少的空间分布特征。极端降水多雨时段(2009—2016年),山西北部存在异常的偏北气流和局地气旋环流,有冷暖空气交汇,西南部地区有强的低空辐合和显著的上升运动异常,有利于极端降水增多;少雨时段(1982—1990年)的特征则相反。
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表1
极端降水指数定义"
| 指数代号 | 指数名称 | 指数定义 | 单位 |
|---|---|---|---|
| R10 mm | 中雨以上日数 | 日降水量≥10 mm的日数 | d |
| R20 mm | 大雨以上日数 | 日降水量≥20 mm的日数 | d |
| R50 mm | 暴雨以上日数 | 日降水量≥50 mm的日数 | d |
| R95p | 强降水量 | 日降水量>95%分位值的年累计降水量 | mm |
| R99p | 极强降水量 | 日降水量>99%分位值的年累计降水量 | mm |
| CDD | 持续干期日数 | 日降水量<1 mm的最大持续日数 | d |
| CWD | 持续湿期日数 | 日降水量≥1 mm的最大持续日数 | d |
| Rx1day | 1 d最大降水量 | 每月最大1 d降水量 | mm |
| Rx5day | 5 d最大降水量 | 每月连续5 d最大降水量 | mm |
| PRCPTOT | 年总降水量 | 日降水量>1 mm的年累计降水量 | mm |
| SDII | 日降水强度 | 年降水总量与降水日数(日降水量≥1 mm)的比值 | mm·d-1 |
表4
山西北部11个极端降水指数之间以及与海拔高度的相关系数"
| 海拔高度 | SDII | PRCPTOT | Rx1day | Rx5day | R95p | R99p | R10 mm | R20 mm | R50 mm | CDD | CWD | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SDII | 0.144 | 1.000 | ||||||||||
| PRCPTOT | 0.766*** | 0.751*** | 1.000 | |||||||||
| Rx1day | 0.338** | 0.737*** | 0.715*** | 1.000 | ||||||||
| Rx5day | 0.498*** | 0.886*** | 0.768*** | 0.838*** | 1.000 | |||||||
| R95p | 0.704*** | 0.907*** | 0.788*** | 0.857*** | 0.920*** | 1.000 | ||||||
| R99p | 0.666*** | 0.800*** | 0.685*** | 0.924*** | 0.890*** | 0.909*** | 1.000 | |||||
| R10 mm | 0.775*** | 0.728*** | 0.943*** | 0.547*** | 0.649*** | 0.644*** | 0.511*** | 1.000 | ||||
| R20 mm | 0.596*** | 0.918*** | 0.880*** | 0.718*** | 0.865*** | 0.915*** | 0.747*** | 0.825*** | 1.000 | |||
| R50 mm | 0.398*** | 0.821*** | 0.696*** | 0.911*** | 0.880*** | 0.918*** | 0.981*** | 0.525*** | 0.766*** | 1.000 | ||
| CDD | -0.749*** | 0.064 | -0.083 | -0.153 | -0.046 | 0.012 | -0.109 | -0.052 | 0.043 | -0.109 | 1.000 | |
| CWD | 0.775*** | 0.299** | 0.627*** | 0.262 | 0.334** | 0.358*** | 0.261 | 0.577*** | 0.493*** | 0.258 | -0.027 | 1 |
表5
山西北部11个极端降水指数年代际多雨年时段和少雨年时段及显著性T检验"
| 指数代号 | 多雨年时段 | 显著性 T检验 | 少雨年时段 | 显著性 T检验 |
|---|---|---|---|---|
| R10 mm | 2009—2018年 | 4.140*** | 1995—2008年 | -2.789*** |
| R20 mm | 1981—1990年 | -2.967*** | ||
| 2008—2018年 | 3.107*** | 1999—2007年 | -2.156** | |
| R50 mm | 1991—1995年 | 2.829*** | 1978—1990年 | -2.703*** |
| 2008—2016年 | 2.560** | 1996—2007年 | -1.708* | |
| R95p | 1977—1980年 | 1.880* | 1981—1990年 | -3.538*** |
| 2013—2018年 | 3.045*** | 2000—2007年 | -2.101** | |
| R99p | 1976—1980年 | 2.077** | 1981—1990年 | -3.483*** |
| 1991—1995年 | 2.399** | 2000—2007年 | -2.494** | |
| 2013—2016年 | 1.731* | |||
| Rx1day | 1976—1980年 | 2.205** | 1981—2005年 | -3.338*** |
| 2006—2016年 | 3.626*** | |||
| Rx5day | 1977—1981年 | 2.634** | 1982—1991年 | -3.364*** |
| 2012—2018年 | 2.850*** | |||
| SDII | 1991—1999年 | 2.334** | 1976—1990年 | -3.221*** |
| 2013—2018年 | 3.714*** | 2000—2007年 | -1.735* | |
| PRCPTOT | 1982—1990年 | -1.999* | ||
| 2009—2018年 | 3.932*** | 1995—2008年 | -2.924*** | |
| CWD | 1976—1982年 | 2.933*** | 1995—2005年 | -4.230*** |
| CDD | 1992—2000年 | 2.367** | 1986—1991年 | -2.350** |
| 2008—2018年 | 2.085** | 2001—2007年 | -3.556*** |
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