任永建,宋連春,肖鶯

?

1880
—2010年中國(guó)東部夏季降水年代際變化特征

任永建①②③*,宋連春②,肖鶯③

① 南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210044;

② 中國(guó)氣象局 國(guó)家氣候中心,北京 100081;

③ 武漢區(qū)域氣候中心,湖北 武漢 430074

2016-01-01收稿，2016-01-28接受

湖北省氣象局重點(diǎn)項(xiàng)目(2015Z03);國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41405077)

摘要利用1880—2010年中國(guó)東部66站夏季降水?dāng)?shù)據(jù),開展夏季長(zhǎng)序列降水的年代際變化特征研究。結(jié)果表明,中國(guó)東部夏季降水年代際變化特征顯著,華北、江淮和華南地區(qū)存在明顯的差異。經(jīng)驗(yàn)正交分解結(jié)果表明,偶極型(“-+”和“+-”)和三極型(“+-+”和“-+-”)分布是中國(guó)東部夏季的兩種主要降水模態(tài)。夏季500 hPa高度場(chǎng)年代際分量與同期太平洋SST典型相關(guān)分析(BP-CCA)得出,太平洋年代際振蕩(PDO,Pacific Decadal Oscillation)正位相可以激發(fā)出負(fù)的PJ型遙相關(guān)波列,導(dǎo)致長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多,華北降水偏少;反之亦然。同時(shí),通過(guò)滑動(dòng)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),中國(guó)東部不同區(qū)域的夏季降水對(duì)PDO不同位相的響應(yīng)特征存在差異。

關(guān)鍵詞

年代際變化

夏季降水

中國(guó)東部

太平洋年代際

振蕩

從20世紀(jì)90年代中期起,年代際氣候變化已成為國(guó)際氣候?qū)W研究的熱門問(wèn)題之一,也是氣候變化和可預(yù)測(cè)性研究計(jì)劃(CLIVAR)的重要研究?jī)?nèi)容之一。中國(guó)處于東亞季風(fēng)區(qū),由于受到季風(fēng)的影響,氣候的年代際變化與全球的年代際變化有不同之處,降水比氣溫有更明顯的年代際變化。

全球陸地絕大多數(shù)格點(diǎn)的年降水量在20世紀(jì)70—80年代發(fā)生了一次年代際趨勢(shì)轉(zhuǎn)折(施曉輝和徐祥德,2008)。研究表明,我國(guó)夏季降水有明顯的年代際變化。1965年前后發(fā)生了一次氣候躍變,此后華北地區(qū)夏季降水明顯減少(黃榮輝等,1999)。1976年前后發(fā)生了一次明顯的氣候躍變(周連童和黃榮輝,2003)。20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)了一次明顯的年代際氣候轉(zhuǎn)型,伴隨著這次年代際轉(zhuǎn)型,80年代末以后中國(guó)東部南方地區(qū)降水明顯增多(張人禾等,2008)。在20世紀(jì)90年代末,中國(guó)東部夏季降水發(fā)生了年代際突變,在1999—2010年期間降水異常從以往的經(jīng)向三極子分布變成了經(jīng)向偶極子分布,形成了“南澇北旱”(除長(zhǎng)江沿岸地區(qū))的特征(Huang et al.,2013;孫照渤等,2016)。最近一百多年來(lái)長(zhǎng)江中下游共發(fā)生了5次年代際尺度的躍變,華北以及華南的降水均發(fā)生了4次年代際尺度的躍變,各區(qū)降水同時(shí)在20世紀(jì)20年代初期、40年代中期、60年代中期以及70年代中期發(fā)生躍變(呂俊梅等,2009)。

熱帶海洋變暖是20世紀(jì)70年代末東亞夏季風(fēng)年代際減弱的主要因素,這與太平洋年代際振蕩(PDO,Pacific Decadal Oscillation)的位相轉(zhuǎn)變有關(guān)(陳紅和薛峰,2013)。而中國(guó)東部夏季降水型及東亞夏季風(fēng)環(huán)流年代際變化趨勢(shì)與大氣外強(qiáng)迫因子PDO關(guān)系密切(朱益民和楊修群,2003;張慶云等,2007)。PDO能夠在對(duì)流層低層激發(fā)出與年代際東亞夏季風(fēng)環(huán)流較為相似的大氣環(huán)流異常特征,最終導(dǎo)致東亞夏季風(fēng)降水發(fā)生年代際變化(唐民和呂俊梅,2007)。PDO是華北降水年代際異常的可能原因之一(楊修群等,2005;Ma,2007)。美國(guó)西部和中部地區(qū)年代際變化在很大程度上也受到太平洋年代際振蕩的影響(Liu,2013)。這些研究結(jié)果充分說(shuō)明了PDO對(duì)氣候的重大影響(李崇銀等,2002)。

上述這些研究對(duì)開展中國(guó)東部夏季降水年代際變化及相關(guān)研究奠定了科學(xué)基礎(chǔ),在本文的研究中,擬采用1880—2010年長(zhǎng)時(shí)間序列的東部夏季降水開展變化特征研究,揭示東部夏季降水的主要分布模態(tài);結(jié)合1900—2010年夏季PDO指數(shù),簡(jiǎn)要分析東部夏季降水對(duì)PDO不同位相的響應(yīng)特征并對(duì)可能的物理機(jī)制進(jìn)行探討。通過(guò)本文的研究,可以提高對(duì)中國(guó)東部夏季降水的變化特征尤其是年代際特征的認(rèn)識(shí),為改進(jìn)中國(guó)東部夏季降水預(yù)報(bào)的能力提供幫助。

1　資料和方法

本文使用的降水資料包括兩部分,1880—1950年?yáng)|部(105～122°E)66站降水資料來(lái)源于王紹武等(2000)整編的降水資料,1951—2010年的數(shù)據(jù)選自國(guó)家氣候中心160站月降水資料。PDO的數(shù)據(jù)主要來(lái)自http://jisao.washington.edu/pdo/PDO.latest,時(shí)段為1900—2010年逐月資料。再分析數(shù)據(jù)選用1961—2010年逐月的NCEP/NCAR的500 hPa高度場(chǎng),分辨率為2.5°×2.5°。

為了解析東部夏季降水所對(duì)應(yīng)氣候場(chǎng)在空間分布上的差異,對(duì)近130 a夏季降水進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)。還使用了常規(guī)的合成分析、t顯著性檢驗(yàn)以及滑動(dòng)相關(guān)分析。為分析年代際特征,采用傅立葉時(shí)間尺度濾波處理(10 a濾波)。文中出現(xiàn)的距平表示實(shí)際值與氣候態(tài)均值之差,這里采用1981—2010年氣候平均作為氣候態(tài)均值。中國(guó)東部劃分為:華北地區(qū)(35～40°N)、江淮流域(30～35°N)及華南地區(qū)(20～30°N)。

為了揭示海溫SST與500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)年代際分量之間的關(guān)系,還采用了典型相關(guān)分析的方法(BP-CCA)。BP-CCA可以很好地揭示大尺度環(huán)流與溫度、降水的內(nèi)在聯(lián)系,并且物理意義清晰(賈小龍等,2010)。BP-CCA方法是在對(duì)兩個(gè)場(chǎng)做主成分分析的基礎(chǔ)上的CCA,即先對(duì)兩個(gè)場(chǎng)做經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF),截取前幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的主成分,然后進(jìn)入CCA步驟。這樣截取了兩個(gè)場(chǎng)的主要大尺度時(shí)空變化信息,濾去了小尺度振動(dòng)和噪音的干擾,減少了資料中不必要的“噪音”部分,同時(shí)也降低了維數(shù),減少了計(jì)算量。BP-CCA方法的詳細(xì)介紹可參見魏鳳英(2007)。

2　東部夏季降水年代際變化特征

華北地區(qū)在1880—1910年代、1940年代中期—1970年代降水偏多,1920—1940年代初、1980—2000年代降水偏少(圖1a);江淮流域在1880年代、1900—1910年代以及1980年代中期—2000年代降水偏多,1890—1900年代初、1920—1980年代降水持續(xù)偏少(圖1b)。華南地區(qū)在1890—1900年代、1950—1960年代初以及1970年代后期—1990年代中期降水偏少,其他年代降水偏多(圖1c)。根據(jù)突變檢驗(yàn)的結(jié)果(圖略),華北分別在1920年代初、1940年代末和1970年代末發(fā)生3次突變,江淮地區(qū)分別在1920年代初、1940年左右、1950年代末以及1970年代末共發(fā)生4次突變,江南地區(qū)分別在1900年代末、1940年代末以及1970年代初?？梢?東部不同區(qū)域夏季降水發(fā)生轉(zhuǎn)變的時(shí)間并不一致。Ding et al.(2008)指出東亞夏季風(fēng)在1960年代中期、1970年代末或1980年代初、1992—1993年發(fā)生突變。而中國(guó)東部不同區(qū)域夏季降水的年代際變化與東亞夏季風(fēng)的變化又存在一定的差異,原因可能是東部不同地區(qū)降水型對(duì)東亞和西太平環(huán)流變化的響應(yīng)與轉(zhuǎn)型并不同步(黃榮輝等,2011)。

圖1　1880—2010年華北地區(qū)(a)、江淮流域(b)和華南地區(qū)(c)夏季降水距平的逐年變化(虛線是低頻濾波曲線)Fig.1　Annual variation of summer precipitation in (a)North China,(b)the Yangtze and Huaihe river basin,and (c)South China,during 1880—2010(dashed line is the low-frequency filtering line)

圖2給出了1880—2010年華北、江淮和華南降水距平逐年代變化?？梢园l(fā)現(xiàn),1880、1910及1980年代,華北、江淮和華南降水存在同步變化;1890—1900、1920、1940—1950、1990—2000年代,華北和華南降水均表現(xiàn)為相反的變化。華北地區(qū)1880、1910—1940、1960—1970及1990—2000年代降水偏多,1890—1900、1950及1980年代降水偏少;江淮流域1920—1980年代連續(xù)出現(xiàn)降水偏少;華南地區(qū)除1920和1940年代以外,1880—1970年代降水均偏多,1980—2000年代轉(zhuǎn)為降水偏少。

圖2　1880—2010年華北、江淮和華南降水距平逐年代變化Fig.2　Decadal variation of summer precipitation in (a)North China,(b)the Yangtze and Huaihe river basin,and (c)South China,during 1880—2010

圖3　1880—2010年中國(guó)東部夏季降水年代際分量EOF分析第1(a)、第2(b)、第3(c)和第4(d)模態(tài)的空間分布Fig.3　Summer precipitation spatial distribution of (a)EOF1,(b)EOF2,(c)EOF3, and (d)EOF4,in eastern China,1880—2010

圖4　1880—2010年中國(guó)東部夏季降水年代際分量EOF分析第1(a)、第2(b)、第3(c)和第4(d)的時(shí)間系數(shù)Fig.4　Summer precipitation time coefficients of (a)EOF1,(b)EOF2,(c)EOF3,and (d)EOF4,in eastern China,1880—2010

為獲取年代際變化特征,對(duì)中國(guó)東部1880—2010年夏季降水進(jìn)行年代際時(shí)間尺度的濾波處理,進(jìn)行EOF分解,獲取年代際變化的時(shí)空特征(圖3—圖4)。由第一特征向量的空間分布(圖3a,方差貢獻(xiàn)為28.7%)可以發(fā)現(xiàn),中國(guó)東部夏季降水年代際分量從北向南呈“-+”的分布,30°N以北的大部北方地區(qū)夏季降水的年代際變化與長(zhǎng)江以南地區(qū)的變化相反,即“南澇北旱”的空間結(jié)構(gòu)。從第一特征向量的時(shí)間系數(shù)變化(圖4a)可見,1910年代初和1990年代初出現(xiàn)顯著“負(fù)轉(zhuǎn)正”的轉(zhuǎn)折,1940年代末則表現(xiàn)為“正轉(zhuǎn)負(fù)”的轉(zhuǎn)折;EOF1時(shí)間系數(shù)曲線所揭示的變化特征與華南地區(qū)年代際降水變化比較一致(圖1c)。Ding et al.(2008)指出1992年中國(guó)東部夏季降水轉(zhuǎn)型特征顯著,長(zhǎng)江以南地區(qū)夏季降水在20世紀(jì)90年代之前“偏少”,90年代以后轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌唷?這次轉(zhuǎn)型與1990年代出現(xiàn)顯著的轉(zhuǎn)折對(duì)應(yīng)。

第二特征向量的空間分布(圖3b,方差貢獻(xiàn)為18.2%)可見,與EOF1揭示的空間特征正好相反,中國(guó)東部夏季降水年代際分量從北向南呈“+-”的分布,即“南旱北澇”的空間結(jié)構(gòu)。從EOF2時(shí)間系數(shù)(圖4b)可見,1930年代初發(fā)生了一次顯著“正轉(zhuǎn)負(fù)”的轉(zhuǎn)折。第三特征向量(圖3c,方差貢獻(xiàn)為15.1%)可見,從北向南呈“+-+”分布,華北和華南南部地區(qū)為正距平,江淮和華南北部地區(qū)為負(fù)距平。從EOF3時(shí)間系數(shù)曲線(圖4c)可以看出,1920年代初發(fā)生顯著“負(fù)轉(zhuǎn)正”的轉(zhuǎn)折,在70年代末出現(xiàn)“正轉(zhuǎn)負(fù)”的轉(zhuǎn)折。EOF4的空間特征(圖3d,方差貢獻(xiàn)為9.4%)與EOF3正好相反,為“-+-”空間分布,華北和江淮北部、華南南部為負(fù)距平,江淮南部和華南北部為正距平。1900年代初、1970年代末表現(xiàn)為明顯的“負(fù)轉(zhuǎn)正”轉(zhuǎn)折,1940年代末、1990年代末為明顯的“正轉(zhuǎn)負(fù)”轉(zhuǎn)折(圖4d)。

可見,偶極型和三極型降水是中國(guó)東部夏季產(chǎn)生的兩種主要降水模態(tài)(丁一匯等,2013)。顧薇等(2005)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)周期的年代際變化能較好地體現(xiàn)出“南澇北旱”和“北澇南旱”兩種形勢(shì),表明我國(guó)東部夏季降水存在更長(zhǎng)時(shí)間尺度的準(zhǔn)周期變化,主要受到1960—1980年年代際振蕩的影響。

圖5　1900—2010年夏季PDO指數(shù)的逐年演變曲線(虛線為低頻濾波曲線)Fig.5　Annual variation of summer PDO index for 1880—2010(dashed line is the low-frequency filtering line)

3　不同年代際夏季海溫的特征

圖5給出了1900—2010年夏季PDO指數(shù)的逐年演變曲線,可以看出,PDO指數(shù)的年代際變化特征非常顯著。1920年代中期到1940年代中期,PDO表現(xiàn)為明顯的正位相,1940年代后期到1970年代后期為負(fù)位相,1980年代到2000年代中期PDO則又表現(xiàn)為正位相。根據(jù)低頻濾波的結(jié)果,選取1929—1944年為PDO正位相年,1945—1977年為PDO負(fù)位相年,1978—2005年為正位相年。

圖6給出了PDO不同位相降水距平的空間分布情況。圖6a表明,在1929—1944年的PDO正位相期間,中國(guó)東部總體自北向南呈現(xiàn)“-+”偶極分布,華南南部表現(xiàn)為正距平,主雨帶位于華南南部,江淮流域和華南北部表現(xiàn)為負(fù)距平,負(fù)距平大值區(qū)出現(xiàn)在長(zhǎng)江中下游流域。在1945—1977年的PDO負(fù)位相期間,中國(guó)東部則表現(xiàn)為“+-+”的經(jīng)向分布,主雨帶位置華北和華南南部,江淮南部和華南北部為負(fù)距平(圖6b)。1978—2005年P(guān)DO正位相時(shí),空間結(jié)構(gòu)上為“-+”分布,降水分布與之前一次的正位相時(shí)存在顯著的差異,中國(guó)東部主雨帶位于江淮地區(qū),華北東部和華南東部為負(fù)距平(圖6c)。可見,主雨帶的位置不僅受PDO的影響,同時(shí)與西太平洋副熱帶高壓、東亞遙相關(guān)以及東亞阻塞高壓等環(huán)流系統(tǒng)異常有關(guān)(趙振國(guó)等,2008)。

圖6　PDO不同位相降水距平分布　　a.1929—1944;b.1945—1977;c.1978—2005Fig.6　Precipitation anomaly in different PDO phases:(a)1929—1944;(b)1945—1977;(c)1978—2005

圖7　1929—1944年(a)、1945—1977年(b)、1978—2005年(c)中國(guó)夏季降水與PDO指數(shù)與的空間相關(guān)(陰影區(qū)表示通過(guò)0.1信度的顯著性檢驗(yàn))Fig.7　Spatial correlation distribution of the PDO index and summer precipitation in eastern China during (a)1929—1944,(b)1945—1977,and (c)1978—2005(shaded areas are statistically significant at the 90% confidence level)

為了描述中國(guó)夏季降水與熱帶太平洋之間的關(guān)系,計(jì)算了不同位相期間PDO指數(shù)與夏季降水之間的關(guān)系。可以看出(圖7a),PDO指數(shù)與華北中部、華南大部存在顯著的正相關(guān),而與江淮流域大部存在負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)均通過(guò)0.1信度的顯著性檢驗(yàn);表明1929—1944年P(guān)DO為正位相時(shí),華北中部、華南大部降水偏多,而江淮流域大部降水偏少。1945—1977年P(guān)DO負(fù)位相期間,PDO指數(shù)與東部大部地區(qū)存在正相關(guān),但均不顯著,僅華北東部、華南西部和南部的部分地區(qū)的負(fù)相關(guān)通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。1978—2005年P(guān)DO正位相期間,PDO指數(shù)與華南大部、江淮北部、華北南部地區(qū)的夏季降水存在顯著的負(fù)相關(guān),與江淮南部、華南北部、華北西部的夏季降水存在正相關(guān);表明1978—2005年P(guān)DO表現(xiàn)為暖位相時(shí),華南大部、江淮北部、華北南部地區(qū)的夏季降水偏少,江淮南部、華南北部、華北西部的夏季降水偏多。

圖8　1900—2010年P(guān)DO指數(shù)與東部夏季降水的25 a滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)曲線Fig.8　Moving correlation coefficient of the PDO index and summer precipitation in eastern China during 1900—2010

圖8給出了1900—2010年夏季PDO指數(shù)與東部降水的25 a滑動(dòng)相關(guān)曲線?？梢钥闯?在不同時(shí)段,東部夏季降水對(duì)PDO的響應(yīng)存在一定的差異。PDO指數(shù)與華北夏季降水在1920年以前為正相關(guān),1920—1960年間為負(fù)相關(guān),1965—1985年左右為負(fù)相關(guān),1985—2000年為正相關(guān);僅當(dāng)1924—1956年、1968—1982年、1986—2000年這段時(shí)間內(nèi)是通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的。PDO指數(shù)與江淮夏季降水在1910—1924年、1966—1992年為正相關(guān),1924—1964年為負(fù)相關(guān);僅當(dāng)1910—1920年、1926—1950年、1968—1990年期間可以通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。PDO指數(shù)與華南夏季降水在1910—1932年為負(fù)相關(guān),1932—1960年為正相關(guān),1960—2000年為負(fù)相關(guān);僅當(dāng)1940—1958年、1962—2000年期間通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。通過(guò)滑動(dòng)相關(guān)分析進(jìn)一步表明,東部不同區(qū)域夏季降水在PDO不同時(shí)段的響應(yīng)特征存在顯著差異。

4　可能的影響機(jī)制

為了揭示PDO影響中國(guó)東部夏季年代際降水的物理機(jī)制,首先對(duì)夏季500 hPa高度場(chǎng)進(jìn)行9 a滑動(dòng)平均,求取其年代際分量;其次利用高度場(chǎng)年代際分量與同期太平洋SST進(jìn)行典型相關(guān)分析,結(jié)果如圖9所示。當(dāng)西北太平洋中高緯度偏暖,赤道中東太平洋偏冷,對(duì)應(yīng)PDO負(fù)位相。500 hPa高度場(chǎng)表現(xiàn)為正的太平洋—日本(PJ)型遙相關(guān),從暖池到北太平洋西部為“-+-+-”的遙相關(guān)波列?？梢?PDO可能通過(guò)大氣環(huán)流的調(diào)制影響中國(guó)東部的夏季降水(Zhu et al.,2011)。

早期的研究指出(黃榮輝和孫鳳英,1994),PDO負(fù)位相可以激發(fā)出正的PJ型遙相關(guān)波列。此時(shí),從菲律賓周圍經(jīng)南海到中印半島上空的對(duì)流活動(dòng)將增強(qiáng),西太平洋高壓位置偏北,導(dǎo)致長(zhǎng)江中下游至日本地區(qū)降水偏少,華北降水偏多。相反地,PDO正位相可以激發(fā)出負(fù)的PJ型遙相關(guān)波列。菲律賓周圍的對(duì)流活動(dòng)減弱,副熱帶高壓位置偏南,導(dǎo)致長(zhǎng)江中下游至日本地區(qū)降水偏多,華北降水偏少。PDO不同位相對(duì)中國(guó)東部夏季降水的影響在前文的研究中均有體現(xiàn)(圖6、圖7)。

可以發(fā)現(xiàn),PDO不同位相可以激發(fā)出不同類型的PJ型波列,導(dǎo)致菲律賓對(duì)流活動(dòng)變化,影響副熱帶高壓的南北位置,從而對(duì)東部夏季降水產(chǎn)生影響。同時(shí),袁杰等(2013)研究發(fā)現(xiàn),冬季黑潮區(qū)SST和南印度洋偶極子(SIOD)年代際異常也會(huì)對(duì)我國(guó)東部夏季降水產(chǎn)生影響。

5　結(jié)論和討論

通過(guò)1880—2010年中國(guó)東部夏季降水的年代際變化特征和1900—2010年P(guān)DO不同位相變化東部夏季降水的響應(yīng)特征開展了分析,得出相關(guān)結(jié)論如下:

1)中國(guó)東部不同區(qū)域的年代際變化特征存在顯著差異,華北地區(qū)在1880—1910年代、1940年代中期—1970年代降水偏多,1920—1940年代初、1980—2000年代降水偏少;江淮流域在1880年代、1900—1910年代以及1980年代中期—2000年代降水偏多,1890—1900年代初、1920—1980年代降水持續(xù)偏少。華南地區(qū)在1890—1900年代、1950—1960年代初以及1970年代后期—1990年代中期降水偏少,其他年代降水偏多。

2)偶極型和三極型降水是中國(guó)東部夏季產(chǎn)生的兩種主要降水模態(tài)。EOF1揭示中國(guó)東部夏季降水年代際分量從北向南呈“-+”的分布,30°N 以北的大部北方地區(qū)夏季降水的年代際變化與長(zhǎng)江以南地區(qū)的變化相反。EOF2與EOF1揭示的空間特征正好相反,中國(guó)東部夏季降水年代際分量從北向南呈“+-”的分布。EOF3從北向南呈“+-+”分布,華北和華南南部地區(qū)為正距平,江淮和華南北部地區(qū)為負(fù)距平。EOF4與EOF3正好相反,為“-+-”空間分布,華北和江淮北部、華南南部為負(fù)距平,江淮南部和華南北部為正距平。

圖9　典型相關(guān)分析(陰影表示超過(guò)0.1信度的顯著性檢驗(yàn))　　a.500 hPa位勢(shì)高度;b.夏季太平洋海溫Fig.9　Canonical correlation between (a)geopotential height at 500 hPa and (b)summer SST in the Pacific(shading indicates statistical significance at the 90% confidence level)

3)中國(guó)東部不同區(qū)域的夏季降水對(duì)PDO不同位相的響應(yīng)特征并不一致。1929—1944年P(guān)DO暖位相時(shí),華北中部、華南大部降水偏多,而江淮流域大部降水偏少;1945—1977年P(guān)DO冷位相,華北東部、華南西部和南部的部分地區(qū)降水偏多;1978—2005年P(guān)DO暖位相時(shí),華南大部、江淮北部、華北南部地區(qū)的夏季降水偏少,江淮南部、華南北部、華北西部的夏季降水偏多。

本研究中,僅僅分析了東部不同區(qū)域夏季降水對(duì)PDO不同位相的響應(yīng),但對(duì)PDO如何影響東部夏季降水的機(jī)制,以及為何PDO前后兩次暖位相時(shí)東部夏季降水存在顯著的差異?對(duì)于這些問(wèn)題仍需做進(jìn)一步的研究。

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The interdecadal variability of precipitation in eastern China is studied based on data from 66 meteorological stations for the period 1880—2010.Combined with the summer Pacific Decadal Oscillation(PDO) during 1900—2010 and NCEP/NCAR data for the period 1961—2010,summer precipitation in eastern China is analyzed corresponding to the different phases of the PDO,and the possible underlying physical mechanism is discussed.In order to resolve the spatial distribution differences,empirical orthogonal function(EOF) analysis is carried out on the summer precipitation in the near 130-year period.Conventional synthesis analysis,thet-test of statistical significance,and sliding correlation analysis are also used.Decadal features are obtained using Fourier filtering,which filtered out less than 10 years.The work presented in this paper is useful in improving our understanding of the decadal characteristics of summer precipitation in eastern China,especially in the context of promoting the forecasting ability of summer precipitation.

The results show that the interdecadal variability of precipitation in eastern China is significant,with obvious differences in North China,the Jianghuai region,and South China.Three change-points occur in North China(in the early 1920s,1940s and early 1970s),four in the Jianghuai region(in the early 1920s,1940,late 1950s and 1970s),and three in South China(in the late 1900s,1940s and early 1970s).A dipole(negative-positive or positive-negative) and tripole(negative-positive-negative or positive-negative-positive) distribution are the two main modes of summer precipitation in eastern China,as determined by EOF analysis.In 1929—1944 (positive PDO),summer rainfall in eastern China presents a negative-positive dipole distribution,which indicates the main rain belt to be located in South China,with the negative anomaly in the Jianghuai basin.During 1945—1977(negative PDO),the meridional distribution of summer rainfall in eastern China is characterized by a positive-negative-positive tripole pattern,with the main rain belt in North China and South China.In another positive phase of the PDO(1978—2005),the spatial structure of precipitation follows a negative-positive dipole distribution-opposite to that of the previous positive PDO phase—with the main rain belt in eastern China located in the Jianghuai region and the negative anomaly in North China and South China.We also find through sliding correlation analysis that summer precipitation in different areas of eastern China show response characteristics according to the different phases of the PDO.It is apparent that the location of the main rain belt is not only affected by the phase of the PDO,but also by the main circulation system(e.g.the western Pacific subtropical high,East Asia teleconnection and East Asia blocking high).The interdecadal components of the 500-hPa height field and Pacific SST in the summer,via canonical correlation analysis,indicates that the positive phase of the PDO can trigger a negative wave train of the Pacific—Japan teleconnection.This negative teleconnection wave train can lead to more precipitation over the middle and lower reaches of the Yangtze river,less precipitation over North China,and vice versa.

interdecadal variability;summer precipitation;eastern China;PDO

(責(zé)任編輯：張福穎)

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160101033

Interdecadal change of summer precipitation in eastern China during 1880—2010

REN Yongjian1,2,3,SONG Lianchun2,XIAO Ying3

1SchoolofAtmosphericScience,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044,China;2NationalClimateCenter,ChinaMeteorologicalAdministration,Beijing100081,China;3WuhanRegionalClimateCenter,HubeiMeteorologicalAdministration,Wuhan430074,China

引用格式：任永建,宋連春,肖鶯,2016.1880—2010年中國(guó)東部夏季降水年代際變化特征[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),39(4):445-454.

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