宁夏降水气候变化分析预测研究

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在第一章里,简要介绍了目前针对宁夏月季降水气候变化研究的主要进展,阐述了本研究的目的意义和研究的主要内容。   第二章针对地处西北内陆的宁夏全境19个气象观测站的年、季降水资料,利用EOF分解方法进行了时空分解,分析了其年、季降水的EOF1和EOF2空间分布特征和时间系数变化趋势。并利用谱分析方法和M-K方法对年降水资料的EOF1和EOF2时间序列进行了周期分析和突变分析,得出了其主要变化周期和突变时间点。   第三章采用NCEP/NCAR提供的1961-2008年的全球月平均SST和高度场资料和宁夏气象信息中心提供的宁夏全境19个观测站5月降水资料,利用EOF分解、相关普查和距平合成方法,探求宁夏5月降水的时空变化规律。分析前期1-4月全球SST和高度场与宁夏5月降水的相关关系,寻找SST和高度场影响降雨的显著相关区。   结果表明,宁夏5月降水的EOF第一主分量的方差贡献率接近0.75,时间系数分布总体略呈上凸型。前期SST和5月降水之间存在显著相关关系,正相关区主要在赤道东太平洋海区、赤道印度洋海区和中大西洋海区以及在阿拉斯加南部附近海面,而显著负相关区面积较小。2月份通过0.90以上信度检验的相关格点数最多,4月份最少。降水偏多年和偏少年对应的SSTA合成场具有相反的特点,正负距平的中心位置基本一致,和对应各月的相关显著区大部分是重合的,偏多年正相关对应正距平中心,负相关对应负距平中心,偏少年相反,具有很好的一致性。   前期100hPa和500hPa高度场和宁夏5月降水量之间存在显著相关关系,正相关区主要在赤道东太平洋海区、赤道印度洋海区和日本群岛以及在阿拉斯加等地附近。显著负相关区面积较小。降水偏多年和偏少年对应的高度场距平合成分布具有相反的特点,偏多年的正距平中心对应偏少年的负距平中心,正负距平的中心位置基本一致,和对应各月的显著相关区部分重合。   第四章采用NCEP/NCAR提供的1961-2008年的全球月平均SST与高度场资料和宁夏气象信息中心提供的宁夏全境19个观测站夏季降水资料,利用EOF分解、相关普查和距平合成方法,探求宁夏夏季降水的时空变化规律,分析前期1-5月全球SST和高度场与宁夏夏季降水的相关关系,寻找SST和高度场影响降雨的显著相关区。   结果表明,宁夏夏季降水EOF的第一主分量的方差贡献率在0.9以上,时间系数总体呈线性减少趋势。前期SST和夏季降水之间存在显著相关关系,正相关区主要有三块:北美西海岸沿海、中太平洋海区和南太平洋海区。显著负相关区有四块:西北太平洋海区、东南太平洋海区、澳大利亚东部沿海和南大西洋海区。1月通过0.90以上信度检验的相关格点数最多,4月最少。降水偏多年和偏少年对应的SSTA合成场具有相反的特点,正负距平的中心位置基本一致,和对应的各月的显著相关区大部分是重合的,偏多年正相关对应正距平中心,负相关对应负距平中心,偏少年相反。   前期100hPa,和500hPa高度场和宁夏夏季降水量之间存在显著相关关系。降水偏多年和偏少年对应的高度场距平合成分布具有相反的特点,偏多年的正距平中心对应偏少年的负距平中心,正负距平的中心位置基本一致,和对应各月的显著相关区具有一定的一致性。   第五章利用NCEP/NCAR和欧洲中心提供的逐日、逐月再分析资料(包括风场、湿度场资料,分别为17层等压面和23层等压面))和地面气压场资料,以及全球700hPa,、500hPa月平均风场再分析资料,进行了5月和夏季降水偏多(少)年的流场合成分析,计算了宁夏区域的水汽汇和水汽通量。   结果表明:5月降水偏多年,春季北半球与亚洲极涡均偏强,东亚大槽偏弱,亚欧地区纬向环流占优势。从5月降水偏多年的500hPa合成风场上宁夏多为4-7m/s的偏南风,可以输送暖湿空气到达宁夏上空。夏季降水偏多年的500hPa合成风场上宁夏多为2-5m/s的偏南风,可以持续向宁夏地区带来暖湿空气。   宁夏区域水汽汇空间分布在春季为南北正东西负型,夏季为中间正、东西侧负型,秋季为南正北负型,冬季为东正西负型。夏季整个区域的水汽汇为正值。各季的多年时间变化具有相似的特点,为线性减少趋势,三次曲线拟合为先增后减再增的趋势。宁夏地区的水汽来自三个方向:西向、西南向和东南向,其中西南向的值较大,是宁夏的主要水汽通道。多年水汽汇的19年周期通过了0.1信度的红噪声检验,多年水汽汇序列变化较为剧烈,发生了多次突变。   第六章针对宁夏全境19个气象观测站的月降水资料和全球74类大气环指数资料,利用方差分析、EOF分解、最优子集回归回报检验等方法分析了时空分布特征和可预测性。结果表明冬季各月降水偏离平均值的程度较大。各月降水EOF1的方差贡献率从1-12月的整体趋势为下凹型分布,EOF2呈相反趋势变化。月降水的EOFl空间分布从南到北大致分为三个带状区域。利用OSR方法回报检验各站的历史拟合率很不均衡,1-4月维持一个较高的拟合率,然后逐渐降低,5月达到一个最低值。   第七章对宁夏全境具有代表性的19个气象观测站的1961-2008年夏秋季各月降水资料,使用EOF方法进行了时空分解,得到了夏秋季各月降水的EOF空间分布特征和时间系数变化趋势。利用国家气候中心资料室提供的1961-2008年共48年的74类月大气环流指数资料与宁夏夏秋季各月降水进行相关分析,得出了相关指数因子。利用最优子集回归方法(OSR)从相关因子中筛选出了最能拟合各月降水的4个关键因子,建立了最优子集回归预报方程,对1962-2008年共47年的夏秋季各月降水距平进行了回报,得出了各测站夏秋季各月的历史拟合率。检验证明方程有一定的预报能力。   第八章里我们进行了总结和展望。  
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