2014年一次南京梅雨期暴雨过程分析外文翻译资料

 2022-11-22 16:19:24

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江淮梅雨的局地特征

孙燕和宗裴淑

摘要：我们尝试着找出江淮梅雨期的局地降水的特征。通过层结聚类分析，江苏省可以被划分为三个地区：地区1.淮河以北地区；地区2.沿淮河一带以及在淮河与扬子江之间的地区；地区3.沿扬子江一带以及江苏省南部地区。所使用的数据资料由从1961-2009这49年间的江苏省66个气象站的日降水数据组成。通过使用Morlet小波、二项式滑动平均和复合分析，我们发现：1.梅雨期间在三个地区的降水异常表现出不同的年际和年代际特征。在淮河以南的大部分地区，20世纪80年代表现为2年和4年周期振荡，在20世纪80年代末及90年代中期表现为6年周期振荡。而在淮河以北地区则表现为7年、4年和3年周期振荡。尽管不同地区的降水异常是不一样的，但在江苏省不同地区之间的降水指数存在较强的正相关关系，同时在上述3个区域的降水指数之间又分别存在正相关关系。除此之外，我们还发现在所有不同地区的相关性中，区域2和区域3所表现出的相关性是最差的。

  1. 引言

这篇文章研究了最常发生在长江-淮河流域的洪涝灾害。梅雨期降水异常时造成旱涝灾害的主要原因之一。江苏省位于亚热带和南部温带之间的气候过渡带，由于同时受到西风气流、亚热带天气系统以及热带气旋的影响，江苏省的天气与气候表现出复杂的特征。灾难性天气时常发生，尤其是在每年6月和7月的梅雨季期间。在梅雨期间，由于集中的降水、大的降水量、时常发生的暴雨和长时间的连续降水，在长江中下游的大部分地区经常发生洪涝灾害。这些灾害严重危害了人民的生活与财产，同时威胁到了工农业的生产和经济的发展。许多学者对于梅雨[2]-[10]已经做了很多卓越的研究。比如，魏等（2005）和徐等（2004）通过降水区的位置、范围和强度，研究了梅雨期降水区的年际和年代际特征。毛等（2007）采用1954-2001这48年间梅雨期的降水资料，通过谐波分析、EOF分析、复合分析和SVD分析，研究了长江淮河地区和北太平洋海温的时空特征。曾等（2006）研究了东亚夏季风环流的次级系统以及冬季海温对于江淮梅雨降水带的位置的影响。

在之前的研究中，江淮流域被视为一个整体。关于梅雨的区域性特征的研究很少，然而这却是很必要的，因为江苏省的南北跨度很大，在许多年份的梅雨期间局地性和区域性洪涝灾害时常发生。此外，周等（2006）发现江淮梅雨平均的开始和结束时间分别是6月18-20日和7月10日左右，以及梅雨期的持续时间平均为23天。因此，此前将6月和7月所有的降水都作为梅雨期降水是不准确的。为了保证研究的客体是严格意义上的梅雨期降水，我们严格计算了每年江苏省梅雨期从开始到结束的降水量。除此之外，更多的关于在梅雨期区域性暴雨灾害的研究，可以以我们关于区域性梅雨降水特征的调查为基础。

  1. 资料与方法

我们使用的资料是由江苏省气候中心提供的1961年-2009年江苏省76个站点的逐日再分析资料。在本文中，梅雨期降水资料是在严格地累计了梅雨期从开始到结束每日降水量后所得到的。在排除了站点偏差、热岛效应和其他因素后，经过均一化检验和严格的质量控制后，我们遵循更多站点更长时间的原则，选取了66个具有较长时间连续性资料以及较少缺测资料的站点。这66个站点的位置被标注在图1中。

我们使用的方法是聚类分析、Morlet小波、二项式滑动平均以及相关分析。

  1. 江苏省梅雨期降水的气候分类

以SPPS中的系统化聚类方法为基础，我们将1961年-2009年江苏省梅雨期降水的区域分为66个气象站点。根据区域之间距离的测量，最多可以划分为66个不同的类别。距离的测量为不同区域间相似或不相似的程度的定义提供了基础。在本文中，我们将距离定义为r，其代表了群组之间及群组内部的相关系数的不同。从这49年中江苏省梅雨期降水的情况来看，最好的分类方法是将江苏省划分为3个区域：淮河以北地区（区域1，包括14个站点），沿淮河一带地区以及淮河与长江之间的地区（区域2，包含18个站点），沿长江一带地区以及江苏省南部地区（区域3，包含34个站点）。这3个区域在图1中都标注了出来。

图1.江苏省站点的区域性划分

  1. 每个区域的梅雨期降水的短期变化特征

4.1江苏省梅雨期降水量变化的年际和年代际特征

根据文献[13]，我们将指数1定义为标准化区域平均降水量来表示每个区域的梅雨降水。1961-2009江苏省的指数1的年纪变化用图2的柱状图表示了出来。在图2中，我们可以看到在每个区域，梅雨期降水存在明显的突变。在淮河流域以北地区年纪浮动比其他两个区域都要强，只是在20世纪60年代中期到20世纪70年代中期其浮动要比其他两个区域相对弱一些。沿淮河一带地区及淮河与长江之间的地区的年纪浮动从20世纪60年代到20世纪80年代要相对弱一些，但从20世纪90年代以后变得强起来。在沿长江一带地区及江苏省南部地区的年纪浮动是这三个地区中最弱的，并且该趋势在20世纪90年代后开始变得更加明显。尽管梅雨期降水在每个区域会有相似的特征，但是不同区域的湿度是不一样的。不同区域间的湿度的差别是很明显的，特别是区域1与其他两个区域之间的差别。因此，在分析梅雨期间发生在江苏省的旱涝灾害时，有必要关注子区域的梅雨期降水量多或少的规律性及特征。

图2.标准化距平值，梅雨期降水的以11年为间距的平均值以及其柱状趋势，区域1在（a），区域2在(b），区域3在图（c）

通过二项式系数权重平均的方法，我们将子区域的梅雨期降水的49年时间序列的标准化距平值转换为11年的滑动平均值资料。图2表现出不同区域的降水局距平值不是精确的相似的。

在淮河流域以北区域，除了20世纪60年代中期，从20世纪60年代到20 世纪70年代后期是相对干的年份。从20世纪70年代后期到20世纪80年代早期，该区域在梅雨季节湿度较大。20世纪80年代早期之后的较短的一段时间内该区域在梅雨季节内降水量较少。在20世纪80年代后期，该区域出现一个弱的降水量较大的振荡接着在20世纪90年代的早期降水量又开始减少。这个阶段以后，该区域的降水量维持着一个具有规律的多-少-多的振荡，且总的降水的趋势是向上的。

在沿淮河一带地区及淮河与长江之间的地区，从20世纪60年代中期到20世纪70年代早期，从20世纪70年代后期到20世纪90年代，以及从2006以后都是相对湿的年份。除了上述提到的这些年份，该区域在梅雨期间都是相对干的。

在沿长江一带地区以及江苏省南部地区，与其他两个区域相比，梅雨期降水的变化是相对稳定的。从20世纪60年代后期到20世纪70年代中期，以及从20世纪70年代后期到20世纪90年代早期都是相对干的年份。此外，在20世纪90年代后期，有一个较弱的多降水量的振荡。除了上述提到的年份，其他年份都是梅雨期降水量较少的年份。值得注意的是，从21世纪以来，梅雨期降水量变得比以往要少。然而，在最近的这50年里，所有的3个区域的梅雨期降水量的线状趋势曲线却呈现出上升的趋势。

4.2江苏省干、湿年份的选取

对干、湿年份的划分都被列在了表格1中，划分的标准是。从表格发现，在区域1有9个湿年份和8个干年份。此外，异常降水的年份占总年数的百分之34.7，也就是说，在梅雨季节，该区域每2.9年就会出现相对湿或干的情况。在区域1，最湿的年份是1996，最干的年份是1988年。

在区域2，异常年数与区域1差不多是一样的：9个湿年份和8个干年份，且异常年数占总年数的百分之34.7。然而在区域2，最湿的年份是1991年，最干的年份是2005年。

在区域3，有7个湿年份和5个干年份，占总年数的百分之24.5，这意味着该区域在梅雨季节，每4.1年会出现相对湿或干的情况。且最湿和最干的年份分别是1991年和1978年。

表格1.江苏梅雨异常降水的年份

江苏省的南北跨度达到460km，所以南北方梅雨期降水量的分布表现出明显的差异。梅雨期降水量距平值的分析显示1996年和2003年在整个江苏省地区都是湿的年份，而1978、1994和2005都是干的年份。除了以上提到的这些年份，区域1和区域2在1965、1983、2006和2007都是湿的年份，而仅在1961年都是干的。这一结果与通过EOF第二特征向量分析所得的降水量分布的结果是一致的。同样地，区域2和区域3在1991都是湿的且它们没有都是干的年份。

4.3江苏梅雨期降水量的小波分析

对干、湿年份的划分都被列在了表格1中，划分的标准是。从表格发现，在区域1有9个湿年份和8个干年份。此外，异常降水的年份占总年数的百分之34.7，也就是说，在梅雨季节，该区域每2.9年就会出现相对湿或干的情况。在区域1，最湿的年份是1996，最干的年份是1988年。

在区域2，异常年数与区域1差不多是一样的：9个湿年份和8个干年份，且异常年数占总年数的百分之34.7。然而在区域2，最湿的年份是1991年，最干的年份是2005年。

在区域3，有7个湿年份和5个干年份，占总年数的百分之24.5，这意味着该区域在梅雨季节，每4.1年会出现相对湿或干的情况。且最湿和最干的年份分别是1991年和1978年。

图3.子区域1、子区域2、子区域3及整个江苏省的梅雨降水标准化距平的小波相关系数

4.4江苏省梅雨期降水量变化的相互关系及本文中三个区域的梅雨期降水量变化的关系

为了调查江苏省梅雨期降水量变化的相互关系以及本文中所提到的三个区域的梅雨期降水量变化的相互关系，我们计算了在梅雨季节上述区域中的指数1的相关系数。结果被列在了表格2中，且所有的相关系数都经过了0.001的精确性检验。表格2表现出在江苏省以及本文中的三个区域梅雨期降水量的变化呈现出正相关性，尤其是在区域2。在三个子区域中，区域1与区域2之间的相关性最大，而区域2和区域3之间的相关性最小。

表格2.子区域1、子区域2、子区域3及整个江苏省之间的梅雨降水距平的相关系数

  1. 结论

通过层结聚类分析，江苏省被分为三个区域：区域1（14个站点），淮河以北地区;区域2（18个站点），沿淮河一带地区及淮河与长江之间的地区；区域3（34个站点），沿长江一带地区及江苏省南部地区。

在这三个区域中，梅雨期降水量变化的年际和年代际变化特征是很明显的。通过的检验标准，梅雨期降水量异常多（少）的年份被挑选出来。

通过使用Morlet小波分析的方法，我们发现在淮河以南的地区20世纪80年代后的阶段，2年和4年周期振荡表现出稳定性，且6年周期振荡主要出现在20世纪80年代末至20世纪90年代中期。但是在淮河以北的地区，主要表现为7年、4年和3年周期振荡。

虽然在不同的区域梅雨期降水量的变化会有不同，但我们发现在子区域及江苏省梅雨季节期间指数1存在强的正相关性。在子区域之间，最大的相关性是在区域1与区域2之间，而区域2和区域3之间的相关性最小。

参考文献：

[1] D. Ye, R. Huang. Analysis of Draught and Flood Regularity and Cause

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[2] F. Wei, Y. Xie. “Interannual and Interdecadal Oscillation of Meiyu

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492-499. 2005

[3] W. Xu, J. Jiang. “Characteristics of the Rainbelt of Meiyu between

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[4] W. Mao, Q. Wang, etc. “SVD Analysis of Precipitation in the

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[5] H. Zong, Q. Zhang, L. Chen. “Temporal and Spatial Variations of

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