郝立生郝立生河北省气候中心河北省气候中心

0 引言1 资料和方法2 华北降水变化特征3 华北盛夏暴雨事件减少原因 3.1 季风变化 3.2 水汽变化 3.3 越赤道气流变化 3.4 热带对流变化 3.5 副热带高压变化4 结论与讨论

关注的问题 20 世纪 60 年代中期以后，华北降水呈减少趋势，特别是 70 年代以来，降水减少更加明显，使华北水资源紧张的形势更加严峻，给当地工农业生产、人民生活、生态环境和未来发展带来严重威胁，已引起政府和科学界的高度重视。例如：为解决华北用水紧张形势，国家实施了南水北调工程。研究的意义 该研究可以更好地认识华北地区降水减少的原因，为改进降水气候预测技术提供科学基础。 有待解决的科学问题 华北降水减少的内在特征是什么？哪些因子变化造成暴雨事件减少？

资料：（ 1 ）国家气象信息中心整理的华北 37 站 1951–2008

年逐日、逐月降水资料；（ 2 ）国家气候中心整理的 1951–2008 年副高指数资

料；（ 3 ） NCEP/NCAR 再分析的月平均环流资料；（ 4 ） EC 再分析 1957 年 9 月– 2002 年 8 月月平均对

流性降水资料；

主要方法：变率分析、线性趋势分析、合成分析、相关分析等方法。

夏季降水相对变率 %

华北降水的特殊性降水高度集中在夏季年降水相对变率最大夏季降水相对变率最大之一极易发生严重的旱涝灾害

年降水相对变率 %夏季降水

占全年的 %

---- 变率

yann = - 1. 9834x + 4449. 5

ysum = - 1. 9028x + 4110. 6

0

200

400

600

800

1960 1970 1980 1990 2000 2010

夏季 全年

0

50

100

150

200

1960 1970 1980 1990 2000 2010

春季 秋季 冬季

年 份 年 份

年降水量 ( 粗线 ) 、夏季 ( 细线 ) 、春 ( 绿 ) 、秋 ( 棕 ) 、冬 ( 兰 ) 降水量变化

降水

量/m

m

---- 四季降水量变化

降水

量/m

m

夏季小雨、中雨、大雨、暴雨日数变化

小雨

日数

/d

y = - 0. 0913x + 206. 29

15

20

25

30

35

1960 1970 1980 1990 2000 2010

y = - 0. 0177x + 41. 186

2

4

6

8

10

1960 1970 1980 1990 2000 2010

y = - 0. 0142x + 30. 92

0

1

2

3

4

5

1960 1970 1980 1990 2000 2010

y = - 0. 0104x + 21. 661

0. 0

0. 5

1. 0

1. 5

2. 0

2. 5

1960 1970 1980 1990 2000 2010

大雨

日数

/d

中雨

日数

/d

暴雨

日数

/d

---- 夏季降水日数变化

年降水量 ( 粗线 ) 和暴雨雨量 ( 细线 ) 变化虚线是线性趋势

年降

水量

/mm

y50 = - 1. 0187x + 2107. 2

yyr = - 1. 9834x + 4449. 5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1960 1970 1980 1990 2000 20100

50

100

150

200

250

暴雨

雨量

/mm

两者变化趋势非常一致，线性减少趋势都通过了显著性检验。年降水量48 年线性减少 95mm ；暴雨雨量 48 年线性减少 49mm ，占全年减少量的 52% 。 暴 雨 雨量的减少对年降水量影响很大。

•年降水量和年暴雨雨量年降水量

暴雨雨量

yday = - 0. 011x + 22. 783

yyr = - 1. 9834x + 4449. 5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1960 1970 1980 1990 2000 20100. 0

0. 5

1. 0

1. 5

2. 0

2. 5

年降

水量

/mm

盛夏

暴雨

日数

/d

华北地区暴雨高 度 集 中 在 盛 夏（ 7-8 月 ） ， 多年平均暴雨日数0.93 天，占全年暴雨日数的 82% ，盛 夏 暴 雨 雨 量 变化 对 夏 季 降 水 量和 全 年 降 水 量 有显著影响。

•年降水量和盛夏暴雨日数暴雨日数年降水量

1961-2008 年华北盛夏 (7–8月 ) 暴雨日数和年降水量变化

从以上分析得到，华北降水减少不是因雨强变化造成的，主要是由于夏季雨日（降水量）减少造成的，其中盛夏暴雨日数减少造成的影响最为重要。 下面分析暴雨事件减少的原因。

盛夏东亚季风指数、亚洲季风指数和暴雨日数变化 东亚季风指数 (wang,2002): 夏季 (20º-40ºN, 110º-125ºE) 范围内 850hPa 风速（标量）平均值，做标准化处理定义为东亚夏季风指数 亚洲季风指数 (Webster and Yang,1992;Chen et al.,2007):DHI= 夏季 (0º-20ºN, 40º-110ºE) 范围内 850hPa 纬向风速平均值与 (150hPa+100hPa) 层平均的差值，做标准化处理定义为亚洲夏季风指数

盛夏

季风

指数

盛夏

暴雨

日数

/d

----夏季风减弱

- 3

- 2

- 1

0

1

2

3

1960 1970 1980 1990 2000 20100

1

2

3

4Wang- Idi ng- Ir50n78

- 200

- 100

0

100

200

300

400

500

1960 1970 1980 1990 2000 2010

水汽

通量

/kg.

m-1s-1

1961–2008 年盛夏通过华北南边 界 (32.5ºN,110–120ºE) 进 入华北的整层水汽通量变化 . 单位： kg/(m·s)

---- 水 汽 大 量 减少

1961-2008 年盛夏东亚 (110-120ºE) 平均 850hPa 层经向风速纬向 - 时间变化 . 单位： m·s-1

华北盛夏 1000hPa 层越赤道气流

越赤

道气

流/ m

·s-1

0

1

2

3

4

56

7

8

9

10

1960 1970 1980 1990 2000 2010

0

1

2

3

4

5

6

7

1960 1970 1980 1990 2000 2010

(a) 1000hPa 多年平均水平风场，阴影区经向风速 >2 m·s-1. 单位： m·s-1

(a)

(b)

(c)

----越赤道气流变化50ºE

90ºE

110ºE

145ºE

125ºE

0. 0

1. 0

2. 0

3. 0

1960 1970 1980 1990 2000

(a)1961–2002 年盛夏对流降水分布 ( 单位： mm·d–1) ；(b) 盛夏暴雨日数与对流降水的相关分布，阴影区通过了显著性检验；(c) 印度 ( 粗实线 ), 南海 ( 虚线 ), 菲律宾 ( 细实线 ) 对流降水变化 ( 单位 :mm·d–1), 斜线是线性倾向

对流

降水

/mm

·d–1

1961–2002 年盛夏热带对流变化

(a)

(b)

(c)

印度对流

南海对流菲律宾对流

----热带对流变化

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

1960 1970 1980 1990 2000 2010

副热带高压变化

强度

偏多年

20

25

30

35

40

45

1960 1970 1980 1990 2000 20100

20

40

60

80

100

120

140

160

偏少年

面积

西脊点

北界

脊线

盛夏暴雨日数与副高脊线、北界呈明显的正相关，通过了显著性检验；与副高面积、强度几乎不存在相关性；与西伸点呈负相关关系，但没通过显著性检验。副高变化对华北盛夏暴雨事件发生的影响比较复杂 。

----副热带高压变化

（ 1 ）华北全年降水量高度集中在夏季，占全年的 60% 以上。春、夏、秋、冬四季降水和年降水相对变率在全国都最大。因此，华北是全国极易发生严重旱涝灾害的地区。 （ 2 ）华北地区全年降水量减少不是由于雨强变化造成的，而主要是由于夏季雨日（降水量）减少造成的，其中夏季暴雨日减少造成的影响最为重要。近 50 年来，东亚夏季风减弱，使得通过南边界进入华北的水汽大量减少；另外， 50ºE 、 90ºE 、125ºE 越赤道气流减弱， 145ºE 越赤道气流加强，使得南海对流和菲律宾对流加强，造成副高位置偏东，副高脊线和北界位置偏南。这些造成华北盛夏暴雨事件出现减少趋势。 （ 3 ）季风和副热带高压影响华北降水的机制比较复杂，这里只是从年平均的气候状况进行了分析。实际上，季风和副高的季节内变化可能对华北降水特别对暴雨发生有更重要的影响，这是以后需要研究的问题。

不妥之处，请批评指正