亚洲干旱半干旱区近几十年区域气候变化教程文件.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除兰州大学硕士学位论文亚洲干旱半干旱区近几十年来气候变化摘要本文利用ERA-40年再分析资料分析了亚洲干旱半干旱区气候特征、降水 与大洋暖池气候的相关特征以及研究区的湿机制。结果表明：亚洲干旱半干旱 区剔除季节变化的水汽、降水与三个大洋暖池(WPWP、EIOWP和EP)区在 南北纬loo之间区域水汽、海温都有非常显著的正相关关系。其中干旱半干旱 区降水与东印度洋暖池海温的相关性最好，与西太平洋暖池海温的相关性次之， 与E1 Ninol+2区的相关性较弱；E1 Nino区越靠近中太平洋，亚洲干旱区与El Nino区水汽的相关性就越强。亚洲干旱半干旱区夏季的降水与EIOWPl、WPWPl2和EP三个大洋暖池 四季的海温都有较好的相关性；亚洲干旱半干旱区的降水对EIOWPl的海温变 化响应最快(降水变化延后海温变化13月)，对WPWPl2区海温变化的响应最 慢(延迟4个月)。就季节尺度而言，在E1 Nino年冬季和La Nina年的夏季， 亚洲干旱半干旱区的降水都比常年偏多。分析也表明，近年来由于西风减弱和印度季风的增强，使得更多的印度季 风区和东亚季风区水汽被输送到亚洲干旱半干旱区，是干旱区上空水汽增加， 降水增多的原因之一。研究区高云覆盖近年来减弱，但是中、低云覆盖增加，表明低层的辐合降 水量增加；分析对流层顶层和低层的温度变化趋势发现，对流层低层温度升高， 而顶层温度出现降低的趋势，这种温度的变化特征可以加剧对流层内大气的对 流活动，有利于形成降水。我们还做了三个控制实验表明，如果海表温度(SST) 增加，那么研究区上空的水汽就会随之而增加。关键词：亚洲干旱半干旱区；大洋暖池；ENSO；水汽；降水；对流层顶层； 云量覆盖；CCM3此文档仅供学习和交流兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱区近几十年来气候变化Abstract：Using the ERA一40 reanalysis data，characteristics of the correlation between the precipitation of Asian arid and semiarid region and the ocean warm pool sea surface temperatures(SSTs)，water vapor changes are investigatedThe results show that thedeseasonalised water vapor and precipitation in Asian arid and semi-arid regionexhibit a distinct positive correlation with deseasonalised SSTs and water vapor OVerthe ocean warm poolsThe correlation is most significant in the East Indian Ocean Warm Pool 1 (EIOWP 1)and relatively weak in E1 Nino l+2，but the correlations with E1 Nino regions become stronger when E1 Nino region is closer to the centre pacific regionThe summer precipitation of the Asian arid and semiarid region is well correlatedwith the ocean warm pool SSTs in all seasonsHowever,the winter and spring precipitation of the Asian arid and semiarid region have no significant correlation with the ocean warm pool SSTsThe quickest response of the precipitation in the Asian arid and semi-arid region to the ocean warm pool SSTs is associated withEIOWP 1 with a time lag of 1-3 months，and the slowest response corresponds to the west pacific warm pool(WPWP)with a time lag of 4 monthsThe analysis also reveals that the precipitation increases in the Asian arid and semi-arid region tends toincrease during E1 Nino year winter and La Nina year summerThe changes in intensities of the Indian Monsoon，East Asian Monsoon，westerly and ENSO impact，to a large extent，on the water vapor changes OVer the Asia arid and semiarid regionwhich are related to water vapor changes OVer the ocean warm p001The results suggest that the water vapor and precipitation in Asian arid and semiarid region is increasing due to the increasing Indian Monsoon index and decreasing westerlies in recent years一II兰州大学硕士学位论文亚洲干旱半干旱区近几十年来气候变化 The high clouds are found to be decreasing in recent years，however,themedium and low could amount is increasing over the study area suggesting that the increases in low level convective precipitation are responsible for the wetting of the regionAnalysis of the temperature trends in the lower and upper troposphere reveals that the intensified upper level anticyclone caused by significant cooling of upper troposphere may enhance convective activitiesWe conducted three control run shown if Sea Surface Temperature(SSD is on the increase，water vapor will beincreasing in Asia arid and semiarid。Key words：Asian arid Semiarid Region；Ocean Warm Pool；ENSO；Water Vapor and Precipitation；upper troposphere；clouds cover；CCM3111原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下 独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成 果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文 的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式 标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名盘址 日期： 牡关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知 识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使 用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构 送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人 授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位 论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关 的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名触导师签名：期：溯o5兰州大学硕士学位论文亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化第一章概述11全球变暖的研究进展及意义虽然在对过去1000年来的气候变化研究中仍然存在着许多未解决的问题， 但是众多研究【l卅都无可置疑的得出：20世纪的升温率是近1000年以来升温率最 高的时期，而近30年以来又是20世纪升温率最高的时期，从1861年有观测记 录以来19901999年是最暖的10年，1998年又是最暖的一年，因此，全球气候 变暖是20世纪在全球环境变化方面的一个重大事件，这主要是由于20世纪是人 类历史中工业化进程最为迅速的时代，人类活动引起二氧化碳等温室气体增加， 导致增温显著，同时，全球变暖也对生态系统、环境、能源、水资源、社会经济 以及人类的生存和发展都产生了非常重要的影响。全球变暖也越来越受到社会各界，尤其是科学界的关注。自从1990年以来，IPCC(政府间气候变化专门委员 会)已经相继出版了四次气候变化的评估报告和一次补充报告【5棚。2001年IPCC 出版的第三次评估报告中指出：过去的140年中全球平均温度升高了0408， 达到了近1000年来的最高值；2007年IPCC出版的第四次气候变化评估报告明确指出，近100年来气温升高074，1850年以来最暖的12个年份中有11个 出现在19952006年。因此，全球变暖已经成为一个不争的事实。关于全球变暖，国内的王绍剐7】建立了18801988年的年平均气温序列，随后，林学椿【8】收集了711个站点的温度记录，将我国划分成10个区分析，最后 得出近百年的中国温度序列，王绍武等【9】又研究发现，我国20世纪20年代之前 的气温较低，20年代初到40年代末是一个持续的暖期，随后温度逐渐下降，60 年代末达到最低，从70年代开始，气温再次回暖。国外学者研究发现近百年来 地球平均表面温度上升了03060，很可能是近千年来温度上升幅度最大的一个 世纪【101，也是最暖的一个世纪【ll】。Fu等根据卫星微波遥感资料，发现中纬度 上层自1979年以来有明显的变暖的趋势，并且中纬度变暖比其他纬度明显加强。 Hu等13-14】发现哈得莱环流有向两极扩张的趋势，副热带OLR高值区也有向两极 移动的趋势。全球变暖还存在着季节性的差异，王绍武【15】认为1976年以来，北 半球中高纬度的大陆地区冬季和夏季有强烈的变暖趋势，而北太平洋中部，北美 大陆东北部及格陵兰、南大西洋中纬度地区等则有轻微变冷。唐N幂tJtl6】用全国 716个站点的月平均气温资料，给出了19211990年中国气温序列及变化趋势，兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化并且从季节变暖来看中国冬季、春季和秋季的气温上升，夏季气温有下降的趋势。 全球变暖不仅存在时间序列上的增温，而且在空间上也存在着分布差异，两极地 区已十分明显地变暖，这也符合IPCC气候小组关于高纬度地区会比热带地区升 温更快的预测。英国南极勘探科学家所述，自1947年以来，南极半岛平均温度 每10年上升05。南极冰架的广大地区一直在崩解，许多地区的冰山都正在缩减(h郇：llwwwunorgchineseaboutunfactsclimatehtm)。张秀年等【17】通过对各种 温度资料的统计分析，得到全球变暖背景下的全球温度的时空变化特征，结果表 明20世纪初以来，总体来讲全球、南北半球均出现显著的增温现象，这种增温 过程中存在着很大的地区差异和季节差异，还有一些区域在某一时段会出现显著 的降温，对流层上层的温度变化要强于对流层下层的温度变化。Qian等【l8】则对中国除台湾和西藏两区外的其他区域1880年来的气温和降水变化做了详细分 析，发现各区域温度变化有共性但也有显著差异。丁一汇【l 9】研究表明，中国的气 候与全球气候变化的总趋势是比较一致的，中国气温变化最明显的地区在西北、 华北和东北地区，长江以南地区增温趋势不显著。李栋梁【20】研究表明，青藏铁路 沿线温度近40年来升温最显著的是冬季、秋季，升温率分别达到O4110a和 O4010a，年平均气温的升温率为O33lOa。其升温率也远大于全国的平均 升温率，可见青藏高原在中国研究气候变暖中所占的重要性。任国玉【21】等人的研 究表明，中国大部分地区的气候都在变暖，其中北方和青藏高原地区增温最明显， 而在四川盆地及其西南仍然维持着一个降温区域。综上所述：无论是中国还是全 球或者半球的气温变化，均在20世纪40年代和8090年代出现了两个变暖期， 中国或亚洲的变暖只是全球变暖的一部分。这种变暖还存在明显的区域性分布， 不仅在全球，还在各个大陆都有显著的差异，即使是在中国也存在着南北差异以及青藏高原、四川盆地等特殊地形造成的变暖差异。 2003年，在北京召开的“气候变化国际科学研讨会的研究成果指出，在全球气候变暖的大背景下，世界各地近一个世纪以来的气候变化具有明显的地域特 征。一些内陆国家在年平均气温上升的同时，年降水量都会发生一些变化，造成 一些地区干旱频次以及干旱强度的增加。中国西北地区近一个世纪以来，气候特 征正从“暖干型向“暖湿型转变(国家气候变化对策协调小组办公室，2003)。 那么，在全球气候变暖的大背景下，降水量的变化形式又是什么样呢?地面降水兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化是全球气候变化中相当重要的一个因素【221，在IPCC出版的第三次评估报告中指 出【51，降水分布在不同区域发生了不同的变化，大陆地区尤其是中高纬度地区降 水增加，非洲等一些地区则降水减少。Hulmed221序列和Eischeidt231序列是两个代 表性较好的近百年全球陆地平均年降水量序列。均显示出20世纪全球陆地平均 降水有轻微的上升趋势。Dait24】等分析的全球陆地降水指出，降水的不同尺度的 空间变化所对应的时间序列差异很大，而且年代际特征明显。Hulme25】分析了全 球范围9个干旱区(美国西南部、亚洲西南部、东亚中部、非洲北部、非洲撒哈 拉地区、非洲合恩地区、非洲南部、澳大利亚、南美巴塔哥尼亚地区)1900年 到1994年的降水变化特征，发现尽管这9个地区近百年来都在一致地变暖，但 降水却没有一致的变化特征，即在这9个干旱区中没有一致的变湿或变干的线性 趋势。例如：撒哈拉的降水约减少了21100a，巴塔哥尼亚和澳大利亚的降水 则分别增加了约18100a和14100a。Hulme的研究还指出，从9个干旱区 降水的平均状况以及全球陆地降水的平均状况来看，近百年降水的线性趋势分别 为减少了111mm100a和增加了306mm100a。我国的研究表明，气温增高的结 果，使中国北方各沙区未来大气降水、地表水和地下水都有不同程度的增加【26之71， 我国降水以20世纪50年代最多，以后逐渐减少，华北地区尤其如此。这意味着 华北地区出现了暖干化趋势。模拟结果表明到2050年，中国总体降水呈增加趋 势，尤其西北地区降水增加明显，赵宗慈【28】的模拟结果认为温室气体效应将导致 高纬度亚洲季风区年降水及中纬度冬季降水增加。王绍武【l 5】根据降水量观测记录和史料建立了中国东部18802000年的季节降水序列，给出了近百年来东部的5 个干旱时期：18981902年、19251929年、19421946年、19631968年和1978一1982 年。施雅风【29】等指出全球气候变暖下中国西北降水有增加的总体趋势，预测西北 气候向暖湿型转型可能是世纪性的，预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿 转变，但同时也指出了这种预测的不确定性。了解过去的气候变化是探索未来气候变化的主要途径，因此，认识近几十年 来的气候变化，不仅对于全面准确的认识全球气候变化及其对研究气候变化的响 应起着重要作用，而且为预测未来气候变化的趋势提供了重要的科学依据。干旱气候变化不仅是气候变化研究中的重点问题之一，也是全球地球科学界研究的焦点之一，还是各国政府和广大民众关心关注的热点问题。因为干旱气候兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化变化引起的沙漠化和生态退化都对人类社会生产生活带来巨大的影响。所以干旱 气候变化与人类社会的发展紧密相关。一方面干旱气候变化影响了人类生存和发 展，另外一方面人类活动在一定程度上加剧了干旱化的进程。因此，如何应对干 旱气候变化及其影响，实现人类与自然和谐相处，促进社会经济可持续发展，是 当今世界各国科学界与社会界面临的共同问题。所以，弄清楚干旱气候变化的原 因，尤其是近年来，在全球变暖的大背景下，干旱气候变化特征和可能形成的机 制，是科学界和社会界应对干旱气候变化的重要依据。12区域气候变化的研究进展以及研究目标干旱半干旱区域的覆盖面积大约占全球陆地总面积的30【30】。亚洲干旱半 干旱区是北半球中纬度最大的一片干旱带，也是可与非洲撒哈拉干旱区相提并论 的严重干旱斟31】，干旱半干旱区的地表覆盖变化剧烈，主要包括：沙漠、沙地、 隔壁和草原，研究区的生态环境特别脆弱，气候环境变化也非常剧烈，也因为亚 洲干旱半干旱区所处的这种特殊地理位置，随着全球气候变化的日益加剧，干 旱半干旱区的水资源问题，尤其是干旱半干旱区水汽的变化、来源和影响系统， 受到了越来越多的关注。众多研究表吲32。37】，近年来中国西北干旱半干旱区的 气候似乎正在由暖干型向暖湿型转变，亚洲北部和中部的降水也有增加的趋势。但是，在整个亚洲干旱半干旱区的降水是否也存在着增加的趋势，目前还不是 很清楚。已有研究发现亚洲干旱区内蒙古国西半部和内蒙古西部近40年的降水 呈减少趋势，而其他部分则相反(38】。 另外，中国西北一些地区近年来降水增加 的原因和机制也是备受争议的一个问题。而海洋做为最大的水汽源地，对研究区 的水汽和降水有何贡献?而大洋上空的水汽主要是通过大洋表面海温升高，水汽 增多，进而通过环流系统和ENSO的综合效应影响研究区的水汽和降水，大洋暖 池又是海洋上表面温度最高的区域。热带太平洋和印度洋海域，终年存在着表层水温高于28的暖水区暖池。位于热带太平洋西部的西太平洋暖池(WPWP)、位于热带太平洋东部中美 洲近岸海域的东太平洋暖池(EP)和位于印度洋东部海域的东印度洋暖池 (EIOWP)是最重要的三大暖池。众所周知，大洋暖池幅员辽阔，是全球海气 能量交换年总量最大的海域，它的维持和变化不仅对ENSO的发生、发展起着重 要作用，而且对中高纬度大气环流变化有着显著影响，还制约着亚洲和大洋区域兰州大学硕士学位论文亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化的气候变化(如降水)和自然灾害的形成，乃至对全球天气和气候的变化都起着极为重要的作用。自20世纪80年代以来，许多学者就大洋暖池对东亚或者中国气候的影响进 行了大量探讨【39451。黄荣辉和孙凤英的研究表明，当热带西太平洋暖池暖异常时， 从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太副高的位置偏北， 我国江淮流域夏季降水偏少，反之，江淮流域的降水偏多，黄河流域的降水偏少， 易发生干旱；张立峰等人的研究则指出西太平洋暖池异常对东亚夏季风的影响显 著；一些观测分析也发现当热带西太平洋暖池上空的对流增强后，从东南亚、经 东亚到北美西海岸上空大气环流的异常呈现出一个遥相关型东亚太平洋型 46-47】。王澄海等人进一步分析了中国西北降水与太平洋海温之间的相关特征并指 出中国西北春季降水与北太平洋海温变化有很好的相关【4引。这些以往研究表明大 洋暖池海温变化对东亚大气环流特征和降水都具有显著的影响。海洋作为全球水汽最主要的源地，对亚洲干旱半干旱区降水变化有什么影 响是一个值得研究的问题。以往对中国西北干旱半干旱区降水变化的研究主要 集中在探讨各种季风系统和西风环流与干旱半干旱区降水变化之间的关系 49-53】，但是有关亚洲干旱半干旱区降水变化与大洋暖池和厄尔尼诺区之间相关 特征的研究相对较少。本文将对亚洲干旱半干旱区水汽和降水与大洋暖池水汽 和海温之间的相关特征做进一步的分析，以加深对亚洲干旱区气候变化的认识。 尽管一些观测的事实显示我国西北地区的气候在转型，但是影响气候转型的 原因是非常复杂的，一些研究通过对空中水汽输送和大气环流的分析，认为西北 地区受多种环流形势的影响，尤其是新疆地区，受来自大西洋和北冰洋的西风气 流影响，一些区域也受到季风系统的影响。但是气候转型的原因和湿机制仍然是 一个不确定的问题。尽管西风和季风被认为是两个主要影响这一区域的环流系统 5446】。然而，还有一些研究表明【57-591，厄尔尼诺和中高纬度西风存在显著的正相 关关系，和印度季风则存在明显的反相关关系。因此，海洋上空的水汽很可能通 过季风和西风带入研究区。即使有充足的水汽进入研究区，但是如果没有形成降 水的条件，降水量也不会出现明显的增加趋势。因此，研究区是否有输入的充沛的水汽，是否有形成降水的条件，将成为文章研究的重点。 本文利用我国752个气象站点观测的气温和降水资料、ERA40年再分析资兰州大学硕士学位论文洲千副丰干旱去近几十年来区域气候变化料分析研究亚洲干旱半干旱区的气候变化特征，主要解决以下科学问题： 1、在全球变暖的大背景下亚洲干旱半干旱区近年来气候变化特征如何?2、海洋是全球水汽的源地，来之于海洋的水汽必然对亚洲干旱半干旱区水 汽收支和空间分布存在影响。那么大洋的哪一个区域对研究区的水汽贡献起主要 作用?有什么样的相关特征?3、以往研究中提出了不少影响亚洲干旱半干旱区降水的气候因子，这些气 候因子的对研究区降水的综合效应是什么?4、亚洲干旱半干旱区上空的对流层顶层和低层近年来有何变化?是否会影 响研究区的降水变化?5、研究区上空近年来高、中、低云覆盖又是如何变化的?13研究区概况本文将亚洲中部的干旱，半干旱区作为研究区。这一区域主要包括南疆、北疆、 柴达术、河西地区、蒙古国西北部以及中亚部分地区，研究区如图1 1所示，图图11是研究区概括图，图中a是亚洲干旱半干旱区、b为区域西风指数区c是东亚季风 区、d是印度季风区，图中箭头表示研究区的水汽来源方向。中a区是干旱，半干早区(研究区)，范围从55。E到102 5。E，从35。N到52 5。N。b区是区域西风指数区，范围大小为35。E-155。E35。N一50。N，c区是 东亚季风区，在这个区域内计算东亚季风指数的大小，这个区域的范围是110。 E-130。E，20。N-30。N，在d区70。E-95。E，15。N一25。N内计算印度季风指 数的大小：图中的箭头代表的是研究区水汽的来源方向。研究区的东、南、西、 北四个方向的界限大体上与气候上定义的干早，半干旱区界限一致，尽管气候区兰州大学顿士学位论文 亚洲干早岸干旱击近几十年来区域气候变化域是以某一指标为依据划分出的不规则区域，为了研究方便通常取其中一种规则 韵区域作为代表。一般按长期年平均降水量的多寡将干旱区分为干旱区(降水量250mm)和半干旱区(降水量在250-500film内)删。本文所选取的亚洲干旱，半干旱区，其中中国西北干旱，半干旱区范围取为350N5250N，725吨102 5aE。 本文利用ERA-40年的降水资料分析了北半球多年的平均降水量，如图12所示， 图中实线框为研究区，虚线代表多年平均降水量500ram，由图我们可以看出，研究区的多年降水量基本上都小于 500mm， 可以用来代表亚洲干旱半干早区。瓣岛渤蓬髟I纂卧2 2徽麓筹军丢趁棠盎苎蠢老嚣昙蒜嚣辜章髭裂盂盖誓旱区朋 由于中亚干旱，半干旱区处在的特殊地理位置，成为连接北半球高纬地区和赤道 低纬地区的过渡带，亚洲干旱，半干旱区深入内陆远离海洋，受西风气候的影响； 而亚洲干旱，半干旱区的东南部有高原山区、而大部分是以草原和沙漠、半沙化 的平原地区，主要受季风气候的影响；亚洲干旱半干旱区的西部有乌拉尔山， 阻挡着来自西风系统带来的大西洋的湿润水汽，而中偏东有蒙古高原的存在，让 东亚季风带来的太平洋暧湿气流，不能彻底的深入到山区，主要受到蒙古高压的 影响而在亚洲干旱，半干旱区的南部有伊朗高原和青藏高原的阻挡，让印度季 风带来的来自阿拉伯海和盂加拉湾的暖湿气流部分被阻挡，部分通过东、西两条 路线进入亚洲干旱，半干旱区，东线：印度洋、盂加拉湾的暖湿水汽经由盂加拉兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化湾，穿越雅鲁藏布大峡谷和青藏高原东部，到达亚洲干旱半干旱区东南部；西 线：印度洋、阿拉伯海的暖湿水汽经由阿拉伯海，翻越昆仑山脉和帕米尔高原到 达亚洲干旱半干旱区中西部【6l】。该区气温的大陆性特点突出，冬季为极地大陆 气团所控制，表现为冬季寒冷；夏季，由于地面增温，极地大陆气团充分变性而 成为干热气团，气候非常干热，表现为夏季炎热；导致气温的年较差和日较差都 非常的大。研究区年降水量在100400mm左右，沙漠地区则在50mm以下，在 山区由于自循环的原因，例如冰川融水、蒸发补给等，使得山区的降水量要稍微 高一些【62】，年降水的空间分布由东、西两边向亚洲干旱半干旱区中部逐渐减少， 降水主要集中在夏季，这主要受夏季风的控制，而在西部，亚洲干旱半干旱区 的降水主要集中的冬季【631，这主要受西风系统的控制。而在研究区，年蒸发量可达到9001500mm，大部分地区为干旱荒漠与干旱草原【641。而研究区内，外蒙古 区的气候表现为极强烈的大陆性气候，年温差较大，日温差更大，夏季因极锋平 均位置移到蒙古国这一带，降水主要集中在夏季，年降水量北部大约有 200300mm，南部的降水量仅仅有100-200mm左右；研究区的气候也密切连接 着高纬和赤道的气候变化，是全球气候变化的敏感地带，敏感的记录了全球的重 大气候事件，而且对全球气候变化有着重要的反馈作用。兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化第二章资料与研究方法21研究资料在本节中将逐一介绍本论文使用到的所有数据资料和研究方法，另外，本文 以上部分所提及的研究区，均指亚洲干旱半干旱区。文章中涉及到的距平值， 指所用的气象要素与19582002年的平均值之差。在季节划分的时候，冬季指12 月、次年1月、2月，春季指3月、4月、5月，夏季指6月、7月、8月，秋季 指9月、10月、11月份。剔除季节变化指的是，19582001年所用气象要素的当 月资料与19582001年所用气象要素多年该月平均值之差。211资料介绍本文所用的中国气象站点温度、降水数据来自中国气象数据共享网 (http：cdccmagovcn)50年的月平均温度、降水资料，该数据集来源于各省、 市、自治区气候资料处理部门逐月上报的地面气象记录月报表，主要为中国 752个基本、基准地面气象观测站及自动站1951年以来气候资料数据集。温度和降水的数据都是指的月平均值，温度的要素包括一天的最高温度、最低温度以 及平均温度。本文使用的再分析资料，是由欧洲中期数值预报中心(ECMWF)提供的每 日4次平均格点数据集，每天00点、06点、12点、18点四个时次，ECMWF 的数据资料在垂直方向包括23个不同层次(1000 hPa、925 hPa、850 hPa、775 hPa、 700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、250 hPa、200 hPa、l 50 hPa、1 00hPa、70 hPa、50 hPa、30 hPa、20 hPa、10 hPa、7 hPa、5 hPa、3 hPa、2 hPa、1hia)，数据变量包括：温度、降水(只有一层)、水汽、风速(U、V、W分量)、 位势高度、臭氧等。水平分辩率为25。25。，时间长度为19582001年。本 文还采用来自(http：dataeemwfintdata)高云覆盖(HCC)、中云覆盖(MCC) 和低云覆盖(LCC)资料，用来分析研究区的云量覆盖。22研究方法22I平均值和距平值 平均值是一个常用的重要统计量。气象上的月平均气温、年平均气温及某气兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化象要素多年平均值等就是这种统计量。平均值可做气象要素总体数学期望的一个估计。平均值是描述资料数字平均状况的量。；=寺喜一距平是气象上常用的量，它也即通常所说的异常，即对平均值的正常情况的 偏差。资料中某一个数值与平均值之差就是距平。第i点资料的距平是：2xmxix其中，Xdi是距平变量，xi是第i点的资料，x是变量平均值。 222相关分析相关系数是衡量两个随机气候变量之间的统计量。假设有两个样本量为n的变量：而，而，x3，毛 yl，y2，y3f ”，yR他们之间的相关系数的计算公式为：(一；)(乃-y)，=，：三b：一喜(玉一_)2喜t一歹)2相关系数r的取值范围为：1卜10。当，00时，表示两个变量之间存在正相 关关系，r值越接近10，两个变量之间的工F相关就越显著；当，00时，表示 两个变量之间存在反相关关系，r值越接近10，两个变量之间的反相关就越显 著。对于统计上说的两个气候变量之间的相关关系是否显著，亦即相关系数r的 值达到多大才算是两个气候变量存在显著的正(反)相关关系，必须要进行相关系数的显著性检验。相关的显著性检验就是检验两个变量之间的总体相关系数P 为0的假设是否显著，检验步骤：l、提出原假设：P=0，2、相关系数r的 概率密度函数正好符合t分布，3、用t检验来对r进行显著性检验。4、统计量：t：石忑，一，5、统计量t要遵从自由度v=n2的t分布。6、给定显著性水l一，2兰州大学硕士学位论文 亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化平a，查t分布表，如果tt。时，认为原假设不正确，相关系数是显著的。相反， 原假设是正确的，相关系数不显著。后延相关分析也成为交叉相关分析，两个样本量为rl的变量，他们之间的交 叉相关系数计算公式为：n-L-I(t一；)(鲰一歹)i-0而rL0R(三)=刊正|_1(一；)(”一歹)凡rL0墨(-_)(撕)而rLO，X；兰州人学硕士学位论文亚洲干旱半干旱去近几十年来区域气候变化呈上升趋势，表征该气象要素在所统计的时间段内有线性增加的趋势，如果r。0，X，呈下降趋势，表征该气象要素在所统计的时间段内有线性下降的趋势。 线性回归方程可以表示为：工(f)=a0+qt 趋势线系数rxt与回归系数的关系是：al=名qq(2)其中q、q分别是要素X及自然数序列的均方差。al成为大气的气候倾向率， 单位是：气候要素单位每年。rxt、al均可用来表示要素的长期趋势变化，但是趋 势系数rxt更具有优越性。原因是，rxt本来就是相关系数，要比回归系数做显著 性检验的时候容易很多；rxt是无量纲量，rxt的绝对值大小就可以直接说明趋势变化的强、弱。所以，可以对不同空间点计算rxt，而al是有单位的量，所以不能， 而且因为