非洲-亚洲干旱地区和半干旱地区1900-2010年降水变化特征研究外文翻译资料

英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

非洲-亚洲干旱地区和半干旱地区1900-2010年降水变化特征研究

作者：程相坤sup1;, 程航sup2;, 孙国武sup3;, 施肖萌⁴

1.中国大连锦州区气象局

2.大连气象局

3.中国气象局兰州干旱气象研究所

4.青岛气象局

Email：415391886@qq.com

摘 要

利用1901~2010年的GPCC(全球降水量气候学中心)降水资料和1901~2010年中国相关城市的年降水量，以及1950~2010年地面气压和500 hPa位势的NCEP（美国国家环境预报中心）资料，针对亚洲、非洲（经北非—中东—东亚—中国西北—华北—中国东北）地区，研究了降水的时空变化特征与大气环流变化的关系。结果表明，近百年来，北非-中国东北地区降水总量呈明显下降趋势，20世纪50年代(1950s)发生了变异。在50年代以前，中亚和西北地区呈下降趋势，50年代以后呈上升趋势,至90年代上升趋势更加明显。之后在中国西北东部、华北和东北呈下降趋势，在北非至东北的不同地区也或多或少呈下降趋势。从时间和空间上看，北非降水年数较少，周期较短。最后，对从北非到东北地区多年降水的SLPA（海表气压异常）场进行了分析。结果还表明，SLPA场对降水有较大的促进作用，对极地、高纬度、中低纬度降水有一定的负面影响。

关键字

亚洲-非洲、干旱和半干旱地区、降雨量高于或低于正常值、海流压力异常

一、引言

干旱是一个全球性的问题。干旱可以在任何国家、任何地区、任何时间和任何季节发生。通常，年降雨量小于250毫米的地区被定义为干旱地区.干旱地区占地球陆地面积的25%。大部分干旱地区位于北非、中非、中东、中亚和中国北部。暴雨、强风、低温、冰雹、沙尘暴等气象灾害大多为局部性、持续时间短、不连续。但干旱发生在更大的地区，持续时间会更长，缺水会对工农业造成巨大的破坏。在20世纪，发生了几次严重的旱灾，造成了非常严重的破坏。例如，1928-1929年，西北地区发生旱灾，仅山西省有940万人受影响，造成240万人伤亡。20世纪30年代，美国发生了严重的旱灾，给当地人民带来了严重的影响。1968年至1973年，非洲的干旱影响了2500万人，死亡总数超过200万人。2009-2011年，中国西南地区的干旱给该区人民造成了严重的影响。近年来，特别是在新世纪后的几年里，由于全球变暖，干旱发生的次数越来越多，持续的时间越来越长，强度越来越大，灾区越来越广泛，破坏也越来越严重。正因为如此，许多气象学家和研究人员从干旱监测(降雨、土壤水分和干旱指数)、干旱预测(统计和数值模拟)、机制(大气环流演变)、气候的动态诊断和对策(抗旱行动、方法)等不同角度对干旱进行了研究。一些研究试图对干旱和半干旱地区的气候变化进行分析。但它只描述了每个地区的基本信息，如干旱区降水和气温的变化，这是不够的。其他人分析了亚洲和非洲不同干旱地区的降雨量变化，以及降雨与干旱之间的关系，以及这些地区的干旱从西向东转移的可能性。在孙等人工作的基础上，马等人讨论了干旱转移可能的地震触发机制。然而，这是20年前的事了。本文分析了近百年(1900-2010)北非-中东-中亚-中国西北-华北和东北不同干旱地区、半干旱区及其时空演化特征的相互关系。在分析干旱区环流异常的基础上，对干旱区的可能原因及其相互关系进行了研究。

二、资料

2.1.使用的数据

近百年降水量(来自GPCC全球降水量气候学中心)，西安市、呼和浩特、兰州近60年来海平面气压和降水资料（来自NCEP美国国家环境预报中心）。

2.2. 分布

将干旱和半干旱地区划分为7个区域。这7个区域表现出从A-G有东北—西南（NE-SW）的趋势。降水量小于250 mm/年的干旱区，有北非、中东 、中亚、中国西部，降水量在300-500mm/年之间的半干旱地区，如西北、华北和东北地区(图1，表1)。

图 1

图1中7个区域的地理位置分别为A：北非，B：中东，C：西亚，D：东亚和西北，E：西北东部， F：华北 G：中国东北

表1 亚非的7个区域范围

2.3. 比较

通过对GPCC降水可信度的判断，选择了位于中国西北和华北的呼和浩特站(40.48˚N，111.41˚E)、兰州(36˚N，103.40˚E)、西安（34.17˚N，108.57˚E)等降水率较大的地区。它们的GPCC年降水量基本相同，曲线如下(图2)。

图2. 说明两者（OBS气象台|GPCC全球降水量气候学中心）不仅具有相同的变化趋势，而且具有相同的绝对值。结果表明，GPCC数据是合适的。

3.干旱气候

3.1.时间演化特征

图3. 1900年至2010年各地区降水曲线(mm)。(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)和(g)分别代表A、B、C、D、E、F、G地区

图3是A区到G区的降水曲线，从图中可以得出结论：近100年来，大部分地区的年变化和年代变化是同步的, 但在A区和B区中仍然存在一些不同步的现象，它们在A区和B区是完全一致的，都呈现下降趋势(图3[a]，图3[b])。C区靠近D区，1951年以前呈下降趋势，1951年以后呈上升趋势。(图3[c]，图3[d])，但E和F与D不同，它们在1951年之前呈下降趋势，从1951年到1995年呈现上升趋势，1995年至2010年又呈下降趋势(图3[e]-[g])。

最重要的是，近100年来，北非和中东(A、B区)的年降水量呈下降趋势。在中亚和中国西北偏东部地区(C、D区)的降水在1951年前呈下降趋势。在西北偏东、华北北部和东北地区(E、F、G区)，1951年以后呈现出上升的趋势，1951年以前呈下降趋势。1951-1995年降水呈上升趋势，1995-2010年降水量呈下降趋势。从微波分析数据中，我们可以得出这样的结论：每个区域存在4-6年、8-12年和10-25年(或15-30年)的周期，而且变化的周期是稳定的，不随年份变化。依照M-K突变法的分析，A区至G区的突变点出现在1950年。20世纪50年代以后，A、B区降水呈下降趋势，另外，C、D、E、F、G区的降水在1950年以后呈上升趋势。但在20世纪90年代中期，半干旱地区发生了一次突变，降水由多变少。根据图3，确定了每个地区1901年至2010年的降水量的变化曲线，持续3年的年降水异常为负的时期被定义为较少的降水年份，并根据表2，每个地区降水量较少的年份的开始日期和结束日期并不相同。但在1930-1940年代，各地区降水年仍有几十年的减少，各地区降水年数较少。有意义的是，把降水较少年份的最初几年放在一起。(表3)我们发现，随着时间的推移，它呈现出东移的症状，从北非到东北的时间大约是20年。例如，在图3中，A区1936年开始减少，但在20年后，在B、C、D区是1957年，1981年、2002年较少,这一现象与文献的结果相吻合，只是东移的间隔期有所不同。

表2 各地区降水量较少的年份 表3.各地区1901-2010年间降水较少的初始年份

3.2.空间演化特征

图4显示了1901年至2010年的平均年降水异常场， 在北非-中东-中亚-西北-华北-东北的干旱和半干旱地区，降水距平场范围较小的5-100米范围内，呈现西南-东北的趋势。

区域A-G成为一个整体，我们也可以从点相关图中得出结论。选择A区的随机点(45˚N，75˚E)，D区的点(45˚N，75˚E)和G区的点(43˚N，123˚E)。 计算这些点与其他网格(2.5˚times;2.5˚)在亚非地区的相关系数。我们发现，在干旱区和半干旱区，A-G区的相关系数均大于0.7。结果表明，500 hPa位势高度场区域间具有正相关关系，干旱和半干旱气候条件相同。G区域的点相关如图5所示。

从图4(B)-(I)中我们可以看到A-G的空间分布与图3的时间分布基本相同。1950年以来，随着A区和B区降水量的减少，年降水量出现负异常区逐渐增多，而C-G区则相反。年降水负异常区面积较20世纪50年代有所减少，降水量呈上升趋势。但2000年以后，半干旱地区(E区、F区和G区)降水量呈下降趋势。有意义的是，从图4(B)-(I)我们还发现，降水量较少的年份随着年份的推移呈东移趋势，如图4所示，自1910年以来，S地区从北非依次转移到中东、亚洲中国西北地区，以及最后进入东北地区，其结果与B节中的结果相同。

图5 G区中降水量少的年份的500hPa位势高度场的点相关图

4.与大气环流变化的联系

一个地区的降水多多少少都与当地大气环流的变化相对应。本文选取了1977年、1982年、1999年、2001年和2008年各地区降水量较少的年份(A-G)。同时降水较多的1987、1990、1994、1998和2010年为例，对降水较多和降水较少的年份的SLPA（海表气压异常）场进行分析(图6[A]，图6[B])。结果表明，气压场在降水较多、降水较少的年份间存在明显的差异。在降水较多的年份里，极地和高纬地区是强气压负异常区。但低、中纬度地区为强气压正异常区，特别是从北非到东北地区为负异常区，南部为负异常区，该地区北部低压更低，南部较强。北部和南部地区的强气压系统都处于停滞状态，这对降水是有利的。相反，降水较少的年份，极地和高纬度地区是强气压正异常区。在该地区的高纬度(大西洋和亚洲大陆)南部呈现负异常，而在北非的南部和中国东北则呈现正异常。这种压力的分布使得北部地区的低压和南部地区的高压在A-G区域向北的过程中处于停滞状态，不利于降水形成。

图6.各地区降水量多、降水量少年份的的SLPA异常场（海表气压异常）组合图(单位：hPa)

5.总结

研究结果如下：从北非(A区)、中东(B区)、西亚(C区)、东亚和中国西北地区(D区)、中国东部(E区)、华北北部(F区)、中国东北地区（G）的年降水量来看，从1901年到2010年，总的来说，从A到G的大部分地区，降水在几个世纪里呈现出下降的趋势。关于具体情况：

（1）、近100年来，A区和B区降水量呈下降趋势，突变出现于20世纪50年代，降水量进一步减少。在C区和D区，20世纪50年代以前降水呈下降趋势，但在20世纪50年代以后，它呈现出一种上升的趋势，在20世纪50年代，伴随着突变，降水量增多。20世纪50年代以前降水呈下降趋势，20世纪50年代至90年代呈上升趋势，降水量增多。但从上世纪末到本世纪初，降水呈下降趋势，降水量减少，这种突变也出现在20世纪50年代。

（2）、从A到G区域具有相同的周期变化，如4-6年、8-12年和10-25年(或15-30年)。

（3）、A到G区的干旱区和半干旱区成为一体。近百年来，虽然是干旱半干旱地区，但降水却呈现明显的多降水期，特别是在较短时期。对初始年份的分析表明，无论是时间演化还是空间演化，初始年份较短的地区都有从北非、中东、西北、华北向东北转移的趋势。

（4）、从各区域(A-G区)较典型的年降水量多和年降水量少的SLPA异常场（海表气压异常）组成图中可以看出，降水多的年份与降水少的年份具有明显的差异。一方面，极地和高纬地区表现出较强的压力负异常，向南为强正异常区。结果表明，A到G区域中低压以北和高压以南的强气压区都发生了有利于降水形成的停滞。与降水较少的年份相反，极地和高纬地区表现出较强的气压负异常，大西洋南部和亚洲大陆出现负异常时，其南部进一步呈现正异常。这使得北部低压区和南部高压区的停滞区向北发展，就像A-G区的北部一样，这与降水相反。

致谢

感谢助理工程师张迪的信息收集和绘图。

参考文献

[1]Cook，B.I.，Miller，R.L.和Seager，人为导致的土地退化放大了北美“沙尘暴”干旱，美国国家科学院院刊，R.(2009)，106, 4997-5001.

[2]刘，T.，严，T.C.等，(2011)中国主要气象灾害及其经济损失，20，90-95.(中文)

[3]Sun，G.W.，Li，Z.和von，J.Y.,(2014)中国西南地区两次严重干旱事件与大气低频振荡的关系,33,1562-1567.

[4]Sun，G.W.，Law，Z.X.和Li，Z.Y.,(1997)西北干旱气候研究,中国干旱气候地图集，

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[18761]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word