在变暖环境下中国降水和极端降水的变化外文翻译资料

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在变暖环境下中国降水和极端降水的变化

这项研究分析了，在变暖环境下中国冬季降水量和极端降水年代际变化。该结果表明，在中国冬季气候变暖的趋势下，冬季降水和极端降水在该地区也在增加。此外，并发年代际气候变暖的转变，发生在80年代中期，降水和极端降水量都显著上升。定量分析表明，中国表面每升温1℃则降水和极端降水增多9.7％-22.6％。降水增加这个速度比全球更大意味着，这表明中国的降水对气候变暖高度敏感，进一步凸显了研究气候变暖的区域反应的重要性。该极端降水在更高的速度比降水增多的事实下意味着，在全球气候变暖的背景下中国冬季降水将日益成为更加极端的类型，这可能部分解释了为什么最近多个在中国破纪录的极端降雪事件。

冬季降水 极端降水 全球变暖 灵敏度 区域响应 气候变化

气温和降水是两个主要的气象分子，他们的反常变化总是与极端干旱事件/洪水和热浪/寒潮相关，对社会和自然环境有相当大的影响。因此，气温和降水一直是科学家和广大市民的焦点。根据克劳修斯 - 克拉贝龙方程（CC），温度每增加1℃，大气水汽和降水将增加约7％。卫星观测和再分析数据证实了对CC理论推导大气中的水蒸气和温度关系的分析。然而，降水的定量关系和温度存在一个有争议的问题。华斯等人报道称，在1987年至2006年间全球平均降水量的速度增长是每1°C约7.4。降水在这个观测的增加率比在模型模拟，其中降水每1℃升高只有大约1％-3％的发现大得多。解决降水的不同反应对温度观测和模拟，兰伯特等人 提出了关于通过华斯所使用的方法在计算沉淀于灵敏度温度的问题。

运用回归分析，兰伯特等人得出的结论是由华斯等人计算的降水响应于温度的速率要高得多。此外，在气候模型，也有一些不确定性模拟物理或化学过程。这种不确定性的引入不仅使温度和降水的变化变得不确定，也使该降水随温度变化的速率进一步变得不确定。如果这种不确定性在气候模式中降低，降水对于温度的反应在模拟中可以被理解为是相媲美的观测结果。由于华斯等人只在1987-2006时期的研究中使用。 其他研究人员质疑这样短的时间周期是否足够诊断降水对气候的响应变暖。从理论上讲，时间较长的分析可以得到更可靠的结果。然而，如果分析的期限延长至近半个世纪（1951-2005），从不同的观测数据的结果是发散甚至逆转，这主要是由于不同质量的，并在不同的空间分布观测数据。因此，在全球范围时间内它是相当难以准确诊断降水对温度的响应的。

相反，在过去的半个世纪中，在某些区域降水观测数据质量和空间分布比全局数据优异。此外，全球气候变暖并不意味着地球所有地区都升温，不同地区的气候差异是明显的。正是因此，从区域角度来看研究降水对温度的响应是同样重要和可行的。在过去的半个世纪中，中国已经成为世界上最大的变暖地区之一。在这项研究中，降水与气温之间的关系在中国将会被看重。在过去的几十年中，中国已经出现了大量关于降水和极端降水的研究。大多数的文献，这些宝贵的贡献以及评论文章在中国国家评估气候变化报告中备受瞩目。然而，我国目前仅有几个那些直接影响降水对温度的敏感性作品。Qian等说明光降雨量的减少可能与大规模变暖有关。Zhao等人相比其发作和结束时间在不同的中国南北方持续降雨时间段（20世纪80年代，90年代和60年代 - 70年代），并发现，相比相对寒冷期（1960 - 1970）中，华南持续降雨（北区）是中国较早开始（后下）而在相对温暖的时间后（早期）终止（1980 - 1990）。所有这些研究表明可能有降水对气候变暖的响应。由于气候变暖的信号在冬季最强，这项研究从定性与定量的关系上探讨了中国冬季的降水量和极端降水。

1数据和方法

在该研究中使用了两个观测数据集，每日观察温度数据是最近更新的，均质温度聚集在中国的549台由李和严制定的的1960年至2008年期间。从中国756站观测到的逐日降水资料是从国家气象的中国国家气象局中心获取的。降水数据被发布前会被控制质量。这756站，在20世纪50年代丢失很多了数据点。因此，本研究的重点周期是1960年至2008年.那些缺失数据超过某一年的10％或48年的1％的站不包括。对于站的其余缺失每日记录已经用于一九六零年至2008年期间填充在由它们的气候值。最后，选择了在这项研究分析总数为535站气温和降水资料。

对极端降水阈值估计基于百分。首先，我们从1971年-2000年的冬天计算日降水量的第95百分位。第95百分位的30年平均值被视为极端降水阈值。一个极端降水一天定义为一个日子，降水量低于极端降水阈值。在一个给定的所有冬季降水日数，对于冬季极端降水被定义为总和极端降水日数为给定的冬季降水，

和总析出被定义为降水的总和。

2结果

在分析冬季降水的和极端降水对温度的关系之前， 首先探讨气候特点和趋势这三个气象要素，是重要的。如图图1（a），在中国冬季温度一般表现子午偶极图案，即温度的从山东半岛向西南行北（南）中国西南低于（高于）0℃。中国的南北两翼之间的温差大于40℃，这表明中国的气候类型的多样性。在过去的半个世纪中，随着全球气候变暖相一致，中国经历了强烈的回暖趋势，比中国北部的一个较大的幅度，在中国西南地区则有小的幅度。

主导中国南方冬季降水的温度在0℃以上。这一趋势主要归因于温暖，潮湿的空气，可以方便地到达中国南部给该区冬季降水创造了水汽条件。相比之下，中国北方有显著较少的冬季降水。特别是，在内蒙古延伸至新疆南部地区，冬季降水是小于10毫米。在冬季，中国北方的经历强烈的冬季风，从高纬度地区带来寒冷干燥的空气同时阻止从低纬度的暖湿空气向北流。因此，在国北方有较少的水蒸汽可形成降水，这是该地区冬季降水较低的原因之一。趋势分布显示，随着一些小的地区除外中国北部和中国西部地区，随着大量增加降水发生在中国南方。冬季降水在几乎所有的国家有所增加。冬季极端降水的分布与降水非常相似。从气候学角度看，极端降水占降水总量的三分之一。然而，从趋势的角度来看，

极端降水值更接近了总降水量的。基于这些结果，我们推断，极端降水的增加率占总降水增加的很大一部分，这是进一步由下定量分析证实的。

在宣判气候和趋势分析显示，随着气候变暖，在过去的半个世纪在一起，冬季降水和极端降水有都增加，这意味着在中国降水和温度之间有可能是一个强的关系。基于此现象，进行以下分析。考虑到气候变暖正在发生在一个较长的时间尺度的现象，我们首先从所有数据经过九年删除际变化移动平均法。这种方法突出了十年的特点降水量和极端降水，适合用于诊断及其与气候变暖的关系。

调查降水和温度之间的关系中，使用了奇异值分解（SVD）方法。这种方法可以检测的两个耦合信号分子。SVD的结果表明，在年代际时间尺度中国冬季降水和温度之间有强耦合。第一模式占总平方协方差的93.8％。它是，因此，合理的仅通过分析第一模式的情况来诊断降水和温度之间的关系。图2示出冬季降水和温度的第一配对模式，以及它们相应的膨胀的时间序列。温度模式表现出一致的气候变暖模式在全国各地，具有大（小）在北（南）中国价值观。这种温度分布比较相似，在过去半个世纪在中国的升温趋势，如图1（B）。在过去的半个世纪中中国相应的温度时间序列显示了越来越多趋势和展品周围突然年代际变化在80年代中期，这与气候变暖趋势相一致。因此，SVD的温度模式及其相关扩展时间序列反映了中国，它提供了一个探索的降水对气候变暖在全国响应的坚实基础的冬季气候变暖的特征。

图2呈现出与SVD降水模式，这与中国气候变暖有关。相比温度模式，降水模式示出了空间一致性相对较弱。一些小的负值区域分布在南部中国东北，华北北部中国，中国西北地区，青藏高原南部地区，中国西南地区。但是，这些负值较小，中国大部分地区表现出一致的，大规模的正值。考虑到气候变暖是一个大型的现象，在这研究中，我们将只专注于降水量一致，规模大的变化，而忽略了明显的小的，局部的负面沉淀的信号。因此，可以得出结论，在中国冬季降水的增加与一个变暖的环境相关联，并且具有最大增加的区域是中国南部。这两个相应的扩展时间序列的第一个配对模式的共同变化非常好。它们的相关系数为0.83，他们都表现出周围的80年代中期突然年代际变化。这些结果进一步证实，有在中国冬季降水和气温之间的强耦合：随着气候变暖的增加，冬季降水率也增加。

以上分析SVD介绍了季平均降水。现在，采用SVD分析进一步考虑冬季极端降水和温度之间的耦合关系。如图3（a）示出了SVD的温度模式具有相似的分布该气候变暖的趋势在中国：过去的半个世纪所有国家正在变暖，在北方大（少）值区域（南部）中国，这表明温度模式SVD的也反映了中国的气候变暖特征。图3（b）描述极端降水SVD模式。在图2（b）中，极端降水模式类似该降水。除了在南部中国东北，华北北部中国，中国西北地区，青藏高原南部地区和西南中国一些小的负面中心，随着气候变暖在中国大部分地区极端降水正在增加。两个对应的时间序列极端降水之间的相关系数和温度是0.92，它是高于降水和温度之间的。此外，极端温度和降水占总正方形协方差，95.4％的第一模式，也比降水和温度更高。所有这些结果表明，有极端降水和温度，相对于降水和温度之间的更强的耦合关系。

SVD分析表明，在中国冬季降水和极端降水对温度之间有一个密切关系。冬季降水量和极端降水量为中国的气候变暖的响应有多强？要回答这个问题，量化

冬季降水和温度极端降水的关系是从全国平均的研究视角。为了计算全国的平均时间系列，站数据首先被插值到使用克雷斯曼插值方法的2°times;2°格。温度，极端降水和温度的中国是指时间序列按面积加权这三个气象变量的平均值为网格全国计算。表1示出与SVD扩张时间序列和降水，极端降水和温度的中国平均时间序列之间的相关系数。表表明，所有的相关系数是大于0.93，这意味着在中国的平均时间系列反映了中国的年代际变化特征冬季降水量，极端降水和温度

和它们的耦合关系，如发现在SVD分析。因此，合理确定定量耦合降水量和极端降水的关系与使用中国平均温度的时间序列来代替支持向量机的时间序列。图4（a）和（b）表示的降水和气温（极端降水的散点图和温度）的异常（相对于气候的1965年至2004年）。这两个数字表明，有降水之间存在很强的线性关系

和极端降水和温度。除了在中国增加冬季气温，冬季降水和极端降水都已经在该地区，这与SVD明显的结果是一致的增加。

降水的定量耦合关系和极端降水温度是使用线性回归法评估的。Lambert等。表明，诊断降水对气候变暖采用线性回归的方法回应是比较合理的。用于沉淀和具有温度极端降水线性回归公式在图4的右下角给出。式表明，降水和极端降水分别增加3.1和2.2毫米，对应于温度增加1℃。如果这些增加的降水量和极端降水值可以通过气候划分（平均的的1965年至2004年期间），冬季降水和极端降水分别每1°C和22.6％，9.7％利率增加降水每1℃。极端的越来越多降水量占总降水量的71.6％增加，这意味着在中国冬季极端降水的增加是在一个比降水大得多气候变暖的环境。在中国气候变暖的背景这种现象相吻合随着近期众多破纪录的发生在中国，并与预测降雪事件提高冬季降水和极端天气事件。

3小结与讨论

这项研究分析冬季气温和降水，以及在中国的极端降水之间的耦合关系。结果表明，在过去的半个世纪中，冬季降水和在年代际尺度温度极端降水显示一致的变化。除了增加温度，降水和极端降水也有所增加，而这三个变量始终围绕展现80年代中期突然年代际变化. 以往的研究已经表明，东亚冬季风（东亚冬季风）经历了围绕中期突然年代际变化20世纪80年代，之后逐渐变弱，削弱在过去几十年的东亚冬季风的可能是有关气候变暖，因为模拟再加气候模型表明，东亚夏季风将根据减少变暖背景。在东亚冬季风减弱进一步削弱其相关寒冷干燥的空气对东亚地区的控制，有利于温暖，潮湿的空气从低纬度和海洋向北流。因此，在东亚冬季风较弱的一年，在中国有更多的冬季降水，特别是在中国南方。这些结果与冬季降水量和中国气候变暖有关的极端降水的分布相一致。因此，冬季降水和气候变暖对中国极端降水的耦合关系，可以通过物理的东亚冬季风的变化解释。定量分析表明，冬季降水和极端降水增加率，分别为每1°C 9.7％，每1°C22.6％。极端降水占的越来越多降水总量增长71.6％，这意味着随着全球变暖增加，冬季降雨将越来越多地变为更极端的类型。

为了比较降水量和极端的敏感性降水量在冬季气候转暖，我们也简要探讨降水和极端降水与气温在夏季的关系。结果表明，在夏季，降水和极端降水还以每1℃的6.7％和每1℃的15.4％速率随着温度的升高一起增加;夏季上涨幅度小于冬季。这些结果表明，在冬季降水和极端降水的响应，以更大的变暖，这进一步表明，调查变暖的季节影响提供了更加全面的数据本赛季更强。冬季降水和极端的发生率提高，降水和极端降水是每1℃的9.7％和每1℃22.6％，这比全球平均的更大。一个对中国的平均之间的速度差异的可能原因而全球平均是全球平均结果从年平均计算，而在本研究中，中国平均的结果集中在冬天。它公知的是冬季是具有最大变暖的季节。如果沉淀响应全球气候变暖，响应可能会在冬季最强的。因此，它是合理的的增加率在中国意味着证明冬季降水比全球平均降水量的年收益率更高。此外，全球变暖在世界范围内不是空间一致的，降水具有较强的地域特色。这也是合理的降水的反应是在某些地区更强，在别的地方弱。这项研究的结果表明，冬季降水的在中国温度的响应比全球平均强。这种差异突出检查在区域尺度气候变暖的影响的重要性。我们应该研究气候变暖从区域的影响以及全球的角度来看，这将使气候变暖的影响更全面的了解，并为开发适应提供信息策略。

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