中國區(qū)域1961～2010年降水集中指數(shù)（PCI）的變化及月分配特征

段亞雯 朱克云 馬柱國 楊慶

1 中國科學(xué)院大氣物理研究所東亞區(qū)域氣候—環(huán)境重點實驗室，北京100029

2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049

3 成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院/高原大氣與環(huán)境四川省重點實驗室，成都610225

1 引言

降水是水循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)，也是氣候變化研究的主要對象之一。上世紀(jì)70年代末以來，全球地表氣溫和對流層低層溫度顯著升高，導(dǎo)致大氣可承載的最大水汽量增大，從而使得降水的時空分布特征也隨之發(fā)生變化，存在著很大的區(qū)域差異（Pachauri and Reisinger，2007；Chou and Lan，2012）。北半球中高緯度降水增加，中國、澳大利亞、太平洋島國等地區(qū)降水減少，赤道地區(qū)降水變率增大（Dore，2005）。丁一匯等（2007）指出，中國區(qū)域的降水以年代際變化為主，西北西部的降水從上世紀(jì) 80年代中開始明顯增多，而東部地區(qū)降水則由上世紀(jì) 70年代末以前的“北澇南旱”型轉(zhuǎn)為之后的“南澇北旱”型。趙宗慈等（2008）的研究也表明，20世紀(jì)全球陸地年降水量的長期變化趨勢不顯著，但存在多年代際振蕩特征，而中國降水的多年代際變化特征尤為明顯，并有較強(qiáng)的區(qū)域性。

以往的研究大多采用月降水量、年降水總量來分析降水的時空分布及其變化特征（左洪超等，2004；Frieler et al.，2011）。雖然這些變量在氣候及水文過程的研究中不可或缺，且一定程度上能夠反映出降水的基本氣候態(tài)及其長期變化特點，但在描述降水量的月分配特征及其集中程度上卻存在很大的局限?？紤]到降水月分配特征和變化趨勢對農(nóng)作物生長、土壤侵蝕度、水資源利用和管理的影響，及其對我們認(rèn)識增暖背景下區(qū)域水循環(huán)發(fā)生與變化機(jī)理的關(guān)鍵作用，有必要對其進(jìn)行深入的分析。

過去許多研究試圖通過定義新的降水指數(shù)對上述問題進(jìn)行探討。在國內(nèi)，大部分學(xué)者使用Zhang and Qian（2003）定義的降水集中程度（Precipitation Concentration Degree，PCD）和降水集中期（Precipitation Concentration Period，PCP）來分析降水的年內(nèi)集中程度。這兩個指數(shù)被應(yīng)用于長江流域（張錄軍和錢永甫，2004）、華北（張?zhí)煊畹龋?007）及東北（張運福等，2009；唐亞平等，2010）等地區(qū)降水變率的分析中。國際上，使用較為廣泛的是降水集中指數(shù)PCI（Precipitation Concentration Index）（Oliver, 1980；Michiels et al., 1992），它能較好的表征降水在年內(nèi)的集中程度及其季節(jié)性（Cannarozzo et al., 2006；Luis et al., 2011；Coscarelli and Caloiero, 2012）。De Luis et al.（2001，2009）應(yīng)用PCI研究了降水集中程度對地中海氣候帶土壤侵蝕度的影響，發(fā)現(xiàn)年總降水量的減少并不意味著土壤侵蝕危險的降低，降水的土壤侵蝕力更多的是與降水的季節(jié)性和集中程度相聯(lián)系；Apaydin et al.（2006）比較了 PCI、MFI（Modified Fournier Index）等幾個表征降水分布和集中程度的指數(shù)，指出PCI在給定年份能更好表征降水的集中程度；Fatichi et al.（2012）利用PCI等指數(shù)探討了降水的年際變化與降水年內(nèi)季節(jié)性的聯(lián)系，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了研究降水季節(jié)變率的必要性。

綜上所述，與其他研究降水集中程度的指數(shù)相比，PCI的優(yōu)勢是它的計算更簡便，物理意義更直觀，但其不足則是不能明確表征降水集中度的月際特征。考慮到目前尚無應(yīng)用PCI系統(tǒng)研究中國降水集中程度的變化的工作，且相關(guān)研究中區(qū)域之間的對比研究仍然欠缺，為此，基于降水的觀測數(shù)據(jù)，本文將通過研究 PCI在中國及其典型氣候區(qū)的時空分布及變化趨勢，探討近幾十年來中國降水集中程度的演變特征及其區(qū)域差異。同時針對PCI的不足，結(jié)合月降水量及其占全年降水總量比例的變化趨勢，對典型區(qū)域降水月分配特征的變化進(jìn)行研究，以期對中國降水的月尺度變率及年降水月分配的年際和年代際變化有更深入的理解和認(rèn)識。

2 資料和方法

2.1 資料

（1）本文所使用的觀測數(shù)據(jù)為中國氣象局整編的全國范圍756個基準(zhǔn)站的逐月降水量數(shù)據(jù)。由于各觀測站觀測的起始時間不一，且部分臺站缺測較多，為保障數(shù)據(jù)的完整性，本文剔除了缺測較多的站點，最終選取了1961年至2010年583個臺站的降水資料（如圖1）。同時，針對少數(shù)臺站個別月份的缺測，采用該月降水的多年平均值進(jìn)行插補(bǔ)。如某一臺站在1966年1月的降水缺測，則將1961～2010年期間該臺站所有非缺測的 1月份降水求平均，用這個平均值來插補(bǔ)1966年1月的降水。

（2）文中計算冬夏季節(jié)溫差時，使用的是與（1）相同的資料集，但為逐月氣溫數(shù)據(jù)。冬夏季節(jié)溫差為夏季（6、7、8月）平均溫減去冬季（前一年12月和當(dāng)年1、2月）平均溫得到的差值。

2.2 方法

（1）文中選取了中國八個典型區(qū)域（圖1）進(jìn)行 PCI與降水月分配的區(qū)域?qū)Ρ确治?。參考馬柱國和邵麗娟（2006）研究中國北方地區(qū)干濕變化采用的區(qū)劃方法，選取東北 [分區(qū) 1：（42.5°～50°N，120°～130°E）]、華北 [分區(qū) 2：（35°～42.5°N，110°～117.5°E）]、西北東部 [分區(qū) 3：（32.5°～40°N，100°～107.5°E）]、西北西部 [分區(qū) 4：（40°～47.5°N，82°～95°E）] 四個區(qū)域；同時，將青藏高原（分區(qū)5）加入了文章的分析中；西南地區(qū) [分區(qū) 6：（21°～30°N，95°～108°E）]則參考了黃榮輝等（2012）對西南嚴(yán)重干旱進(jìn)行分析時選取的區(qū)域；并選取了長江中下游地區(qū) [分區(qū) 7：（26°～33°N ，108°～122°E）]及華南地區(qū) [分區(qū) 8：（18°～26°N，108°～122°E）]（王遵婭等，2004）。

（2）PCI的計算方法。

文中采用的 PCI計算方法是 De Luis et al.（1997）提出來的，是對Oliver（1980）所定義PCI的改進(jìn)，其定義如下：

其中pi為第i月的降水量。

由（1）式可知，若年降水量都集中在一個月內(nèi)，則PCI的值為100，達(dá)到最高；若年降水量均勻的分配在12個月，則PCI值達(dá)到最小，約為0.08。在實際應(yīng)用中，國際上多定義當(dāng)PCI≤10時，表示其年降水量的月分配較為均勻；當(dāng) 11≤PCI＜20時，表示其年降水具有季節(jié)性，即年內(nèi)降水具有一定集中性；而當(dāng)PCI≥20時，則可認(rèn)為該地區(qū)年降水在年內(nèi)的分布具有異常集中性，降水的月變化很大。

利用公式（1），通過給定年份逐月降水量便可得出該年的 PCI值。文中所計算的 PCI時間平均值，是所選時段各年P(guān)CI的算術(shù)平均值。而某區(qū)域的PCI，為該區(qū)域中各站點年P(guān)CI值的區(qū)域平均。

考慮到9年滑動能剔除時間序列9年及其以下的高頻信號且保留 10年以上年代尺度的信號，文中對PCI和年降水進(jìn)行了9年滑動?；瑒觮檢驗是氣候突變均值檢驗的有效方法，但由于滑動窗口選取的主觀性，常造成突變點的漂移；Mann-Kendall方法能大體上確定時間序列中趨勢突變發(fā)生的起始位置，但多需配合其他突變檢測方法使用以避免錯誤的產(chǎn)生（符淙斌和王強(qiáng)，1992）。故本文同時采用滑動t檢驗與Mann-Kendall方法對PCI的突變進(jìn)行對比檢測，以期客觀確定突變發(fā)生的特征。另外，文中使用的插值方法為克里金插值法（何紅艷等，2005）。

3 中國區(qū)域 PCI的時空特征及變化趨勢

3.1 PCI多年平均分布特征及變化趨勢

中國區(qū)域年降水自東南沿海向西北內(nèi)陸逐級遞減，年降水量等值線大致呈西南—東北走向（姚惠明等，2013）。那么，降水年內(nèi)集中程度是否也呈現(xiàn)出相似的空間分布格局? 為此，根據(jù)中國區(qū)域1961～2010年的逐月降水量數(shù)據(jù)，計算了 1961～1990年 PCI的平均值，以此來分析中國區(qū)域 PCI氣候平均值的空間分布（如圖2a）。由圖2a可以看出，長江中下游及其以南地區(qū)PCI小于17，年降水的月分配相對均勻；而華北與東北地區(qū)PCI大于20，降水年內(nèi)集中程度相對較高；在100°E以西地區(qū)，降水的年內(nèi)分布更為集中，PCI多大于30，但北疆地區(qū)卻有所不同，盡管其年降水量小于200 mm但其降水的年內(nèi)集中程度較?。≒CI小于17）。

圖1 全國降水/溫度觀測站點（583個）分布及區(qū)域劃分Fig. 1 Locations of the selected 583 meteorological stations and sub-regional division

圖2 （a）1961～1990年平均PCI（Precipitation Concentration Index）的空間分布；（b）1961～2010年9年滑動平均的PCI趨勢系數(shù)（線性，單位: a-1）的空間分布（斜線區(qū)為通過95%的顯著性檢驗）Fig. 2 (a) Spatial distribution of the mean values of PCI (Precipitation Concentration Index) from 1961 to 1990; (b) linear trends of PCI (9-year moving average) in China from 1961 to 2010 (units: a-1). Shaded areas: 95% confidence level

由圖2b可知，除兩廣及四川盆地的小部分區(qū)域外，全國大部分地區(qū)PCI在1961～2010年間均呈現(xiàn)出顯著的減小趨勢，即這 50年間我國大部分地區(qū)降水的年內(nèi)分配趨于均勻。但PCI的減小速率具有較大的區(qū)域差異：100°E以西、東北和華北地區(qū) PCI的下降速率較大，其值大于 2/10a；而兩廣及四川盆地PCI呈上升趨勢的區(qū)域，其大部分地區(qū)趨勢不顯著（趨勢系數(shù)不能通過95%的信度檢驗）。

3.2 中國區(qū)域PCI的年代際分布特征

研究表明，近 50年中國降水的長期趨勢不明顯，但存在較大的年代際波動（丁一匯等，2007；趙宗慈等，2008）。由上述分析可知，1961～2010年中國區(qū)域PCI基本呈現(xiàn)顯著的減小趨勢，而其在年代際尺度上是否也存在明顯的變化特征是本節(jié)所要回答的問題。為此，我們對這50年的PCI值每10年計算其平均值，并計算其與多年平均值（1961～1990年）的差值（圖3）。

由圖3可知，上世紀(jì)60與70年代PCI的分布基本一致，而從上世紀(jì)80年代開始，100°E以西地區(qū)PCI均值相對上世紀(jì)60、70年代明顯減小，PCI小于 20的區(qū)域向北、向西大幅擴(kuò)張，東北北部及東部PCI小于20的區(qū)域明顯增大。而近10年，華北地區(qū)PCI小于20的區(qū)域大幅增加，但東南部濕潤地區(qū)PCI小于15的區(qū)域卻向長江中下游以南流域收縮明顯。同時，北疆地區(qū)PCI在上世紀(jì)80、90年代及近10年的均值都較上世紀(jì)60和70年代小。

由各年代PCI距平的變化可知，PCI的空間分

布存在明顯的年代際轉(zhuǎn)型。相對于多年平均值，上世紀(jì)80年代以前，我國大部分地區(qū)PCI都為正距平，降水年內(nèi)集中程度較高，降水量的年內(nèi)分配不均勻性大。但上世紀(jì) 80年代以后，我國絕大部分地區(qū) PCI都為負(fù)距平，降水年內(nèi)集中程度趨于變小，年降水量的月分配趨于均勻。其中在100°E以西及東北與華北地區(qū)，PCI在上世紀(jì) 80年代以后大幅降低，其距平的絕對值多大于 2。而與上世紀(jì)80年代相比，近20年（1991～2010年）PCI為正距平的區(qū)域有所增加，這些轉(zhuǎn)為正距平的地區(qū)主要分布于兩廣地區(qū)及四川盆地。

圖3 1961～2010年各年代的PCI平均值（左）及PCI距平值（右）Fig. 3 Mean values of PCI (left) and PCI anomalies (right) in different decades in China from 1961 to 2010

4 典型區(qū)域 PCI的變化及降水月分配特征

4.1 典型區(qū)域PCI的變化特征及差異

研究指出，相對于全球持續(xù)性的變暖，降水量的變化格局及其區(qū)域差異具有更大的不確定性（王英等，2006）。盡管近50年的中國區(qū)域平均降水量沒有明顯的變化趨勢，但卻存在著顯著的區(qū)域差異（翟盤茂和鄒旭愷，2005; 王澄海等，2012），這種差異往往體現(xiàn)在周期性和長期趨勢的不同（王澄海和崔洋，2006）。以往對中國降水集中程度的研究僅限于某一特定區(qū)域，缺乏針對整個中國的系統(tǒng)分析和區(qū)域之間的比較。為此，這里將對中國各典型區(qū)域PCI的時間變化進(jìn)行對比分析，旨在揭示我國降水年內(nèi)集中程度的時間演變特征及其區(qū)域之間的差異。對典型區(qū)域PCI及年降水量滑動9年平均，可得如圖4的時間序列。為了更清楚的認(rèn)識其線性趨勢的大小、突變產(chǎn)生的時間，表1系統(tǒng)的統(tǒng)計了不同區(qū)域PCI的趨勢系數(shù)及突變點出現(xiàn)的時間。

表1 典型區(qū)域PCI線性趨勢及突變時間點Table 1 Linear trend and the abrupt change points of PCI

對比圖4和表1可以看出，東北、華北、西北東部、西北西部及青藏高原等地區(qū)，PCI呈明顯的波動式下降。上個世紀(jì)70年代末80年代初以前，這些地區(qū)的滑動平均的PCI主要在21至29之間變動，在1980年前后經(jīng)歷一個明顯的減小后，其PCI則主要在18至22之間變動，降水集中程度明顯變小。而西南、長江中下游、華南等濕潤地區(qū)，PCI值則在12到17之間變化，其年內(nèi)降水相對前幾個地區(qū)較為均勻。但西南地區(qū)年內(nèi)降水較長江中下游及華南地區(qū)更為集中，特別是在西南西北部地區(qū)，其PCI的多年平均值可達(dá)20及以上。

從長期趨勢來看，絕大多數(shù)區(qū)域PCI呈顯著的下降趨勢。其中西北西部地區(qū)與青藏高原PCI的減小速率大，分別為-2.47 (10 a)-1和-1.89(10 a)-1；東北、華北、西北東部地區(qū)PCI減小趨勢顯著，分別為-1.11(10 a)-1、-1.31(10 a)-1和-1.00(10 a)-1；西南及長江中下游地區(qū)PCI減小速率則相對較小，分別為-0.19(10 a)-1和-0.31(10 a)-1；與其他地區(qū)不同，華南地區(qū)PCI在1961～2010年間呈不顯著的減小趨勢。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，華南地區(qū)PCI的變化具有明顯的階段性特征：在 1961～2000年間，該地區(qū)PCI呈現(xiàn)弱的顯著性減小趨勢，但從2003年開始PCI顯著增大，這種增大趨勢是否持續(xù)值得關(guān)注。

結(jié)合年降水量變化的分析發(fā)現(xiàn)，東北、西北東部、西北西部及青藏高原年降水量在這 50年顯著上升，同時PCI均顯著下降，即降水在年內(nèi)的分布趨于均勻的同時降水量也有所增大，這有利于西北西部等干旱半干旱區(qū)土壤水分的維持及農(nóng)作物生長；在西南及華北地區(qū)，雖然其PCI下降趨勢顯著，降水集中程度明顯減小，但其年降水量呈不顯著的下降趨勢；而在PCI不顯著下降的華南地區(qū)，其年降水量微弱上升，但近十年P(guān)CI持續(xù)上升而降水量明顯下降，其發(fā)生旱澇災(zāi)害的可能性有所增加。

由上述分析可知，在上世紀(jì)70年代末80年代初大部分區(qū)域的 PCI明顯減小，那么這些區(qū)域的PCI是否在這個時間段發(fā)生了突變，1961～2010年不同地區(qū)PCI的突變情況又有何異同？我們利用滑動t檢驗及Mann-Kendall方法，對這一問題進(jìn)行了具體分析（表1）。發(fā)現(xiàn)大多數(shù)區(qū)域的 PCI均在1980年前后發(fā)生了程度不一的突變，降水集中程度顯著變小，其中西北西部及青藏高原PCI的減幅最大，西北西部地區(qū)1982年與1978年P(guān)CI的差值達(dá)9.7。由3.2節(jié)分析可知，中國部分區(qū)域PCI在上世紀(jì)90年代的均值較上世紀(jì)80年代大，但由突變檢驗可知，只有西北東部PCI的增加顯著。青藏高原及華南的PCI也分別在2002及2003年發(fā)生了一次顯著的突變，其中華南地區(qū)PCI值顯著增大，降水集中程度大幅增大；而青藏高原 PCI值則明顯降低，降水集中程度進(jìn)一步減小。

圖4 典型區(qū)域9年滑動平均的PCI（黑色虛線）及年降水（灰色虛線）變化，實線為對應(yīng)變量的原始序列。（a）東北；（b）華北；（c）西北東部；（d）西北西部；（e）青藏高原；（f）西南；（g）長江中下游；（h）華南Fig. 4 9-year moving averaged time series of PCI (black dashed line) and annual precipitation (gray dashed line) for typical regions, solid lines are corresponding original time series. (a) Northeast China; (b) the central part of northern China; (c) the eastern part of Northwest China; (d) the western part of Northwest China; (e) Tibetan Plateau; (f) Southwest China; (g) middle and lower reaches of the Yangtze River; (h) South China

4.2 典型區(qū)域降水月分配的變化

雖然PCI可以較好的表征出降水量在年內(nèi)的集中程度，但無法明確的指出降水在各月分配的具體變化（Michiels et al., 1992），也不能給出降水集中程度的月變化特征，即相同PCI的年降水其月分配特征未必相同。然而降水的月分配特征恰恰是一個與季節(jié)性干旱及洪澇、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境變化密切相關(guān)的重要指標(biāo)，因此，有必要在認(rèn)識PCI變化的基礎(chǔ)上對降水的月分配變化特征進(jìn)行分析。本節(jié)將通過進(jìn)一步分析中國區(qū)域各季節(jié)降水的變化趨勢及各典型區(qū)域月降水的時間變化認(rèn)識其月降水分配的變化特征。

圖5給出了1961～2010年各典型區(qū)域月降水量占年降水比例（Monthly rainfall accounts for theproportion of annual precipitation，以下簡稱MPAP）及各月降水量的線性趨勢。在東北、華北、西北東部及青藏高原，其 1961～2010年降水集中度的降低主要源于 7、8月份 MPAP的減少而其他月份MPAP的增加，且其各月降水量變化的線性趨勢與MPAP一致。7、8月MPAP及降水量的減少表明這些地區(qū)發(fā)生夏旱的可能性增大。在青藏高原和西北西部，雖然年降水和逐月降水在分析時段均呈現(xiàn)增加趨勢，但各月MPAP的趨勢變化卻存在明顯差異。西北西部地區(qū)主要表現(xiàn)為6至9月MPAP的減小而11、12月及1～3月MPAP增大，干旱區(qū)是農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱的地區(qū)，年降水分配在生長季的減少將嚴(yán)重影響該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的維持。而在年降水量超過800 mm的濕潤地區(qū)，降水月分配的變化卻存在明顯差異。其中西南地區(qū)PCI的下降主要源于 8～12月 MPAP的減小及上半年MPAP的增大，這為該地區(qū)冬旱的緩解提供了有利背景但卻加大了秋旱的可能性；長江中下游及華南

地區(qū)則為春、秋季 MPAP的減小而冬、夏季月份MPAP的增大，因此這兩個地區(qū)發(fā)生春、秋旱和夏澇的幾率增大。不同的是長江中下游地區(qū)降水集中度顯著降低，而華南地區(qū)年內(nèi)降水集中度的長期趨勢則不明顯。

圖5 典型區(qū)域9年滑動平均的MPAP（月降水量占年降水比例，黑色）及月降水量（灰色）的趨勢系數(shù)。單位: a-1。其他說明如圖4Fig. 5 Linear trends of 9-year moving averaged MPAP (Monthlyrainfall accounts for the proportion of annual precipitation, black bars) and monthly precipitation (gray bars) for typical regions. Units: a-1; others are the same as Fig. 4

圖6 各季節(jié)9年滑動平均的MPAP（Monthly rainfall accounts for the proportion of annual precipitation）及降水量線性趨勢空間分布，其中（a），（c），（e），（g）分別為春季、夏季、秋季、冬季季節(jié)降水量的趨勢；（b），（d），（f），（h）分別為對應(yīng)季節(jié) MPAP的趨勢。單位：a-1，斜線區(qū)通過 95%的顯著性檢驗Fig. 6 Linear trends of 9-year moving averages of seasonal MPAP (Monthly rainfall accounts for the proportion of annual precipitation) and precipitation(units: a-1). Precipitation: (a) Spring, (c) summer, (e) autumn, (g) winter; MPAP: (b) Spring, (d) summer, (f) autumn, (h) winter. Shaded areas: 95% confidence level

為了更清楚地認(rèn)識不同地區(qū)季節(jié)降水變化的差異，這里進(jìn)一步對中國區(qū)域各季節(jié)MPAP、降水量的變化趨勢及兩者的關(guān)系進(jìn)行了分析。圖6給出了中國區(qū)域不同季節(jié)降水量和 MPAP的空間分布，發(fā)現(xiàn)春、秋、冬三個季節(jié)我國大部分地區(qū)季節(jié)降水量的變化趨勢與 MPAP的變化趨勢一致。春季，100°E以東、黃河流域以南地區(qū)，二者一致降低，趨于變干，而除新疆西部外，100°E以西及中國東部的北方地區(qū)，二者一致性增大，趨于變濕；秋季與春季類似，但二者均變小的區(qū)域向北擴(kuò)張，同時東北與新疆中部地區(qū)MPAP與月降水量均趨于減小。冬季，除西南少數(shù)地區(qū)外，全國絕大多數(shù)地區(qū)的MPAP與降水量均增大，特別是長江中下游地區(qū)，二者增加的速率較大。夏季二者變化趨勢的一致性具有明顯的區(qū)域差異，其中東南部地區(qū)二者的變化為一致的顯著上升趨勢；西部和北部地區(qū)夏季MPAP均顯著下降，但除西北部分地區(qū)、華北及東北東南部地區(qū)其降水量也呈下降趨勢外，其他地區(qū)夏季降水量多顯著增加。

進(jìn)一步對8個典型地區(qū)不同年代降水的逐月變化進(jìn)行比較（圖7）發(fā)現(xiàn)，東北和華北近10年的降水月分配與其他年代相比最為均勻，近10年的PCI值也最小，其 7～9月份降水基本呈逐年代遞減的趨勢。在西北東部地區(qū)，雖然上世紀(jì) 80年代和近10年的PCI值都較小，分別為18.4和18.7，但與上世紀(jì)80年代相比，近10年夏季（6～8月份）降水明顯減少。在西北西部地區(qū)與青藏高原，降水月分配的年代際特征更為明顯，上世紀(jì) 60、70年代降水年內(nèi)分布最集中，而近 10年則最均勻。西南地區(qū)各年代降水月分配差異較小，僅 7、8月份降水有較大變化。長江中下游降水月分配的年代際變化則較為復(fù)雜，上世紀(jì)70和90年代月降水峰值在6月，而近10年則為7月，且其6月降水量相比上世紀(jì)90年代減少了49.5 mm。華南地區(qū)年內(nèi)降水分布呈雙峰型，降水集中在6月與8月，各年代降水月分配的差別也較大，近 10年降水的年內(nèi)分布集中度增大。

5 討論

由上述分析可知，1961～2010年間全國絕大多數(shù)地區(qū)的 PCI值顯著減小，降水的年內(nèi)分配趨于均勻，說明我國降水的季節(jié)性在這50年有所減弱，這種減弱與氣溫的季節(jié)差異有何聯(lián)系？這里我們嘗試用冬季和夏季平均溫度的差值來表征我國氣溫的季節(jié)性，并通過計算冬夏溫差與 PCI的相關(guān)性，對這個問題做進(jìn)一步的探討（圖8）。

對 1961～2010年夏季和冬季的平均氣溫差值進(jìn)行9年滑動平均后，計算出其50年的趨勢（如圖8a）。可以看出，我國絕大部分地區(qū)冬夏溫差在近50年呈顯著的下降趨勢，這與PCI的變化情況基本一致，因而從氣溫上也說明我國氣候的季節(jié)性在減弱。另外，對 PCI與冬夏溫差求相關(guān)（如圖8b），發(fā)現(xiàn)在東北北部、華北、黃淮平原、黃土高原以及新疆等地區(qū)二者在年代際尺度（9年滑動）上具有顯著的正相關(guān)，僅在廣西盆地零星地區(qū)出現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)。這說明我國降水的年內(nèi)分配趨于均勻的原因可能與增暖背景下季節(jié)性差異減小有關(guān)，但對于二者的關(guān)聯(lián)性及其發(fā)生原因還需進(jìn)一步研究。

6 結(jié)論

利用 1961～2010年的月降水和氣溫數(shù)據(jù)，通過分析全國范圍降水集中指數(shù)（PCI）的分布和降水的月分配特征，發(fā)現(xiàn)中國PCI的氣候態(tài)呈由東南向西北遞增的分布格局。結(jié)合對我國干濕區(qū)域的劃分可知，濕潤區(qū)的 PCI在11～17之間，年內(nèi)降水較為均勻；半濕潤區(qū)的PCI為17～24；半干旱區(qū)的PCI在24～27之間；而干旱區(qū)的PCI則由27至47不等，降水集中程度較高。1961～2010年間我國絕大多數(shù)地區(qū)（除華南沿海少數(shù)地區(qū)）PCI呈顯著的波動式下降趨勢，說明我國降水的月分配趨于均勻，這可能與季節(jié)性差異的減小有關(guān)。

通過選取中國八個典型區(qū)域?qū)ι鲜鍪聦嵾M(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ确治霭l(fā)現(xiàn)，1980年前后大多數(shù)區(qū)域 PCI均發(fā)生了一次轉(zhuǎn)折性變化，降水集中程度變低。其中東北、華北、西北東部、西北西部地區(qū)及青藏高原 PCI減幅較大，最大可達(dá) 9.7，而長江中下游等地區(qū)PCI減幅相對較小，這說明降水月分配的趨于均勻具有明顯的區(qū)域差異。干旱和半干旱區(qū)PCI在1961～2010年的下降速率較大，降水集中程度的降低主要體現(xiàn)為 7、8月降水占年降水比例的減少，其中西北西部地區(qū)則是整個生長季降水量占年降水比例均變小。濕潤區(qū)PCI及降水月分配的區(qū)域性差異較大，西南地區(qū)降水集中程度的顯著降低主要為8～12月降水占年降水比例變小，長江中下游和華南地區(qū)雖然均為冬、夏季降水占年降水比例增加，春、秋季減少，但不同的是長江中下游地區(qū)這50年P(guān)CI為顯著下降趨勢，而華南地區(qū)PCI的變化趨勢具有明顯的階段性。1961～2000年，華南地區(qū) PCI呈現(xiàn)弱的顯著性下降趨勢，但由于自 2003年開始PCI的顯著上升，該地區(qū)1961～2010年P(guān)CI呈現(xiàn)不顯著的下降趨勢。雖然降水量本身的變化與干旱密切相關(guān)（翟盤茂和章國材，2004），但 PCI和MPAP的顯著變化也將是表征旱澇特征的重要指標(biāo)之一。

圖7 典型區(qū)域各年代逐月降水曲線（其他說明如圖4）Fig. 7 Monthly precipitation variations in different decades for typical regions (others are the same as Fig. 4 )

圖8 （a）9年滑動平均的冬、夏溫差（夏季平均溫度-冬季平均溫度）的線性趨勢（單位: °C a–1）；（b）PCI與冬、夏溫差相關(guān)系數(shù)的空間分布。斜線區(qū)通過95%的顯著性檢驗Fig. 8 (a) Linear trends of 9-year moving average temperature difference between summer and winter, units: °C a–1; (b) correlation coefficients between 9-year moving average PCIs and seasonal temperature difference (summer minus winter). Shaded areas: 95% confidence level

我國降水集中程度及降水月分配在 1961～2010年間均發(fā)生了較為顯著的變化，對上述事實的認(rèn)識和分析對今后研究農(nóng)作物種植、水資源利用及氣候變化具有重要的參考價值，同時也為近年來頻發(fā)的自然災(zāi)害如西南秋、冬、春連旱的頻繁發(fā)生提供了事實依據(jù)。但本文僅圍繞觀測事實進(jìn)行了討論，為了更好的將研究成果應(yīng)用于實際工作，未來將著重對相關(guān)事實的發(fā)生機(jī)理進(jìn)行深入的研究。

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