【厄尔尼诺事件对S市年降水的影响浅析6700字】

厄尔尼诺事件对S市年降水的影响浅析内容摘要本文基于1961—2017年晋中市年降水数据，采用线性倾向估计、Morlet小波变换等方法对1961—2017年晋中市年降水的变化趋势进行分析，并根据年降水距平值研究了两种不同分布型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响。所得结论如下：1961—2017年晋中市年降水量总体呈波动减少趋势，年降水递减率为-1.6673，1968年为突变年。在此时间尺度内，年降水量存在4a、7a、12a、22a和29a的变化周期；东部型与中部型两类不同分布型厄尔尼诺事件的出现会导致晋中市年降水量减少，而东部型的厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响更为显著；东部型厄尔尼诺事件出现当年与事件出现次年对晋中市年降水的影响与中部型事件相比具有明显的差异性，东部型事件出现次年的年降水量基本多于事件出现当年的年降水量，而中部型事件与此相反。【关键词】东部型厄尔尼诺事件中部型厄尔尼诺事件降水晋中目录TOC\o"1-3"\u1. 引言 52. 研究区概况 53. 数据来源与研究方法 63.1数据来源 63.2研究方法 64. 厄尔尼诺事件的发生与其变化特征： 65. 不同分布型厄尔尼诺事件对晋中市年降水的影响： 85.1晋中市年降水的变化特征 85.2东部型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响 115.3中部型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响 116. 结论 12参考文献 14

引言作为全球天气气候变化强信号之一的厄尔尼诺事件，其发生时赤道太平洋东部与中部热带海区的海水温度会出现持久性的偏高，造成全球多地气候模式异常，从而对许多国家的工农业生产造成影响。中国紧邻厄尔尼诺事件发生区,因此厄尔尼诺事件对于我国气候影响十分显著[1]。学者们关于厄尔尼诺事件的理论、预测以及对我国不同季节、不同区域的气温、降水等方面的影响都做了许多研究。其中关于厄尔尼诺事件对山西气候的影响研究也有很多，如祁子云马淑苗等学者研究了厄尔尼诺分别对山西省北部与南部地区气温与降水的影响[2-3]。张红英等学者关于厄尔尼诺现象对山西省部分区域如忻州市、长治市等地区气候的影响展开了相关研究[4-5]。通过整理查阅可发现在大部分关于厄尔尼诺事件对于山西省各地区气候的研究中并未将厄尔尼诺事件按照一定标准，如海温距平的分布情况进行分类讨论，而有研究表明三种不同分布类型的厄尔尼诺事件，它们的发生机理以及对热带大气的响应是具有差异性的。ASHOKetal．在其研究中指出日本、新西兰等地区的气温与降水对不同分布型厄尔尼诺事件即东部型与中部型的响应完全相反[6]。伍红雨、吴遥等学者指出事件发生后第二年，华南地区前汛期时的降水量会因厄尔尼诺事件的类型、强度的不同存而在差异[7]。又如袁媛等学者在其研究中指出三种不同类型的厄尔尼诺事件，其海水表层的水温演变特征不具有一致性，并指出事件出现第二年中国夏季的降水，对两类即东部型与中部型厄尔尼诺事件的响应不同，有可能形成北方型、中间型和南方型三种不同类别的中国降雨带[8]。因此将厄尔尼诺现象分类讨论具有必要性，以便更客观科学的探究厄尔尼诺事件对某地区气候的影响。褚颖佳等学者在其研究中指出厄尔尼诺事件发生当年与事件发生次年对山东省降水区域的影响具有差异性，因此关于厄尔尼诺事件对某区域气候影响的研究，需要指明是事件发生当年还是次年[9]。在本次研究分析中，文章中所指的当年是厄尔尼诺的开始年，次年是厄尔尼诺发生的翌年。本文根据1961—2017年此时间段内晋中市年降水量以及厄尔尼诺事件的资料，研究了两种分布类型即中部型与东部型厄尔尼诺事件对山西省晋中市降水的影响。研究区概况本文研究区域山西省晋中市，其地理位置介于北纬36.40度到北纬38.06度，东经111.25度到东经114.05度之间，东依太行,西临汾河，地处晋中盆地中部，具有一定的区域气候代表性。晋中市属于温带大陆性气候，有多种地形，地势东高西低，其中西部地区的地势较为平缓且土壤有机质含量高，是发达的农业发展区。晋中市重视现代农工业发展，山西“农谷”的创建以及科技创新中心等七个国家级别试点项目的进行与落实，使晋中市农业综合水平大幅度提高[10]。2020年，在晋中市传统工业中占有一席之位的三个产业，即冶金业、炼焦业以及煤炭产业依旧快速发展。晋中市旅游景点众多，作为晋中市经济重要支撑点之一的旅游业，其总收入近年来持续快速增长，并在发展中形成了以晋商民俗文化旅游为主，宗教古建游，观光游以及红色经典游等为辅的旅游体系[11]。众所周知气候条件的变化会对农业生产、生态环境等造成影响，同时也影响着工业与旅游业的发展。厄尔尼诺事件对我国气候影响较为显著，其发生时所导致的极端气候造成的干旱水涝，低温冻害等灾害导致农产品质量数量下降，部分农业设施受损，导致农产品产量以及该地区农业经济收入降低。其对工业制造业也会造成一定程度影响，如破坏电网、设备，以及交通运输受阻所导致的工厂停产。对旅游业来讲，极端降水可能会破坏旅游景观以及旅游设施的完整性，导致游客的数量减少，从而导致该地区旅游业的经济数据下滑[12]。因此，研究厄尔尼诺事件对该地区降水变化的影响具有一定的现实意义。本文关于厄尔尼诺事件对晋中市降水影响的研究成果，可为防治晋中市气象灾害提供参考资料，从而降低厄尔尼诺事件对晋中市工农业生产造成的不利影响。图SEQ图\*ARABIC1晋市区域图数据来源与研究方法3.1数据来源本文所采用的山西省晋中市1961—2017年年平均降水量数据，由“中国气象科学数据共享服务网”所公布的晋中市国家基准站榆社站（53787）站点降水监测资料提供。在研究中所需用到的东部型与中部型两种分布型厄尔尼诺事件发生年份的相关资料来自于中国气象局新公布的对于厄尔尼诺事件的判定标准（2017年），即《厄尔尼诺/拉尼娜事件判别方法》(QT/T370-2017)中所整理的相关资料。3.2研究方法本文通过线性倾向估计法对1961—2017年晋中市年降水量变化趋势进行研究并利用Mann--Kenddall（M-K）检验方法对此时间段内的年降水量做相关的研究检验，判断晋中市年均降水序列是否存在突变并确定突变发生时间。对于1961—2017年山西省晋中市年降水量变化的周期性，则通过Morlet小波变换进行分析。在研究两种不同分布型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响时，根据57a中不同分布型事件出现当年与次年的降水距平值绘制了年降水距平图，以此分析两种不同分布型事件出现当年以及事件出现第二年对晋中市年降水量的影响。厄尔尼诺事件的发生与其变化特征本文依据《厄尔尼诺/拉尼娜事件判别方法》(QT/T370-2017)即中国气象局于2017年新公布的对厄尔尼诺事件的判定标准，判断厄尔尼诺事件是否发生以及其出现的具体时间，并用表格的形式列出了两种不同类别事件出现时所对应的时间段，该标准中对ENSO的出现、其强度以及持续时间的判别与国际上所给出的标准相接轨，并且结合我国的实际情况，引入东部型指数和中部型指数对厄尔尼诺事件进行了类别划分，具有一定的科学性与自主性。判定所依据的标准是观察NINO3.4这个区域的三个月滑动平均绝对值是否≥0.5℃，且此现象要一直延续最少达到五个月，这样的情况则被断定：发生了一次厄尔尼诺（指数大于等于0.5℃）/拉尼娜事件（指数小于等于0.5℃）；事件的持续时间为其所与事件判别标准相符合的时间段；在事件发展过程中，其峰值时间由ININO3.4区域最大滑动平均绝对值出现时所对应的时间判定，而峰值强度则根据此最大数值进行判定[13]。关于对厄尔尼诺事件的分类整理，本文是根据其不断发展后所达到成熟时的海温数值与平均值之间最大正差值的空间分布情况进行统计，东部型事件演变达到成熟时最大正距平值主要出现在太平洋东部，靠近南美洲的赤道附近的海域；中部型事件演变达到成熟时的最大正距平值主要出现在太平洋中部靠近赤道与国际日期变更线的区域，而第三种混合型事件达到成熟时最大距平值的分布情况介于以上的两者之间[14]。若在事件发展的某一时间段内，出现以上内容中所定义的不同分布型事件的交替变更，则定义此种事件类型时需参考事件发展过程中出现的峰值所属类型，以其所属类型，即事件的主体类型进行划分。表一为1961到2017年间，东部型与中部型厄尔尼诺事件出现的时间段、峰值所出现时的年份以及强度等级的统计整理数据。其中对1994年的划分较有争议，此文将其归类为中部型的厄尔尼诺事件年。由表格可以看出两种不同分布型厄尔尼诺事件主要发生在春夏季节，事件峰值基本出现在秋冬季节，且具有一定的周期性即每2到7年至少会出现一次。在1961—2017年57a里，东部型的厄尔尼诺事件一共出现了11次，远比中部型的事件所发生的次数多。表中也可直观看出57a里较强的厄尔尼诺事件，如2015年、1997年、1982年与1972年基本上都类属于东部型的事件，在这以上所列的几年中，超强厄尔尼诺事件共有三次，且每次持续时间都超过了12个月。而中部型的厄尔尼诺事件大部分发生在2000年后，事件强度等级基本为弱或中等。表SEQ表\*ARABIC11961—2017年两种不同分布型厄尔尼诺事件发生年份表事件类型起止年月峰值强度等级东部型1963.07-1964.011963.11弱1965.05-1966.051965.11中等1972.05-1973.031972.11强1976.09-1977.021976.10弱1979.09-1980.011980.01弱1982.04-1983.061983.01超强1986.08-1988.021987.08中等1991.05-1992.061992.01中等1997.04-1998.041997.11超强2006.08-2007.012006.11弱2014.10-2016.042015.12超强中部型1968.10-1970.021969.02弱1977.09-1978.021978.01弱1994.09-1995.031994.12中等2002.05-2003.032002.11中等2004.07-2005.012004.09弱2009.06-2010.042009.12中等不同分布型厄尔尼诺事件对晋中市年降水的影响5.1晋中市时间尺度内年降水的变化特征由图二可知1961—2017年晋中市年均降水量总体呈波动减少趋势，年均降水递减率为-1.6673（线性倾斜率），多年平均降水量为550.3895mm，在57a中山西省晋中市年均降水量高于常年值的年数共有33a。低于常年值的年数有24a，分别占总体的57.9%与42.1%。但从图中可观察到1961—1970年间晋中市年均降水量低于常年值的年数有1a，1971—1980年间晋中市年均降水量低于常年值的年数有4a，1981—1990年间晋中市年均降水量低于常年值的年数有4a，1991—2000年间则有7a年降水量低于降水常年值，而2001—2017年间年均降水量低于降水常年值的年数有8a，由此可见山西省晋中市气候总体呈变干的趋势。结合MK突变检验的相关理论，观察1961—2017年晋中市年均降水量MK检验图即图2可知：在1965年后降水UF曲线＜0，此现象证实前文所述降水呈下降趋势的结论。当1995年MK值低于临界值线时，下降的趋势尤为显著。约1968年时两条曲线即UF和UB有交点，则1968年为降水突变年。图3晋中市年降水量M-K突变检验图图图3晋中市年降水量M-K突变检验图图2晋中市年降水量变化图图四与图五分别为为晋中市1961—2017年年降水的Morlet小波系数等值线图和小波方差图，在大尺度17到25a与7到14a尺度上震荡明显。在大尺度17到25a，降水经历了以少多为一个循环的四次循环，与7到14尺度上降水经历了以少多为一个循环的8个循环。观察小波方差图可知:在此时间区域内有5个较显著的峰值出现，所对应的时间尺度分别是4a、7a、12a、22a与29a。在这五个尺度之中，最高峰值处所对应的时间范围是22a，即称其为第一主周期，在此时间范围左右降水周期性最明显，震荡最强。而其余四个峰值所对应的时间尺度由高到低分别是29a、12a、7a和4a，顺次称其为第二、第三、第四以及第五年降水量变化的主周期。简而言之，在1961年到2017年整个时间段中，年降水量的变化特征由以上5个周期的波动所控制。图SEQ图\*ARABIC4小波分析等值线图图SEQ图\*ARABIC5小波分析方差图5.2东部型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响图六给出了东部型事件开始年与事件出现第二年年降水量距平的折线统计数据。从东部型厄尔尼诺事件出现当年的年降水距平图（左图）中可以看出，在所有事件发生的开始年份中，显示年降水距平为负值的年数有7a，其中有5a的年降水负距平值接近-200mm，距平值显示为正值的年数有4a，且其中有两年的降水距平值接近0。结合东部型厄尔尼诺事件出现前一年的年降水量整理数据来看，由东部型事件的出现而造成研究区域降水量大量减少的年数为9，其中最大可减少将近400mm。由此可见东部型厄尔尼诺事件对晋中市的年降水量影响显著，当事件出现时晋中市年降水量明显降低。而在东部型厄尔尼诺事件出现第二年的年降水量距平折线统计图（右图）中可以看出，其年降水正负距平的年数基本各占一半，负距平值均高于-150mm，事件发生当年为正距平的年份在次年中年降水量基本都有所减少，减少幅度相对较小。而事件发生当年降水距平为负距平的年份在次年中年降水量基本都有所增加，增加幅度大，最大增长幅度可达约350mm。可见东部型的厄尔尼诺事件，其发生当年与发生次年对晋中市年降水量所造成的影响是不同的。图SEQ图\*ARABIC图SEQ图\*ARABIC6东部型厄尔尼诺事件发生当年与次年年降水距平图5.3中部型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量的影响图七给出了中部型事件开始年与事件出现第二年的年降水量距平折线统计数据。从中部型事件发生的当年年降水距平图（左图）中可以直观看出：与东部型的厄尔尼诺事件发生开始年相比，中部型事件发生当年年降水量距平折线统计图走势较为平稳。在6次中部型的事件发生开始年年份中，出现年降水量负距平值的年数有2a，且年均降水负距平值均高于-100mm。图中正距平年数有4a，除1977年外，其余年份年均降水量均与常年值的相差值范围基本都小于100mm。结合中部型厄尔尼诺事件发生前一年的年均降水数据来看，共有3次中部型厄尔尼诺事件的发生导致当年年均降水量减少，减少幅度相比于东部型厄尔尼诺事件较小，减少量约在110mm以内。这说明东部型厄尔尼诺事件的发生相比于中部型厄尔尼诺事件的发生对晋中市年降水量的影响更为显著。而在中部型事件出现次年年降水距平图（右图）所展示的6次事件发生年数中，年均降水正负距平年数基本各占一半，其中年均降水负距平值均高于-100mm。两图比较可知除1968年与2003年中部型厄尔尼诺事件发生次年比事件发生当年年降水量有所增加外，其余事件发生次年比事件发生当年年降水量少。由四幅图相比较可知：在连续两次发生的厄尔尼诺事件的时间段内,如1963—1964年（东部型事件）、1965—1966年（东部型事件），年均降水量持续减少，第二次事件发生次年降水量才有所回升。而连续三次发生的两种不同分布型厄尔尼诺事件年，如1976—1977年（东部型事件），1977—1978年（中部型事件），1979—1980年（东部型事件），其年均降水趋势与上述相同，即年降水量持续降低，仅最后一年年均降水量趋势回升。图SEQ图\*ARABIC图SEQ图\*ARABIC7中部型厄尔尼诺事件发生当年与次年年降水距平图结论本文根据1961—2017年以来山西省年降水量以及厄尔尼诺事件资料，通过线性倾向估计法与Mann-Kenddall（M-K）检验方法，以及Morlet小波变换法对1961—2017年晋中市年降水量变化趋势进行分析，并确定突变发生时间与57a晋中市年降水量变化的周期性。根据年降水距平值绘制相关年降水距平图，以此研究两种分布型厄尔尼诺事件对晋中市年降水量影响。所得结论如下：（1）据年降水量折线统计图显示，1961—2017年晋中市年降水递减率是-1.6673，总体呈波动减少趋势，57a中山西省晋中市年降水量距平值以正距平为主，但山西省晋中市气候呈变干趋势。M-K检验结果显示晋中市年降水下降趋势显著，1968年为突变年。在57a尺度内，晋中市年降水量变化存在4a、7a、12a、22a和29a的变化周期。（2）两类不同的厄尔尼诺事件，即东部型与中部型。两种事件发生当年对晋中市年降水量的影响，与其同类事件发生次年对晋中市年降水量的影响不同。东部型事件发生时晋中市年降水量明显减少，而事件发生开始年为负距平的年份在次年中年均降水量基本都有所增加。大多数中部型事件出现第二年的年降水量少于事件发生当年年降水量。（3）东部型与中部型两种不同分布型厄尔尼诺事件对晋中市年均降水量的影响不同。东部型事件出现时，晋中市年降水量明显降低；而中部型事件的发生同样导致当年年均降水量减少，但其减少幅度相较于东部型厄尔尼诺事件小，说明东部型事件的出现相比于中部型事件的出现对晋中市年降水量的影响更为显著。参考文献ADDINNE.Bib[1]张月丛,孟宪锋.厄尔尼诺和拉尼娜的成因及其对中国气候的影响[J].承德民族师专学报,2005(02):59-60.[2]祁子云,赵景波.厄尔尼诺/拉尼娜事件对山西省北部地区气候的影响[J].水土保持通报,2012,32(04):97-101.[3]马淑苗,赵景波.厄尔尼诺/拉尼娜事件对山西省南部地区气候的影响[J].水土保持通报,2012,32(04):106-111.[4]马子平,郝文进,郭松岩,郑秀文,张润英.山西忻州7至8月极端降水与厄尔尼诺事件相关性分析[A].中国气象学会.第33届中国气象学会年会S6东亚气候变异与极端事件及其预测[C].中国气象学会:中