极端降水对中国降水总量的贡献外文翻译资料

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极端降水对中国降水总量的贡献

摘要：利用我国气象站日降水资料，分析了极端降水对总降水贡献的变化规律。结果表明，极端降水量约占我国总降水量的三分之一。在过去的半个世纪里，极端降水量在总降水量的年际变化中起着主导作用。在年代际尺度上，极端降水对中国湿润干燥地区的贡献不同。某些地区的湿润趋势主要归因于极端降水的增加；相比之下，其他地区的干燥趋势主要是由于非极端降水的减少。

关键词:降水，极端降水，年代际变化

引文: Sun J.Q., 2012: The contribution of extreme precipitation to the total precipitation in China, Atmos. Oceanic Sci. Lett., 5, 499–503.

1引言

与平均气候相比，极端事件对人类活动和自然社会环境的影响要大得多(Kunkel et al., 1999; Easterling et al., 2000)。观察分析表明，在过去的半个世纪里，极端气候事件在世界大部分地区呈上升趋势(Alexander et al., 2006; Trenberth et al., 2007)。此外，由于温室气体的影响越来越大，研究预测可能将有更多极端气候事件的发生(Gao et al., 2002; Zhang et al., 2006; Meekl et al., 2007; Jiang et al., 2007; Sun et al., 2010; Shi et al., 2010; Wang et al., 2012; Chen et al., 2012)。这些研究表明，极端气候事件的发生在未来可能会增加，导致重大损失。因此，在过去的20年里，越来越多的研究集中在极端气候事件上，以更深入和全面地了解它们的变化。

极端降水是极端气候事件的一个重要因素。中国每年都会经历大量的极端降雨事件，例如2008年长江流域和2007年淮河流域的极端洪水事件。这些极端事件在许多地区造成了巨大的生命和财产损失。统计报告显示，在过去的几十年里，中国由极端事件造成的农业和经济损失逐步增加，其中超过27.5%的损失是由极端降水事件造成的(Huang, 1999)。极端降水的严重影响使得更多的研究人员开始关注这一课题(Zhai et al., 1999, 2005; Su et al., 2006; Feng et al., 2007; Sun et al., 2007; Wang et al., 2012; Chen et al., 2012)。华北和东北地区极端降水事件呈下降趋势，西北和长江中下游地区极端降水事件呈上升趋势。除线性趋势外，我国极端降水事件也呈现出较强的年代际变化。与频率变化相比，极端降水事件的强度在中国东北地区呈上升趋势(Sun et al., 2007)，而长江流域的强度没有明显变化(Su et al., 2006)。这些结果表明，极端降水事件的这两个方面(频率和强度)的变化并不一致。因此，频率或强度的变化不能确定极端降水对总降水的贡献。换句话说，尽管有一些研究调查了极端降水的频率和强度的变化，但极端降水对总降水的贡献如何变化还不清楚。因此，在本研究中，我们尝试研究极端降水对总降水贡献的变化。

2数据

中国756个气象站的日降水观测数据来自中国气象局国家气象中心。降水数据在使用之前进行了质量控制。在这756个监测站中，很多台站都没有50年代的数据。因此，本研究的时间段是1960~2009年。从1960年到2009年，这些监测站缺省数据的时间超过了一年的10%或1%，也被舍弃。因此，本研究使用了541个站点的降水数据(如图1a所示)。这541个气象站的日记录均为1960~2009年的气候资料。极端降水的阈值是根据百分位数估计的。首先，我们计算了1971年至2000年每年降雨日降水量的95%。然后，将第95个百分位数的30年均值作为极端降水阈值。这里，极端降水日定义为降水大于极端降水阈值的一天。一年的极端降水定义为全年极端降水日数的降水之和，总降水量定义为全年所有降水日数的降水之和。定义了极端降水对总降水的贡献为：

图1 1960~2009年的气候态分布

(a)总降水量(毫米/年)，(b)极端降水量(毫米/年)，(c)极端降水占总降水量的比例

3结果

我国降水总量空间分布明显（如图1）。最大年降水量主要发生在华南，降水量向西北递减，最小值出现在西北地区。极端降水气候态表现出与总降水气候态相似的特征。在中国南方，极端降水量超过400毫米/年；然后沿西北–东南方向减弱。在中国西北，最小极端降水量小于50毫米/年。

与总降水和极端降水相比，极端降水量对我国总降水量的贡献呈现出不同的特征。图1c显示，极端降水一般占全国大部分地区降水总量的30%以上。最大中心位于四川盆地之上，值大于40%。最小中心位于青藏高原东部和新疆南部，值小于30%。对比表明，极端降水对我国东部地区总降水的贡献大于西部地区。

极端降水和总降水的标准差分布也与其气候态相一致，华南偏大，西北偏小(图2a和2b)。然而，与两种降水的气候态值相比，极端降水的标准差更接近于总降水的标准差。极端降水仅占总降水的三分之一。而极端降水的标准差占中国大部分地区70%以上的降水标准差，如图2c所示。结果表明，极端降水的变率在我国总体降水中占主导地位。图2d描述了极端降水与总降水的相关性，表明中国大部分地区的极端降水与总降水的相关性大于0.8。这一结果表明，极端降水的年际变率与总降水变率高度一致，进一步证实了极端降水在总降水变率中的主导作用。

众所周知，20世纪70年代末至90年代初，降水表现出显著的年代际变化。为了确定极端降水对中国降水年代际变化的贡献，我们比较了1990~2009年和1960~1979年两个20年同期的对应情况。与前一期相比，中国东南部和西部降水总量较大，但从华北到东北南部(以下简称华北东部)和东北中部降水总量较小(图3a)。极端降水的年代际分布与总降水量的年代际分布特征相似，如图3b所示。唯一的差异在于，华北东部和中东部(东南)极端降水的高(低)极端降水的区域范围比总降水的区域范围小(大)。这些结果表明，极端降水和总降水的年代际变化是一致的。为了进一步定量研究极端降水对总降水年代际变化的贡献，我们比较了四个年代际变化较大的地区两个亚时期极端降水与总降水的年代际差异。

图2 1960~2009年 (a)总降水量(毫米/年) 的标准差，(b)极端降水量(毫米/年) 的标准差，

(c)极端降水量的标准差占总降水量的比值，(d)极端降水量和总降水量的相关系数。

结果如表1所示。中国东南部(湿润地区)，从1960~1979到1990~2009年间，总降水量和极端降水量分别增加了47毫米/年和56毫米/年。极端降水的增加大于总降水量的增加，说明我国东南部地区总降水量的年代际变化主要是由极端降水引起的。对于另一个湿润地区(中国西部)，极端降水的增加占总降水变化的55%，说明相对于该地区总降水的年代际变化，极端降水的贡献大于非极端降水。对于这两个干燥区，情况有所不同。对于华北东部地区，极端降水的减少仅占总降水量变化的43%，说明非极端降水对总降水量年变化的贡献大于极端降水对总降水量年变化的贡献。对于中国中部地区，极端降水的年代际变化只有11毫米/年，远低于59 mm的总降水量/年。因此，对于中国中部地区总降水量的年代际变化，非极端降水量占主导地位。上述分析表明，某一特定区域的湿润趋势主要归因于极端降水；然而，中国某些地区的干燥趋势主要是由非极端降水引起的。

4讨论与结论

在本研究中，我们分析了极端降水对中国降水总量贡献的时空变化。结果表明，我国极端降水贡献总体上分布均匀，平均值为0.32。极端降水虽然只占总降水量的约三分之一，但其变率在总降水量中占主导地位。极端降水量和总降水量的年变化高度一致。在过去的半个世纪里，总降水量呈现出强烈的年代际变化。对于总降水量的年代际变化，极端降水在湿润和干燥地区的作用不同。我们发现，极端降水(非极端降水)的年代际变化对我国东南部和西部(华北东部和西部)降水总量的贡献较大。

图3 （a）1990~2009年至1960~1979年间总降水量的差值（单位：毫米/年）

（b）1990~2009年至1960~1979年间极端降水量的差值（单位：毫米/年）

小于-10 毫米/年的值为阴影区域。

表1 1990~2009和1960~1979年间总降水量 (毫米/年)和极端降水量(毫米/年)在四个区域的差值。

因此，我们得出结论，某一特定区域极端降水的增加对该区域的湿润趋势贡献更大，而某一特定区域非极端降水的减少对该区域的干燥趋势贡献更大。本研究的结果是用年平均时间尺度确定的。为了加深我们对中国极端降水的理解，需要进一步分析季节差异。

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