農(nóng)業(yè)環(huán)境期刊投稿推薦雜志《農(nóng)村科技開(kāi)發(fā)》，是由農(nóng)業(yè)部主管,全國(guó)高等農(nóng)業(yè)院校學(xué)報(bào)研究會(huì)、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)主辦的面向國(guó)內(nèi)外發(fā)行的農(nóng)業(yè)科普類雜志。主要欄目：本刊特稿、熱點(diǎn)話題、調(diào)查報(bào)告、市場(chǎng)經(jīng)緯、鄉(xiāng)村觀察、綜合報(bào)告等。
　　【摘 要】 利用1951-2012年全國(guó)160站降水資料，分析了華北夏季(6、7、8月)總降水量，運(yùn)用一元線性回歸求得華北地區(qū)夏季降水年變化趨勢(shì);同時(shí)利用 EOF(正交經(jīng)驗(yàn)分解)來(lái)分析該地區(qū)62年的時(shí)空特征結(jié)果表明：在1965年代之前華北地區(qū)夏季降水偏多， 之后開(kāi)始下降，尤其是在1976年成為降水變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，降水進(jìn)一步減少，80年代中期后略有回升，但在2003年再次減少，2010年之后有回升趨勢(shì)。

　　【關(guān)鍵詞】 華北地區(qū)降水,一元線性回歸

　　1 引言

　　近年來(lái)，氣候異常給我國(guó)帶來(lái)了嚴(yán)重氣候?yàn)?zāi)害，尤其是旱澇等重大氣候?yàn)?zāi)害，特別是華北地區(qū)，華北地區(qū)主要位于半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)，其地形復(fù)雜多變，東臨黃海、渤海、東部為平原區(qū)，西部為太行山脈、黃土高原，因此氣候的區(qū)域性差異很明顯。降水是華北地區(qū)水資源的重要來(lái)源之一，尤其是夏季降水占很大比例。降水影響著當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 然而近幾年來(lái)華北地區(qū)由于水資源貧乏，導(dǎo)致近年來(lái)干旱頻繁發(fā)生。水資源的缺乏已嚴(yán)重地妨礙了華北地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，嚴(yán)重影響著華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，是華北地區(qū)今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必須解決的重大問(wèn)題[1]。

　　楊修群等人[2]對(duì)華北降水年累積距平指數(shù)變化分表明，近50年來(lái)華北降水異常發(fā)生兩次躍變，分別發(fā)生在1965年和1980年，研究表明近50年來(lái)，華北降水總體呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。張慶云[3]研究了1880-1997年華北降水變化后指出： 華北降水存在顯著的年際和年代際變化。本文就是對(duì)62年華北地區(qū)降水變化以及時(shí)空分布特征進(jìn)行分析，只有掌握了解了其特征變化趨勢(shì)，才能做好預(yù)測(cè)以及預(yù)防工作。

　　2 研究資料

　　降水資料：1951-2012年華北地區(qū)160站逐月降水資料，由國(guó)家氣候中心整編。選取華北地區(qū)代表站點(diǎn)為：赤峰，承德，張家口，呼和浩特，包頭，陜壩，北京，天津，石家莊，德州，邢臺(tái)，安陽(yáng)共12個(gè)站臺(tái)站，對(duì)降水資料采用6-8月的總和作為夏季降水，華北地區(qū)范圍選為(35° -45°N，100°-130°E)。

　　3 研究方法簡(jiǎn)介

　　研究中采用的方法主要有一元線性回歸、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解方法(EOF)，EOF分析又稱為主分量分析或主成分分析，它是用來(lái)將大量初始信息資料(矩陣) 加以壓縮，并從中求得能最大部分地捕獲初始方差的正交線性組合，即出現(xiàn)頻率最高的時(shí)空變化型或主導(dǎo)的時(shí)空變化型的一種分析方法。

　　4 華北地區(qū)降水變化特征分析

　　4.1 華北地區(qū)降水年變化分析

　　為了了解華北地區(qū)62年來(lái)夏季的降水變化，選取華北地區(qū)12個(gè)氣象臺(tái)站1951-2012年夏季降水代表華北地區(qū)夏季總降水(降水單位mm)，12個(gè)站點(diǎn)主要位于華北的中、北部地區(qū)。如圖1a為62年降水總量分布圖以及應(yīng)用一元線性回歸做出降水的變化，可以看到一元線性回歸后的趨勢(shì)為逐年遞減的，平均每年夏季減少17mm左右。在60年代中期降水有異常變化，80年代又有一次減少，在2000年之后降水均偏少;圖1b是經(jīng)過(guò)9點(diǎn)平滑處理后的距平圖，能夠更明顯的看到降水的年代際變化：一共有三次明顯的降水突變，分別在1965年左右，1980年左右和1998年左右，這三次異常變化都出現(xiàn)降水負(fù)距平意味著降水的減少。

　　4.2 基于EOF的華北地區(qū)降水分布特征分析

　　為了了解我國(guó)夏季降水的主要分布特征，應(yīng)用EOF分析方法對(duì) 1951-2012年160站的夏季降水距平場(chǎng)做展開(kāi)。EOF1 解釋方差貢獻(xiàn)為14.13%，EOF2解釋方差為12.22%。圖5和圖6(空心折線為原始的時(shí)間系數(shù)序列，實(shí)心折線是經(jīng)過(guò)9點(diǎn)平滑處理的)。

　　圖2和圖3分別為華北地區(qū)夏季降水EOF分析第1模態(tài)(即EOF1)的空間分布和時(shí)間系數(shù)序列。正如圖2所示，華北地區(qū)夏季降水EOF1的空間分布表明，華北西部有一負(fù)信號(hào)，華北北部、中部以及華北南部為正位相，山東半島沿岸為負(fù)位相，其他區(qū)域均在0值附近，信號(hào)不明顯，這可簡(jiǎn)單稱之為“東中西型”。相比較華北南部數(shù)值較大，說(shuō)明降水變化容易出現(xiàn)異常。由EOF1時(shí)間序列的變化可以看到，時(shí)間序列呈8-10的周期震蕩。華北中北部地區(qū)在1965年之后夏季降水有減少的趨勢(shì)，70年到80年一直為負(fù)值，降水在逐年減少，93年左右又有一次降水減少，2000年以后整體來(lái)看該地區(qū)基本呈減少趨勢(shì)。

　　圖4和圖5分別給出了華北地區(qū)夏季降水EOF2的空間分布和時(shí)間系數(shù)序列。圖4顯示，華北夏季降水大部分表現(xiàn)為一致的正值，可稱之為“全區(qū)一致型”，可理解為整個(gè)華北地區(qū)降水變化表現(xiàn)出一致的同位相變化特征。從EOF2時(shí)間序列的變化表明，在20世紀(jì)90年代初降水分布異常發(fā)生了突然的變化，華北地區(qū)降水有明顯的減少。圖6為兩個(gè)模態(tài)的時(shí)間系數(shù)對(duì)比，可以看出兩者基本呈反位相，即負(fù)相關(guān)。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　本文利用我國(guó)160個(gè)觀測(cè)站1951-2012年的降水資料分析夏季降水的變化趨勢(shì)和時(shí)空變化特征(EOF)。

　　降水距平和一元線性回歸表明：華北地區(qū)降水具有年代紀(jì)變化特征，降水趨勢(shì)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。60年代中，后期80年代中后期，2000年之后降水減少現(xiàn)象突出明顯并且沒(méi)有降水增加的趨勢(shì)，一直處于負(fù)距平。EOF表明：模態(tài)一中華北地區(qū)呈現(xiàn)出北、中、南與東、西部相反的變化趨勢(shì)。北、中、南部地區(qū)在 1965年之后夏季降水發(fā)生異常，在1973年左右，1993年左右以及2002左右都有一次降水的突變過(guò)程，即降水的突然偏少，之后降水除了2010有略微增多，整體顯示降水偏少。模態(tài)二中在90年代初有一次顯著地轉(zhuǎn)變，此時(shí)華北地區(qū)整體降水偏少;SVD表明：模態(tài)一中華北地區(qū)夏季降水從1975年左右，1993年左右，2003年到2009年有明顯的減少趨勢(shì)，這與EOF中得到的結(jié)論基本一致。模態(tài)二中華北西部和山東半島及北部為負(fù)值區(qū)，中部為正值區(qū)，與時(shí)間系數(shù)結(jié)合可知中部降水為減少，西部與山東半島及山東半島降水偏多。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]郝志新，鄭景云，伍國(guó)鳳，等.《1876-1878年華北大旱：史實(shí)、影響及氣候背景》.科學(xué)通報(bào)，2010.55(23)：2321-2328.

　　[2]楊修群，謝倩 等.華北降水年代際變化特征及相關(guān)的海氣異常型.地球物理學(xué)報(bào)，2005.48(4)：789-797.

　　[3]張慶云.1880年以來(lái)華北降水及水資源的變化.高原氣象，1993.3(4)：486-495.

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