中国南方地区降水序列的长程持续性研究

发布时间：2020-08-25 07:44

【摘要】：本文利用去趋势涨落分析方法(DFA),诊断了中国南方地区降水序列的长程持续性特征;并结合观测降水序列的长程持续性特征,对高分辨率气候模式的模拟能力和再分析资料的可靠性进行了评估;最后,本文基于CESM1的RCP4.5、RCP8.5以及RCP8.5__FixA模拟情景降水资料,研究了未来温室气体排放增加和气溶胶排放减少对21世纪后期(2071-2100)中国南方地区降水序列长程持续性的影响。主要得到以下结论:(1)中国南方区域平均降水序列表现出较强的长程持续性特征,其标度指数值为0.61;此外,通过随机打乱原始降水序列,其标度指数为0.5,从而进一步验证了中国南方区域平均降水序列呈现出的长程持续性特征是由时间序列的分形特征造成的。(2)中国南方大部分地区降水序列的标度指数值都明显大于0.5,且呈现出由沿海向内陆逐渐减少的趋势。该结果进一步说明了中国南方沿海地区降水在10-1000天的时间尺度上可预测性较强;而中国南方内陆地区降水序列在10-1000天的时间尺度上可预测性较差。(3)与观测资料相比,ECMWF再分析资料、BCC_CSM1.1(m)、CESM以及MIROC4h气候模式模拟资料的标度指数值在中国南方大部分地区均接近观测,且分别有92%,90%,88%,91%的格点通过了 0.01的显著性检验,基本能够再现中国南方地区降水序列的长程持续性特征;而NCEP再分析资料的DFA分析结果较差,仅有53%的格点通过了 0.01的显著性检验。(4)在RCP4.5模拟情境下,21世纪后期(2071-2100)湖南东北部和江西西北部地区降水序列的长程持续性将增强,而中国南方其它地区则与目前阶段(1987-2016)保持一致;在RCP8.5模拟情境下,21世纪后期淮河流域地区和广西中部地区降水序列的长程持续性显著增强,而中国南方其它地区则与目前阶段保持一致;然而在RCP8.5_FixA模拟情境下,21世纪后期整个中国南方地区降水序列的长程持续性与目前阶段保持一致。此外,RCP8.5与RCP4.5以及RCP8.5_FixA模拟结果之间的差异性表明了未来无论是温室气体排放增加还是气溶胶排放减少都将使得淮河流域降水序列的长程持续性增强,尤其是未来气溶胶排放减少使得夏季淮河流域降水序列的标度指数值增大0.1以上。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P426.6
【图文】：

确定进行了检测。本文分三组实验，在每组实验里通过傅里叶滤波方法［９Ｍ４］产生２００００逡逑组给定标度指数的人工序列，且序列的长度与要分析的中国南方地区的降水序列长度相逡逑同。图２．１给出的是对人工序列的ＤＦＡ分析结果，可以发现，对于《邋＝０．５，邋９９％的标度逡逑指数值介于０．４６－０．５４之间，即误差范围为－０．０４－０．０４；对于《＝０．６，邋９９％的标度指数值介逡逑于０．５６－０．６５之间，即误差范围为－０．０４－０．０５；对于《＝０．７，９９％的标度指数值介于０．６５－０．７５逡逑之间，即误差范围为－０．０５－０．０５。为了方便，本文统一使用－０．０５－０．０５为降水序列０．０１的逡逑显著性检验水平。即模拟与观测的降水序列标度指数值之差介于－０．０５－０．０５之间，则认逡逑为模式能够再现降水序列的标度行为。逡逑９逡逑

第三章中国南方地区观测降水序列的长程持续性分析逡逑３．１中国南方区域平均降水序列的长程持续性分析逡逑图３．１ａ给出的是随机打乱（随机打乱指的是将降水序列进行随机重排）前后中国南逡逑方区域平均降水序列。图３．１ｂ给出的是随机打乱前后中国南方区域平均逐日降水序列的逡逑累积离差，可以发现随机打乱前后，中国南方区域平均逐日降水序列的累积离差呈现出逡逑明显不同的波动。随机打乱前，１９７５－１９８０年、１９８６－１９９５年以及２００３－２００５年呈现出下逡逑降趋势，而１９８１－１９８５年和１９９６－２００２年呈上升趋势。随机打乱后，在１９８８年以前，中逡逑国南方区域平均降水序列的累积离差呈小振幅的波动，而１９８９－１９９５年呈上升趋势，其逡逑后呈下降趋势。图３．１ｃ给出的是对中国南方区域平均逐日降水时间序列求得波动函数逡逑Ｆ（ｓ）随时间尺度ｓ变化的双对数曲线。实心点为ＤＦＡ邋（对每个窗口采用二次多项式去除逡逑趋势）得到的分布曲线，直线为实心点的线性拟合线，其斜率可较好地反映降水序列在逡逑这个时间尺度上（１０－１０００天）的长程持续性特征。从图中可以发现，随机打乱前，中逡逑国南方区域平均降水序列的标度指数值为０．６１，即表现出较强的长程持续性特征；而随逡逑机打乱后

１０５°Ｅ逦１１０°Ｅ逦１１５°Ｅ逦１２０°Ｅ逦１２５°Ｅ逡逑图３．３中国南方地区降水序列标度指数值的空间分布图逡逑图３．４给出的是１９７６－２００５年中国南方地区四个季节降水序列［）ＦＡ分析结果的空间逡逑分布图。可以发现：春季，中国南方大部分地区降水序列的标度指数值介于０．４８－０．５２逡逑之间，表现出较强的随机性；广州、安徽北部、河南南部地区降水序列的标度指数值＋：逡逑要集中于０．５８－０．６２之间，表现出长程正相关特征；而重庆东部和湖北两部地区降水序逡逑列的标度指数值小于０．４６，表现出较弱的长程反相关。夏季，长江下游以及广东、广西逡逑地区降水序列表现出较强的长程正相关，其标度指数值大于０．６２，而中国南方其它地区逡逑降水序列的标度指数值均接近于０．５，表现出随机性。秋季，中国南方大部分地区降水逡逑序列的标度指数值大于０．５５，表现出较弱的长程正相关，其中，广西北部、湖南南部以逡逑及江西中部地区降水序列的长程正相关特征最为明显

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 陈思宇;黄建平;付强;葛觐铭;苏婧;;气溶胶对我国中东部地区秋季降水的影响[J];热带气象学报;2012年03期

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本文编号：2803446