王棟，譚桂容，耿新，3

(1.南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210044;2.山西省榆社縣氣象局，山西榆社031800; 3.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044)

1960年以來(lái)山西秋季連陰雨的氣候特征分析*

王棟1，2，譚桂容1，耿新1，3

(1.南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210044;2.山西省榆社縣氣象局，山西榆社031800; 3.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044)

利用山西省66個(gè)測(cè)站1960-2009年秋季(9-11)月的逐日降水量，采用線性傾向估計(jì)、累積距平法、EOF及Morlct小波分析方法，系統(tǒng)地分析了山西秋季連陰雨的變化趨勢(shì)和時(shí)空結(jié)構(gòu)特征，建立了秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)模型。結(jié)果表明:山西秋季年際區(qū)域性連陰雨次數(shù)和陰雨日數(shù)呈明顯的線性減少趨勢(shì)，過程雨量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，連陰雨次數(shù)的累積距平表現(xiàn)為“三升兩降”型變化;山西秋季連陰雨的年際和年代際變化特征明顯，1960-1970年代中期，有5～6年的周期變化，1990年代后期有2年的周期變化特征，年代際變化呈“波動(dòng)狀”變化規(guī)律;全省秋季連陰雨從南到北呈遞減分布，除北部的天鎮(zhèn)、山陰、繁峙等呈增加趨勢(shì)外，各代表站表現(xiàn)為一致的減少趨勢(shì)，南部、東南部及五臺(tái)山為連陰雨多發(fā)區(qū)，大同盆地、忻州盆地、太原盆地為少發(fā)區(qū);山西秋季連陰雨存在2～3年、8年左右的顯著振蕩周期。1970年代中期到1980年代中期，8年左右振蕩周期的振幅最大，能量最強(qiáng)，是周期振蕩最強(qiáng)的階段。

山西;秋季連陰雨;氣候特征;Morlct小波分析;時(shí)空結(jié)構(gòu);年代際變化

連陰雨是山西秋季常見的一種氣象災(zāi)害，對(duì)工業(yè)、交通、倉(cāng)儲(chǔ)等諸多行業(yè)造成危害。就農(nóng)業(yè)而言，秋季正是山西農(nóng)果作物的生長(zhǎng)和成熟季節(jié)，也是主要作物冬小麥的主播期，連陰雨形成的災(zāi)害將極為嚴(yán)重［1］。2007年9月26日至10月10日，山西發(fā)生罕見連陰雨天氣，全省66個(gè)代表站中，52站出現(xiàn)連陰雨，過程降水量平均達(dá)108.1 mm，中部地區(qū)的降水量比常年同期偏多4倍，46個(gè)代表站持續(xù)陰雨10～17 d。陰雨天氣使玉米、高粱、谷子、豆類等已成熟的作物無(wú)法收獲，導(dǎo)致發(fā)芽、霉?fàn)€;小麥錯(cuò)過適播期;低溫寡照造成蔬菜發(fā)生重度的腐爛病、霜霉病等病害;持續(xù)降雨導(dǎo)致紅棗、蘋果、酥梨等出現(xiàn)爛果、落果和霉變、腐爛。僅晉中市農(nóng)作物受災(zāi)面積達(dá)17.4萬(wàn)hm2，成災(zāi)面積9.06萬(wàn)hm2，減產(chǎn)20％以上。

秋季連陰雨的危害，早已引起氣象工作者的關(guān)注和重視，有不少學(xué)者對(duì)其特征和成因進(jìn)行了研究［2-19］，高由禧［2］早在1950年代就我國(guó)秋雨和秋高氣爽的氣候特點(diǎn)以及成因做了詳細(xì)的研究，指出華西秋雨的起迄日期與亞洲上空急流的進(jìn)退和印度季風(fēng)的進(jìn)退有關(guān)。王秀文［5］對(duì)北方麥?zhǔn)掌陂g出現(xiàn)的連陰雨天氣過程與環(huán)流形勢(shì)和影響系統(tǒng)的關(guān)系進(jìn)行探討，確定連陰雨天氣的概念模型。方建剛［6］分析了陜西省2003年秋季連陰雨降水的特征和形成秋季連陰雨天氣的天氣學(xué)、熱力學(xué)特點(diǎn)。程鵬等［7］應(yīng)用等熵位渦原理，對(duì)2005年5月中旬西北地區(qū)東部的一次連陰雨過程進(jìn)行了診斷分析。溫漢光等［8］對(duì)2009年秋季山西省北中部的連陰雨天氣的主要影響系統(tǒng)作了重點(diǎn)分析，對(duì)各物理量場(chǎng)進(jìn)行診斷，初步揭示了此次連陰雨過程的成因和降水特征。劉天適等［11］對(duì)西北地區(qū)以及陜西秋季連陰雨，特別是對(duì)陜西1980年代的秋季連陰雨過程做了較系統(tǒng)分析，建立了秋季連陰雨的中期預(yù)報(bào)方法。魏鋒［12］分析了甘肅1967-2001年連陰雨的天氣氣候特征。張智等［13］分析了寧夏全年和汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)的氣候變化特征及其突變、周期變化。鄒旭凱等［14］分析了長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)連陰雨發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間的時(shí)空分布特征。方建剛等［15］對(duì)陜西2011年秋季強(qiáng)連陰雨期間的歐亞大氣環(huán)流異常特征進(jìn)行了分析，得出“歐亞500 hPa高度距平場(chǎng)“北高南低”的分布是這次強(qiáng)連陰雨產(chǎn)生的大氣環(huán)流背景”。以上對(duì)于連陰雨的研究多集中在華西、西北和南方一帶，針對(duì)山西區(qū)域秋季連陰雨的研究卻不多見，已有的研究［8-9］是從天氣學(xué)角度側(cè)重于連陰雨天氣過程和降水變化特征的分析，鮮見關(guān)于山西秋季連陰雨氣候變化特征及其突變和空間結(jié)構(gòu)等方面的論文。因此，本文擬分析近50年來(lái)山西秋季連陰雨的氣候變化特征及其突變和空間結(jié)構(gòu)，嘗試建立山西連陰雨定量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，以期為決策部門做好防災(zāi)減災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

1 資料和方法

1.1 資料來(lái)源及處理

圖1 山西省66個(gè)觀測(cè)站位置分布

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于山西省氣象信息中心地面實(shí)測(cè)資料，根據(jù)山西氣候特點(diǎn)、區(qū)域環(huán)境、地形條件等因素，均勻選取了山西區(qū)域資料連續(xù)，且資料序列相對(duì)較長(zhǎng)的66個(gè)測(cè)站(圖1)作為代表站，統(tǒng)計(jì)66個(gè)站點(diǎn)1960-2009年間9-11月的逐日降水量(日界為北京時(shí)20:00時(shí))作為分析資料，以連陰雨發(fā)生次數(shù)、連陰雨持續(xù)天數(shù)和過程降水量作為定量表征指標(biāo)。參照山西氣象部門天氣標(biāo)準(zhǔn)，將秋季(9-11月)連陰雨的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)定義如下:

(1)連續(xù)陰雨日數(shù)≥5 d，每天日照≤3 h(允許其中一天日照≥3 h)，但過程開始和結(jié)束日降水量必須≥0.1 mm，過程降水量≥30 mm，記為一次連陰雨過程。

(2)若連續(xù)陰雨日數(shù)≥11 d，允許有兩個(gè)不相鄰微量降水日。

(3)66個(gè)代表站中，有10站以上處于同一連陰雨期內(nèi)，定義為一次區(qū)域性連陰雨過程。

(4)連陰雨出現(xiàn)月份，一般以連陰雨開始日的月份作為統(tǒng)計(jì)月。

(5)連陰雨過程跨兩個(gè)月時(shí)，若兩個(gè)月的過程日相同，以開始日的月份為統(tǒng)計(jì)月，否則取過程日多的月份為統(tǒng)計(jì)月。

1.2 方法

采用線性傾向估計(jì)［20］計(jì)算氣候傾向率來(lái)分析連陰雨的時(shí)空變化趨勢(shì);用Mann非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法［20］，對(duì)連陰雨發(fā)生次數(shù)的累積距平進(jìn)行變化趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn);采用Mann-Kendall檢驗(yàn)［20］(簡(jiǎn)稱為“M-K”檢驗(yàn))對(duì)連陰雨事件進(jìn)行突變檢測(cè);利用Morlct小波分析方法［20］揭示秋季連陰雨的多尺度周期性演變特征;采用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)方法將秋季連陰雨次數(shù)距平序列展開，分析連陰雨異常的時(shí)空結(jié)構(gòu)。在ArcGIS環(huán)境下，通過反距離加權(quán)(Inverse Distance Weighted，IDW)差值法繪制山西秋季連陰雨發(fā)生次數(shù)、連陰雨總?cè)諗?shù)、連陰雨傾向率變化等的空間分布圖。

2 秋季連陰雨時(shí)空分布特征

2.1 年代際變化

對(duì)1960-2009年山西秋季區(qū)域性連陰雨的年代際統(tǒng)計(jì)見表1。山西出現(xiàn)秋季區(qū)域性連陰雨55次，平均每年發(fā)生1.1次。連陰雨過程日數(shù)以7～9 d居多，占到50％，10 d以上較少，僅占15％。最長(zhǎng)連陰雨發(fā)生在1985年9月8-27日，晉中的左權(quán)站出現(xiàn)了持續(xù)20 d的陰雨天氣，過程降水量達(dá)151.4 mm;其次是發(fā)生在1962年9月22日-10月10日，山西南部的萬(wàn)榮、聞喜、垣曲、沁水、高平、晉城、陵川出現(xiàn)了19 d的連陰雨，過程降水量平均達(dá)145 mm。結(jié)合圖2a觀察山西秋季區(qū)域性連陰雨的年代際變化，1960年代連陰雨相對(duì)較多，且陰雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，過程降水量大，影響范圍廣。1980年代前中期連陰雨出現(xiàn)一小高峰，過程降水量多且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。1970-1980年代初、1980年代后期至1990年代連陰雨持續(xù)偏少，過程降水量小且持續(xù)時(shí)間短。2000年以來(lái)，連陰雨又明顯增多，其強(qiáng)度也有所增強(qiáng)?？傊轿髑锛緟^(qū)域性連陰雨的年代際變化特征較為明顯，表現(xiàn)為“波動(dòng)狀”變化規(guī)律。

2.2 年際變化

1960年以來(lái)，山西秋季連陰雨次數(shù)的線性變化總體呈較明顯的下降趨勢(shì)(圖2a)，其年際變化傾向率為-0.28次·(10a)-1，用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法(Mann)進(jìn)行變化趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn)，Z=-0.277 7，Z0.05=0.189，︱Z︱＞Z0.05，通過了0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，表明山西秋季連陰雨次數(shù)下降趨勢(shì)顯著。連陰雨次數(shù)的累積距平主要表現(xiàn)為“三升兩降”型變化，即1960年代初至1970年代中期、1980年代中期、2002年至2009年為相對(duì)多連陰雨期，1970年代后期至1980年代初期、1980年代后期至2000年代初期為連陰雨偏少期。由圖2b可見，秋季連陰雨過程雨量距平曲線的線性變化呈上升趨勢(shì)，年際變化傾向率為2.63 mm(10a)-1，未通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，但階段性變化明顯。從過程雨量的5年滑動(dòng)平均曲線可以看出，1960年代為過程雨量明顯偏多期，1970年代至1980年代初期為明顯偏少期，之后呈逐步增多趨勢(shì)，2000年代中期開始，過程雨量顯著增多。

表1 1960-2009年山西秋季區(qū)域性連陰雨的年代際變化

圖2 1960-2009年山西秋季區(qū)域性連陰雨次數(shù)距平和累積距平及過程降水量距平年際變化

2.3 月際變化

由表2可見，山西秋季連陰雨主要集中出現(xiàn)在9月上旬至10月中旬，10月下旬僅有1次，出現(xiàn)在1975年10月21-28日，11月未出現(xiàn)連陰雨。9月的連陰雨最多，共出現(xiàn)39次，占秋季連陰雨的71％，10月出現(xiàn)16次，占29％。統(tǒng)計(jì)資料顯示，1990年代起，山西秋季連陰雨更集中地發(fā)生在9月。1990年代9次連陰雨，9月出現(xiàn)8次占總次數(shù)的89％。2000年代12次連陰雨，9月出現(xiàn)9次，占總次數(shù)的75％。表明1990年開始，山西秋季連陰雨發(fā)生在9月的幾率明顯增大。

表2 山西秋季區(qū)域連陰雨各月逐旬平均出現(xiàn)次數(shù)

2.4 空間分布特征

圖3給出了山西各代表站1960-2009年秋季連陰雨次數(shù)和連陰雨總?cè)諗?shù)的分布。秋季連陰雨次數(shù)分布大體上由南向北減少，存在明顯的北少南多分布特征(圖3a)。南部、東南部、晉中東山及五臺(tái)山為連陰雨多發(fā)區(qū)，其中芮城、垣曲至沁水一帶為最多區(qū)域。西部高原區(qū)的忻州南及呂梁次之。大同盆地、忻州盆地、太原盆地的低值帶為連陰雨少發(fā)區(qū)，最少區(qū)域位于北部的天鎮(zhèn)、大同至右玉一帶。這與山西秋季降水量的分布相一致［21］。由圖3b可知，秋季連陰雨總?cè)諗?shù)的分布與連陰雨出現(xiàn)次數(shù)的分布基本吻合，也呈南多北少分布特征。

由山西各代表站不同連陰雨日的分布可知(圖略)，連陰5～6 d的站點(diǎn)占41％，主要分布在五臺(tái)山、晉中的東山、晉東南至運(yùn)城一帶;連陰7～9 d的站點(diǎn)占46％，分布在五臺(tái)山、晉東南及南部地區(qū);連陰雨10 d以上的站點(diǎn)占14％，分布在呂梁的臨縣、石樓及南部地區(qū)，北部的大部分縣站未出現(xiàn)10 d以上的連陰雨天氣。

為進(jìn)一步了解近50年來(lái)山西秋季連陰雨變化的各地差別，分別計(jì)算了山西66個(gè)代表站連陰雨次數(shù)和陰雨日數(shù)的線性變化趨勢(shì)(圖4)。由圖4a可知，除偏關(guān)及大同盆地的天鎮(zhèn)、大同、山陰、繁峙外，其余各站的連陰雨次數(shù)均呈下降趨勢(shì)，中西部的臨縣、興縣、石樓、蒲縣、洪洞、吉縣和壽陽(yáng)下降趨勢(shì)明顯，相關(guān)系數(shù)通過0.05的顯著水平檢驗(yàn)，隰縣、臨汾和北中部的五臺(tái)山、陽(yáng)曲、盂縣通過0.10的顯著水平檢驗(yàn)。從圖4b可見，除偏關(guān)、天鎮(zhèn)外，其余各站的陰雨日數(shù)均呈下降趨勢(shì)，興縣、石樓、隰縣、吉縣、五臺(tái)山下降趨勢(shì)明顯，相關(guān)系數(shù)通過0.05的顯著水平檢驗(yàn)，蒲縣、陽(yáng)曲、壽陽(yáng)通過0.10的顯著水平檢驗(yàn)?？梢钥闯觯轿髑锛具B陰雨發(fā)生次數(shù)及陰雨日數(shù)變化趨勢(shì)的區(qū)域差別不明顯，各測(cè)站之間下降趨勢(shì)存在差異。總體來(lái)說，近50年來(lái)山西各地秋季連陰雨次數(shù)和陰雨日數(shù)呈下降趨勢(shì)。

圖3 山西秋季連陰雨出現(xiàn)次數(shù)和連陰雨總?cè)諗?shù)分布

3 突變檢驗(yàn)與周期

圖4 山西秋季連陰雨次數(shù)和陰雨日數(shù)線性趨勢(shì)分布

圖5 1960-2009年山西秋季連陰雨發(fā)生次數(shù)Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線

山西秋季連陰雨發(fā)生次數(shù)從1960年代至1990年代呈顯著的下降趨勢(shì)，1999年開始增多，是否出現(xiàn)了氣候上的突變?用“M-K”法進(jìn)行檢驗(yàn)，給定顯著水平α=0.05，即U0.05=±1.96，結(jié)果由圖5可知，未通過置信度為95％的臨界值，表明山西秋季連陰雨沒有發(fā)生顯著的突變(圖5)。利用Morlct小波分析山西秋季連陰雨發(fā)生次數(shù)變化的多時(shí)間尺度特征(圖6)，小波圖中的陰影區(qū)就是通過95％信度檢驗(yàn)的周期信號(hào)。去除邊界效應(yīng)，山西秋季連陰雨的變化存在2～3年、8年左右2個(gè)可信的顯著振蕩周期。其中，1970年代前期、1980年代前期和2000年代前中期，存在2～3年的振蕩周期，周期強(qiáng)中心出現(xiàn)在1970年代中期前，周期振蕩呈明顯的階段性;1970年代至1980年代中期，存在顯著的8年左右振蕩周期;1960年代、1990年代的振蕩周期不明顯。在1970年代中期到1980年代中期，山西秋季連陰雨8年左右振蕩周期的振幅最大，能量最強(qiáng)，是周期振蕩最強(qiáng)的階段。

圖6 山西秋季區(qū)域性連陰雨發(fā)生次數(shù)的Morlct小波分析圖

4 秋季連陰雨強(qiáng)度的時(shí)空演變特征

為了進(jìn)一步分析山西秋季連陰雨的時(shí)空結(jié)構(gòu)，對(duì)山西66個(gè)測(cè)站1960-2009年(共50年)秋季連陰雨次數(shù)的距平場(chǎng)做EOF展開，特征值收斂迅速，第1特征向量方差貢獻(xiàn)率為55％，第2特征向量方差貢獻(xiàn)率為16％，通過north模態(tài)顯著性檢驗(yàn)的前3個(gè)特征向量的累積貢獻(xiàn)為78％。

圖7 山西秋季連陰雨EOF分析特征向量場(chǎng)及標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間系數(shù)

圖7中給出了山西秋季連陰雨EOF分析的前兩個(gè)模態(tài)，這兩個(gè)模態(tài)基本反映出山西秋季連陰雨的主要時(shí)空結(jié)構(gòu)。從第一模態(tài)(EOF1)的空間分布可以看出(圖7a)，山西秋季連陰雨最主要的模態(tài)表現(xiàn)為全省一致正信號(hào)特征，數(shù)值由北向南逐步增大，大體呈緯向空間分布。三個(gè)高值區(qū)分別位于晉東南、運(yùn)城中部至臨汾中南部和吉縣，表明這些高值區(qū)是最容易出現(xiàn)秋季連陰雨異常的區(qū)域。從相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間系數(shù)趨勢(shì)線可以看到(圖7b)，趨勢(shì)線反映的時(shí)間系數(shù)呈下降趨勢(shì)，表明近50年來(lái)，山西秋季連陰雨總體上是趨于減少的。時(shí)間序列表現(xiàn)出明顯的年際變化特征，1960年代至1970年代中期，顯示有5～6年的周期變化，1990年代后期顯示有2年的周期變化特征。平滑曲線則更清楚地反映出年代際變化特征，即1970年代后期之前，連陰雨波動(dòng)大，基本為正位相，1970年代后期到1980年代初表現(xiàn)為負(fù)位相，1980年代中期為弱的正位相，1980年代后期至1990年代持續(xù)負(fù)位相，2000年后又轉(zhuǎn)為正位相，這與(圖2a)的實(shí)況基本吻合，表明該特征向量的變化基本反映了山西秋季連陰雨的主要變化特征。第二模態(tài)(EOF2)的空間分布則主要表現(xiàn)為山西北、中部的多(少)連陰雨與南部地區(qū)少(多)連陰雨的反位相分布型(圖7c)，也就是說，當(dāng)山西北、中部地區(qū)秋季連陰雨偏多時(shí)，南部往往偏少，反之亦然。與此相對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)略呈下降趨勢(shì)(圖7d)，時(shí)間序列存在明顯的年代際變化。從滑動(dòng)平均的結(jié)果可以看出，在1980年代之前，基本表現(xiàn)為正位相，1980年代為較強(qiáng)的負(fù)位相，1990年代為弱的正位相，2000年開始轉(zhuǎn)為負(fù)位相。重4個(gè)等級(jí)(表3)。根據(jù)表3分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各代表站1960-2000年的秋季連陰雨個(gè)例，逐站回算RLYY，結(jié)果表明，連陰雨強(qiáng)度指數(shù)RLYY的等級(jí)范圍，對(duì)連陰雨過程強(qiáng)度的確定較為準(zhǔn)確。

表3 秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)RLYY分級(jí)表

5 連陰雨強(qiáng)度模型的建立

連陰雨的危害程度，主要取決于過程降水量和陰雨持續(xù)的天數(shù)，參考項(xiàng)瑛等的連陰雨強(qiáng)度模型［22］，結(jié)合考慮各因子權(quán)重，確定山西秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)的計(jì)算公式為:

以2001-2010年間出現(xiàn)的秋季區(qū)域性連陰雨作為建模樣本資料，按式(1)計(jì)算山西66個(gè)代表站共401個(gè)秋季連陰雨個(gè)例的強(qiáng)度指數(shù)，參考降水分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)樣本個(gè)例的平均強(qiáng)度指數(shù)百分比值確定分級(jí)閾值，即以平均強(qiáng)度指數(shù)的-30％、+30％、+60％對(duì)應(yīng)值作為分級(jí)閾值，將山西秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)RLYY分為輕度、中度、重度、特

對(duì)1960-2009年山西發(fā)生的55次區(qū)域性秋季連陰雨，逐站計(jì)算出每次連陰雨過程的強(qiáng)度指數(shù)和等級(jí)以及每次過程的平均強(qiáng)度指數(shù)和平均等級(jí)。從站點(diǎn)數(shù)達(dá)20站以上的過程中，選取5個(gè)平均強(qiáng)度指數(shù)值大的過程和6個(gè)平均強(qiáng)度指數(shù)值小的過程，作為典型強(qiáng)、弱連陰雨過程的代表，并從每次過程中選取兩個(gè)代表站點(diǎn)(表4)。由表4可知，強(qiáng)連陰雨的過程雨量為100.3～144.9 mm，平均達(dá)111.4 mm;陰雨日數(shù)9～13 d，平均達(dá)11 d;連陰雨過程站點(diǎn)數(shù)30～60個(gè)，出現(xiàn)輕度連陰雨的站點(diǎn)僅占3％，中度連陰雨站點(diǎn)占40％，重度連陰雨站點(diǎn)占31％，特重連陰雨的站點(diǎn)占25％。弱連陰雨的過程雨量為42.7～57.6 mm，平均51.1 mm;陰雨日數(shù)5～7 d，平均6 d;連陰雨過程出現(xiàn)站點(diǎn)22～64個(gè)，出現(xiàn)輕度連陰雨的站點(diǎn)占總出現(xiàn)站點(diǎn)的27％，中度連陰雨的站點(diǎn)占73％，沒有出現(xiàn)重度以上的連陰雨。由以上可知，連陰雨強(qiáng)度指數(shù)RLYY可以較準(zhǔn)確地反映出山西秋季連陰雨過程的強(qiáng)弱程度。

表4 山西秋季連陰雨強(qiáng)、弱過程的強(qiáng)度指數(shù)對(duì)應(yīng)表

從山西秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)50年的年際變化曲線可以看出(圖略)，山西秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)的線性變化略呈上升趨勢(shì)，曲線變化與圖2b實(shí)況相吻合。1960年代為正距平，表明連陰雨偏強(qiáng)，1970年代至1980年代初為負(fù)距平，表明連陰雨偏弱，之后沿平均線附近波動(dòng)，2000年代中期開始，顯著上升，呈正距平，表明連陰雨強(qiáng)度趨于增強(qiáng)。

由此可見，該連陰雨強(qiáng)度指數(shù)模型，能夠較客觀、準(zhǔn)確地反映山西秋季連陰雨的強(qiáng)度，可為進(jìn)一步定量評(píng)估連陰雨的影響提供科學(xué)依據(jù)。

6 結(jié)論

(1)近50年來(lái)，山西秋季區(qū)域性連陰雨次數(shù)和陰雨日數(shù)總體上呈一致的下降狀態(tài)，尤其是連陰雨次數(shù)的平均時(shí)間變化曲線呈顯著線性減少趨勢(shì)，年際變化傾向率為-0.28次·(10a)-1，累積距平表現(xiàn)為“三升兩降”型變化。連陰雨過程雨量呈階段性緩慢上升態(tài)勢(shì)，年際變化傾向率為2.63 mm(10a)-1;山西秋季區(qū)域性連陰雨年代際變化特征明顯，表現(xiàn)為“波動(dòng)狀”變化規(guī)律。1960年代初至1970年代中期、1980年代中期至1990年代初期是連陰雨多發(fā)期，1970年代后期至1980年代初、1980年代后期至2000年代是少發(fā)期，2002年開始趨向多發(fā)期;山西秋季連陰雨主要出現(xiàn)在9月上旬至10月中旬，11月未出現(xiàn)連陰雨。9月的連陰雨最多，占秋季連陰雨的71％。從1990年代開始，山西秋季連陰雨更趨向于集中發(fā)生在9月，尤其是1990年代，9月連陰雨占秋季連陰雨的89％。

(2)山西秋季連陰雨次數(shù)和陰雨日數(shù)分布大體上由南到北遞減，呈明顯的北少南多分布特征。連陰雨的多發(fā)區(qū)主要位于山西南部、東南部、晉中東山及五臺(tái)山地區(qū)，最高值出現(xiàn)在沿中條山的沁水、垣曲至芮城一帶。少發(fā)區(qū)位于大同盆地、忻州盆地和太原盆地，最低值出現(xiàn)在北部的天鎮(zhèn)、大同至右玉一帶。山西秋季連陰雨過程時(shí)長(zhǎng)一般為5～9 d，10 d以上的連陰雨較少，尤其北部的大部分縣站未出現(xiàn)過10 d以上的連陰雨。

(3)山西秋季連陰雨的變化存在2～3年、8年左右2個(gè)可信的顯著振蕩周期。2～3年的振蕩周期，出現(xiàn)在1970年代前期、1980年代前期和2000年代前中期，周期振蕩呈明顯的階段性，周期強(qiáng)中心出現(xiàn)在1970年代中期前;1970年代至1980年代前中期，存在顯著的8年左右的振蕩周期，這一時(shí)期，山西秋季連陰雨8年左右振蕩周期的振幅最大，能量最強(qiáng)，是周期振蕩最強(qiáng)的階段。1960年代、1990年代的振蕩周期不明顯。

(4)對(duì)山西秋季連陰雨的EOF分析表明，山西秋季連陰雨最主要的模態(tài)有兩個(gè):第一模態(tài)(EOF1)的空間分布表現(xiàn)為全省一致變化型的連陰雨分布，數(shù)值大體由北向南逐步增大，呈緯向空間分布。三個(gè)高值區(qū)分別位于晉東南、運(yùn)城中部至臨汾中南部和吉縣。時(shí)間序列表現(xiàn)出明顯的年際變化特征，1960年代至1970年代中期，有5～6年的周期變化，1990年代后期顯示有2年的周期變化特征。第二模態(tài)(EOF2)的空間分布則主要表現(xiàn)為山西北、中部的多(少)連陰雨與南部地區(qū)少(多)連陰雨的反位相分布型的連陰雨分布，當(dāng)山西北、中部地區(qū)秋季連陰雨偏多時(shí)，南部往往偏少，反之亦然。

(5)綜合考慮過程降水量、連續(xù)陰雨日數(shù)長(zhǎng)度及各因子的權(quán)重，建立了山西秋季連陰雨強(qiáng)度指數(shù)模型，該模型能夠較準(zhǔn)確地反映出連陰雨過程的強(qiáng)弱程度，可為決策部門客觀地定量評(píng)估連陰雨的影響提供科學(xué)依據(jù)。

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Analysis of Climate Characteristics of Continuous Autumn Rain during the Past 50 Years in Shanxi Province

Wang Dong1，2，Tan Guirong1and Geng Xin1，3
(1．Department of Atmospheric Science，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China; 2．Yushe Meteorological Bureau of Shanxi Province，Yushe 031800，China;3．Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education，Nanjing 210044，China)

Based on day-by-day precipitation data of 66 stations in autumn during 1960-2009 in Shanxi Province(September-November)，by usingmethods such as linear trend estimation，cumulative departuremethod，EOF and Morlctwavelet analysis，change trend and spatial-temporale structure characteristics of continuous autumn rain in Shanxi province are systematically analyzed and an intensity indexmodel of continuous autumn rain is established.Results show thatnumbers and days of regional continuous autumn rain in Shanxiprovince are of an obvious linear decrease tendency.The process rainfall appears rising trend and the number of continuous rain＇s cumulative departure shows the pattern of three ascents and two descents.It turned out that the continuous autumn rain in Shanxi province had significant yearly and decadal variation character.There is a 5-6 years periodic change during the 60＇s to the mid 70＇s，and 2 years periodic variation character in the late 90＇s，and the decadal variation shows an undulating change rule.The continuous autumn rain in Shanxiprovince is degressive from the south to the north，in addition to the northern Tianzhen，Shanyin and Fansi shows an increasing trend，the last representative stations are consistentwith the decreasing trend.Continuous rain occurred easily in southern，southeast and Wutai mountain area，less easily in Datong basin，Xinzhou basin and Taiyuan basin.Continuous autumn rain in Shanxi province has 2-3 years and 8 years remarkable oscillating period.During themid 70＇s to themid 80＇s，approximately 8 years hasmaximum amplitude and the strongest power，was the strongest periodic oscillation period.

Shanxi;continuous autumn rain;climate characteristic;Morlctwavelet analysis;spatial-temporale structure;decadal variation

P4P;X40

A

1000-811X(2015)01-0075-08

10.3969/j.issn.1000-811X.2015.01.015

王棟，譚桂容，耿新.1960年以來(lái)山西秋季連陰雨的氣候特征分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2015，30(1):75-81.［Wang Dong，Tan Guirong and Geng Xin.Analysis of Climate Characteristics of Continuous Autumn Rain During Past50 Years in Shanxi Province［J］. Journal of Catastrophology，2015，30(1):75-81.］

2014-08-13

2014-09-23

國(guó)家公益性行業(yè)專項(xiàng)(GYHY20120616，GYHY20130628);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41075070)

王棟(1985-)，男，山西晉中人，碩士研究生，主要從事氣候變化研究.E-mail:wangdong-1618@163.com