吳凱+王曉琳+許怡+王高旭+吳永祥

摘要：基于1961年-2014年54年的降水格點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用反距離權(quán)重法插值計(jì)算分析了中國(guó)大陸年降水時(shí)空分布，對(duì)年降水量進(jìn)行分類(lèi)，統(tǒng)計(jì)出54年的各個(gè)降水分區(qū)所占面積變化特征。引進(jìn)降水重心概念，以年降水量為權(quán)重，計(jì)算出中國(guó)大陸54年的年降水重心并分析其移動(dòng)特征。結(jié)果表明，各個(gè)降水分區(qū)面積變化與重心移動(dòng)整體上為隨機(jī)性序列，波動(dòng)性明顯。其中年降水量在400～600 mm的面積占比最大，趨勢(shì)性最明顯，波動(dòng)幅度最大；受東北和華北地區(qū)的降水變異特征顯著的影響，年降水重心在東北-西南方向的離散度較大，具有指示局部氣候異常的作用。降水重心的緯度與>1 400 mm的分類(lèi)降水面積相關(guān)性最大，經(jīng)度方向相關(guān)性不明顯。在54年時(shí)間尺度和中國(guó)大陸空間尺度下，氣候變化中的整體降水格局未發(fā)生重大改變。

關(guān)鍵詞：降水；景觀格局；重心；中國(guó)大陸；氣候變化

中圖分類(lèi)號(hào)：TV211.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1683（2017）03-0030-07

Abstract：Based on the 54-year yearly grid precipitation data of Chinese mainland from 1961 to 2014，we used the inverse distance weighted interpolation method to analyze the spatial-temporal distribution of precipitation.We classified the annual precipitation into different quantities and summarized the variation of the area of each precipitation zone in the 54 years.This paper introduced the concept of precipitation barycenter and calculated the annual precipitation barycenter and its movement features.The results showed that the area variation and barycenter movement of each precipitation zone were in a random sequence with obvious fluctuations.The annual precipitation zone of 400～600 mm took up the largest area proportion，and showed the most significant trend and the largest fluctuation.Under the significant effect of precipitation variability in northeast and north China，the precipitation barycenters were highly discrete in the northeast-southwest direction，and can indicate regional climatic anomaly.The latitudinal direction （Y-coordinate） of the annual precipitation barycenter showed the greatest correlation with the area of the>1 400 mm precipitation zone.The longitudinal direction （X-coordinate） showed no significant correlation.So Thus，at this space spatial scale （Chinese mainland China） and time scale （54 years from 1961 to 2014） scale，the overall precipitation pattern did not change significantly.

Key words：precipitation；landscape pattern；barycenter；Chinese mainland；climate change

大氣降水是氣候變化研究中最重要的因素，是水循環(huán)研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，控制著地表水量的通量大小[1]。在區(qū)域水循環(huán)、水資源的研究中，降水時(shí)空格局演變是一項(xiàng)基礎(chǔ)而又重要的研究工作，多數(shù)研究利用的觀測(cè)資料基于的氣象臺(tái)站數(shù)量稀少[2-5]，分布不均，精確度受限。此處采用基于國(guó)家氣象信息中心基礎(chǔ)資料專(zhuān)項(xiàng)最新整編的中國(guó)地面2 472臺(tái)站降水資料得到的降水長(zhǎng)序列觀測(cè)分析資料，詳細(xì)計(jì)算和探討中國(guó)大陸域降水時(shí)空格局，得出宏觀格局演變的新事實(shí)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及計(jì)算方法

計(jì)算數(shù)據(jù)采用中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/）的“中國(guó)地面降水月值0.5°×0.5°格點(diǎn)數(shù)據(jù)集（V2.0）”。該數(shù)據(jù)集來(lái)源于國(guó)家氣象信息中心基礎(chǔ)資料專(zhuān)項(xiàng)收集、整理的1961年至最新的全國(guó)國(guó)家級(jí)臺(tái)站（基本、基準(zhǔn)和一般站）的降水月值資料，同時(shí)結(jié)合GTOPO30數(shù)據(jù)和DEM得到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集質(zhì)量狀況良好，數(shù)據(jù)完整，采用了其中的1961年1月至2014年12月共648個(gè)月數(shù)據(jù)文件，覆蓋中國(guó)大陸區(qū)域的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)共計(jì)4 189個(gè)，在計(jì)算降水重心時(shí)，均勻分布的格點(diǎn)數(shù)據(jù)較非均勻的水文氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)果更具有說(shuō)服力。坐標(biāo)系統(tǒng)采用國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中所使用的China Lambert Conformal Conic投影坐標(biāo)系統(tǒng)。

年降水量是指相應(yīng)時(shí)段（年）降水的累積深度，單位取mm。描述年降水特征的空間分布圖是基于空間點(diǎn)數(shù)據(jù)在ArcGIS軟件平臺(tái)上采用適合于降水等氣候要素的反距離權(quán)重法（IDW）插值進(jìn)行繪制的。為研究要素之間的相關(guān)性強(qiáng)弱，采用Pearson相關(guān)系數(shù)方法（Pearson correlation Coefficient，PCC）進(jìn)行計(jì)算分析。相關(guān)系數(shù)r計(jì)算公式如下：

式中：X、Y是進(jìn)行相關(guān)性分析的要素，N表示X或Y的元素個(gè)數(shù)。

1.1 降水“景觀格局”

為定量描述不同等級(jí)的降水的分布狀況，對(duì)降水的空間異質(zhì)性進(jìn)行分析，引進(jìn)在景觀生態(tài)、土地利用中運(yùn)用較成熟的“斑塊、斑塊類(lèi)型和景觀”研究方法[6-8]，對(duì)面降水量進(jìn)行分類(lèi)，從而產(chǎn)生年降水“斑塊”、“斑塊類(lèi)型”和“景觀格局”，利用“斑塊類(lèi)型”面積的時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)指標(biāo)分析宏觀格局。

具體操作步驟是，首先對(duì)1961年1月至2014年12月的中國(guó)大陸降水月值格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加和計(jì)算得到1961年-2014年的年降水格點(diǎn)數(shù)據(jù)，接著在ArcGIS中運(yùn)用反距離權(quán)重法對(duì)年降水量格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值得到面雨量，最后對(duì)面雨量進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。其中，年降水量的分類(lèi)采用《中國(guó)水文地理》中的劃分方法，分為5個(gè)大類(lèi)別，11個(gè)小類(lèi)別，分別為[9]：豐沛區(qū)（強(qiáng)豐沛區(qū)（≥2 000 mm）、豐沛區(qū)（1 600～2 000 mm）），多雨區(qū)（極強(qiáng)多雨區(qū)（1 400～1 600 mm）、強(qiáng)多雨區(qū)（1 200～1 400 mm）、多雨區(qū)（1 000～1 200 mm、弱多雨區(qū)（1 000～800 mm）），中雨區(qū)（強(qiáng)中雨區(qū)（600～800 mm）、中雨區(qū)（400～600 mm），少雨區(qū)（200～400 mm），極少雨區(qū)（極少雨區(qū)（50～200 mm）、極強(qiáng)少雨區(qū)（0～50 mm））。各個(gè)類(lèi)別即對(duì)應(yīng)年降水的“斑塊類(lèi)型”。基于景觀格局分析軟件Fragstats4.2計(jì)算得到54年的降水“斑塊類(lèi)型”的面積。面積的時(shí)間序列分析采用最大值、最小值、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、線(xiàn)性?xún)A向率和確定性系數(shù)R2等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

1.2 降水重心

重心作為一個(gè)物理學(xué)概念，來(lái)源于經(jīng)典力學(xué)，基本含義是指物體各個(gè)部分受到重力作用點(diǎn)。重心位置與該物體形狀及質(zhì)量是否均勻有關(guān)，形狀規(guī)則且質(zhì)量分布均勻的物體，中心在物體的幾何中心；不規(guī)則的或者質(zhì)量分布不均勻的物體，其重心需要采用一定的物理方法來(lái)定位。

將重心概念擴(kuò)展到區(qū)域重心，區(qū)域重心又稱(chēng)空間均值，是樣本平均數(shù)在二維空間上的延伸，指在某一特定時(shí)間內(nèi)，研究區(qū)域的某種發(fā)展要素在空間平面上力矩達(dá)到平衡的點(diǎn)。重心分析旨在了解區(qū)域內(nèi)各發(fā)展要素在空間上的均衡點(diǎn)，這種發(fā)展要素可以是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境等。與經(jīng)濟(jì)有關(guān)的中心按照指標(biāo)不同可以表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)總量重心、產(chǎn)業(yè)重心等[10-11]；與社會(huì)發(fā)展有關(guān)的重心按照指標(biāo)不同表現(xiàn)為人口總量重心、就業(yè)重心等；與生態(tài)環(huán)境有關(guān)的重心按照指標(biāo)不同可以表現(xiàn)為污染重心、土地利用/類(lèi)型重心、干旱重心等[11-13]；與水文氣候有關(guān)的重心按照指標(biāo)不同可以表現(xiàn)為降水重心、降雨侵蝕力重心等[14-15]。在空間維度上，重心模型反映區(qū)域發(fā)展指標(biāo)與形心分析的契合程度，便于分析研究區(qū)域要素在空間上的流動(dòng)性與聚集性。在時(shí)間維度上，區(qū)域重心動(dòng)態(tài)變化表示區(qū)域要素分布的對(duì)比和轉(zhuǎn)移，有助于深化研究區(qū)域發(fā)展歷程、狀態(tài)和趨勢(shì)。與形狀中心即“形心”對(duì)比，其偏離方向指示區(qū)域發(fā)展的“高密度”或優(yōu)勢(shì)位置，其動(dòng)態(tài)演變軌跡可以反映空間要素的布局變化和調(diào)整方向[16]。為分析中國(guó)大陸宏觀降水差異性和均衡性，引進(jìn)重心模型，分析降水的聚散、遷移和優(yōu)勢(shì)分布狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)54年的年降水量重心進(jìn)行計(jì)算，分析其54年時(shí)間序列的X、Y坐標(biāo)變化；并對(duì)移動(dòng)距離的時(shí)間序列進(jìn)行分析，利用Morlet小波進(jìn)行周期性分析。

式中：L為兩個(gè)年份年降水重心的移動(dòng)距離；s，k表示重心對(duì)應(yīng)的年份；Xs，Xk分別表示s年和k年降水重心的橫坐標(biāo)；Ys，Yk分別表示s年和k年降水重心的縱坐標(biāo)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

為得到重心分布的趨勢(shì)方向，采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓（方向分布）進(jìn)行分析。該方法最早是由美國(guó)南加利福尼亞大學(xué)社會(huì)學(xué)教授D.Welty Lefever在1926年提出，也稱(chēng)為L(zhǎng)efever‘s "Standard DeviationalEllipse"（利菲弗方向性分布），即為所有點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)新的以平均中心為中心的橢圓面。橢圓的長(zhǎng)半軸和短半軸分別表示的是數(shù)據(jù)分布的方向和范圍。長(zhǎng)短半軸的值差距越大，數(shù)據(jù)的方向性越明顯。短半軸越短，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的向心力越明顯，否則表示數(shù)據(jù)的離散程度越大。如果短半軸與長(zhǎng)半軸相等，表示數(shù)據(jù)沒(méi)有任何的方向或分布特征。

確定該橢圓所需要計(jì)算的內(nèi)容有橢圓的長(zhǎng)軸、短軸、圓心和旋轉(zhuǎn)角度。計(jì)算步驟如下[17]：

（1）確定圓心，利用算術(shù)平均中心進(jìn)行計(jì)算：

由此可以產(chǎn)生第一級(jí)、第二級(jí)和第三級(jí)共三個(gè)級(jí)別的橢圓：當(dāng)要素具有空間正態(tài)分布時(shí)，第一級(jí)、第二級(jí)和第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓范圍分別包含了68%、95%和99%的數(shù)據(jù)。

2 中國(guó)大陸年降水概況

中國(guó)大陸地處歐亞大陸東部，從太平洋西岸一直延伸到中亞內(nèi)陸中心的干旱區(qū)，東西橫跨濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱、干旱四個(gè)水分帶。區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜多變，地勢(shì)起伏大，總體呈現(xiàn)西高東低的態(tài)勢(shì)。三大階梯的地形條件和地處東亞季風(fēng)區(qū)的地理位置決定了中國(guó)河流水文時(shí)空分異的基本特征。影響降水量的主要因素包括大氣環(huán)流、地理位置、下墊面條件以及人類(lèi)活動(dòng)等。內(nèi)陸地區(qū)降水一般少于沿海地區(qū)。地形的抬升作用可以促進(jìn)凝結(jié)降水，因此離海洋近的區(qū)域和山脈迎風(fēng)面的降水量豐沛，而離海洋遠(yuǎn)的區(qū)域和背風(fēng)面的降水量較少。大氣中水汽來(lái)源大部分是依靠海洋表面的蒸發(fā)，東南季風(fēng)輸送的太平洋水汽和西南季風(fēng)輸送的印度洋水汽是中國(guó)中東部降水的兩大水汽來(lái)源，遠(yuǎn)離海洋的中國(guó)西部地區(qū)接受有限的西風(fēng)帶水汽，所以在降水分布上，存在著地區(qū)間的不均勻性、時(shí)間上的不平衡性和年際間的不穩(wěn)定性[9]。

中國(guó)年降水深度平均約為630多mm，總趨勢(shì)是由東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸減少。400 mm多年平均等雨量線(xiàn)可以作為全國(guó)濕潤(rùn)和干旱地區(qū)的分界線(xiàn)。整體由東南呈現(xiàn)明顯的地帶性分布。其中年降水量大于1 600 mm的地區(qū)主要分布于中國(guó)東南部；年降水量達(dá)800～1 600 mm的多雨區(qū)主要包括淮河、漢水以南的長(zhǎng)江中下游地區(qū)和廣西、云南、貴州、四川的大部分地區(qū)，此外還包括東北長(zhǎng)白山東南部；年降水量在400～800 mm之間的地區(qū)，是多雨區(qū)和少雨區(qū)的過(guò)渡帶，一般分布在淮河、漢水以北，大致包括青藏高原東南部，四川西北部、黃土高原、華北平原、東北平原以及大、小興安嶺山地、內(nèi)蒙古高原東南部和山東等廣大地區(qū)；年降水量在200～400 mm之間的少雨區(qū)，主要分布在青藏高原西北部、內(nèi)蒙古高原、甘肅中部、寧夏和新疆北部的部分區(qū)域；年降水量少于200 mm的極少雨區(qū)主要位于西北內(nèi)陸干旱地區(qū)。

年際變化大是中國(guó)降水的主要特點(diǎn)之一。中國(guó)降水的主要來(lái)源是夏季風(fēng)，而夏季風(fēng)的早晚、強(qiáng)弱、進(jìn)退等有明顯的年際差異[18-20]。此外，寒潮、臺(tái)風(fēng)、距海近遠(yuǎn)以及地勢(shì)地貌等都會(huì)影響降水的年際變化。一般的，降水量愈多的地區(qū)相對(duì)變率比較小，而降水量愈少的地區(qū)，相對(duì)變率比較大。表征降水年際變化的程度的變差系數(shù)（序列標(biāo)準(zhǔn)差與其均值的比值，Cv）存在隨緯度變化的趨勢(shì)，西南、貴州和四川部分地區(qū)受西南季風(fēng)的影響，Cv值較為穩(wěn)定，西南其他大部分地區(qū)和浙閩部分地區(qū)為0.16以下。東部季風(fēng)區(qū)在北緯35°以南是變率較小的地區(qū)，包含東南沿海一代大部分地區(qū)，一般為0.16～0.20。北緯35°以北，變率逐漸增加，華北平原為最大，可達(dá)0.3，是中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)降水變率最大的地區(qū)，降水不穩(wěn)定性顯著。再往東北又逐漸減少，小興安嶺和長(zhǎng)白山會(huì)出現(xiàn)了一個(gè)較低的變率區(qū)。西北地區(qū)大陸性氣候顯著，降水年際變率較大。除新疆北部和伊犁河谷地區(qū)變率較小（0.1～0.3）以外，西北地區(qū)一般年變率都在0.38以上，是中國(guó)降水年際變化最大的地區(qū)，降水的穩(wěn)定性最差。降水變率大也造成北方洪旱災(zāi)害頻繁發(fā)生[8-9]。

3 中國(guó)大陸年降水分區(qū)研究

基于景觀格局分析軟件Fragstats 4.2計(jì)算得到1961年-2014年降水分區(qū)的面積變化，并計(jì)算該時(shí)間序列的最大值、最小值、均值和標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)（圖1、表1）。為分析序列的線(xiàn)性趨勢(shì)，計(jì)算54年降水分區(qū)面積時(shí)間序列的線(xiàn)性?xún)A向率及確定性系數(shù)R2（表1）。

由圖1和表1看出，在絕對(duì)數(shù)量上，中雨區(qū)（400～600 mm）的面積占比的均值最大，為17.90%；強(qiáng)豐沛區(qū)（≥2 000 mm）的降水量面積占比最小，為1.52%；極少雨區(qū)（50～200 mm）、少雨區(qū)（200～400 mm）和中雨區(qū)（400～600 mm）的面積占比均值都在17%以上；降水量大于600 mm的分類(lèi)年降水面積隨著降水量的增加整體呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。在時(shí)間序列波動(dòng)性上，11個(gè)分類(lèi)型年降水所占面積的54年時(shí)間序列波動(dòng)性整體上比較明顯。少雨區(qū)（200～400 mm）的面積占比變化最大，最大值25.42%（2002年）比最小值13.00%（1964年）少了12.42%。以標(biāo)準(zhǔn)差描述降水分區(qū)面積占比的54年波動(dòng)性，波動(dòng)特征最明顯的為中雨區(qū)（400～600 mm），最不明顯的為豐沛區(qū)（1 600～2 000 mm）。在變化趨勢(shì)上，11個(gè)時(shí)間序列的線(xiàn)性回歸的確定性系數(shù)R2均小于0.2，未出現(xiàn)明顯的線(xiàn)性趨勢(shì)性，為純隨機(jī)性序列。在線(xiàn)性趨勢(shì)上，降水量在極少雨區(qū)（50～200 mm）、少雨區(qū)（200～400 mm）和中雨區(qū)（400～800 mm）的54年時(shí)間序列面積占比的線(xiàn)性?xún)A向率均為正的；包含在800～2 000 mm的5個(gè)降水分類(lèi)面積趨勢(shì)均為負(fù)的，但所有11個(gè)降水分類(lèi)的確定性系數(shù)均較小，處在0.2以下。需要特別指出，中雨區(qū)（400～600 mm）面積在所有類(lèi)別的多年均值（17.90%）最大，標(biāo)準(zhǔn)差（2.01）最高，線(xiàn)性回歸的確定性系數(shù)R2（0.172）最高。

4 中國(guó)大陸年降水重心分布

采用年降水量為權(quán)重，利用式（2），計(jì)算得到54年的中國(guó)大陸年降水重心分布，并繪出中國(guó)大陸的形心點(diǎn)（圖2）。54個(gè)的年降水重心在地理位置上散布在陜西省漢中市、安康市和商州市內(nèi)，處在32°N-34°N，107°20′E-109°E之間。形心位于甘肅省中部蘭州市永登縣，處于東經(jīng)102°36′-103°45′，北緯36°12′-37°07′之間。整體上，54個(gè)重心點(diǎn)在形心東偏南方向，距形心約600 km。

為定量分析重心的方向趨勢(shì)和聚集性，利用式（4）-式（8）計(jì)算得到54個(gè)年降水重心的第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓。該橢圓短軸長(zhǎng)度為47 km，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為60 km，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度約是短軸的1.3倍，表明方向特征比較明顯。旋轉(zhuǎn)角度為27°，即北偏東27°，表明54個(gè)年降水重心在東北-西南方向分布較西北-東南方向離散特征更明顯，也即分類(lèi)降水的東北-西南方向波動(dòng)特征較西北-東南方向更顯著?；诙嗄昶骄邓妥儺愊禂?shù)分布狀況可知，西北-東南上，少雨區(qū)降水面積雖然波動(dòng)性非常明顯，但是降水量權(quán)重不高；東北-西南方向上，華北和東北部分地區(qū)變異程度較高，且降水量處在600～1 000 mm之間，權(quán)重相對(duì)較高，加之東北和華北區(qū)域離中心區(qū)域較遠(yuǎn)，杠桿效應(yīng)明顯，以上導(dǎo)致了年降水重心的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓方向?yàn)闁|北-西南向的特征。

根據(jù)格點(diǎn)數(shù)據(jù)利用反距離權(quán)重法插值得到1961年-2014年的逐年中國(guó)大陸降水分布圖，限于篇幅，不一一列出，以54個(gè)年降水重心計(jì)算得到的第一標(biāo)準(zhǔn)差橢圓為參考，觀察處在橢圓外的重心對(duì)應(yīng)年份的降水分布圖，發(fā)現(xiàn)橢圓外的重心對(duì)應(yīng)年份的降水與多年平均降水分布圖相比降水量出現(xiàn)了大面積偏離，一般為東北區(qū)域、華北地區(qū)和長(zhǎng)江中下游降水異常，即重心的位置反映了氣候的變異性，對(duì)氣候異常有一定的指示作用。某一年份的年降水重心若落在橢圓外，該年份的較大區(qū)域降水出現(xiàn)了異常。通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，地處中國(guó)大陸西北的降水量0～50 mm和50～200 mm區(qū)域面積的大幅增加或者減少因其權(quán)重過(guò)小并不會(huì)造成重心的大幅移動(dòng)。重心坐標(biāo)主要由降水量>800 mm區(qū)域的降水分布決定。

目視54個(gè)重心的分布和移動(dòng)，未發(fā)現(xiàn)具有周期性或趨勢(shì)性。為定量分析年降水重心的位置特點(diǎn)和移動(dòng)規(guī)律，對(duì)降水重心X、Y坐標(biāo)和相鄰年份重心的移動(dòng)距離的時(shí)間序列圖（圖3、圖4）進(jìn)行分析。

1961年-2014年降水重心X坐標(biāo)（圖3（a））整體上呈減少趨勢(shì)，也即向西移動(dòng)，但趨勢(shì)性不明顯（R2=0.021），主要呈現(xiàn)大幅波動(dòng)特征。54年均值為302 km，最大值（394 km）比最小值（227 km）大167 km。2012至2015年呈現(xiàn)了大幅向東移動(dòng)的特征。利用Morlet小波分析存在約30 a的周期，周期性特征不明顯。

1961年-2014年降水重心Y坐標(biāo)整體上呈增加趨勢(shì)，也即向北移動(dòng)，但趨勢(shì)性不明顯（R2=0.023 2）。呈現(xiàn)了大幅波動(dòng)。54年均值為405 km，最大值（4 128 km）比最小值（3 962 km）大166 km，與X軸變幅相似。利用Morlet小波分析存在約30年的周期，周期性特征不明顯。

1961年-2014年移動(dòng)距離整體上呈增加趨勢(shì)，但趨勢(shì)性不明顯（R2=0.021）。54年均值為62 km，移動(dòng)距離最大值為137 km，最小值為14 km，最大值是最小值的約10倍，呈現(xiàn)多年代尺度波動(dòng)。1971年-1991年移動(dòng)距離波動(dòng)程度最小，1997年以來(lái)波動(dòng)程度較大，平均相鄰兩年重心移動(dòng)距離約80 km。利用Morlet小波分析存在約30 a的周期，周期性特征不明顯。5 降水分類(lèi)面積和重心相關(guān)性分析

重心計(jì)算方法決定了重心位置偏向于降水量大的區(qū)域。年降水較大的區(qū)域集中在中國(guó)大陸的東南方，降水重心也位于大陸形心的東南方，推測(cè)重心坐標(biāo)和分類(lèi)降水面積相關(guān)。利用Pearson相關(guān)系數(shù)分析1961年-2014年54年時(shí)間序列的X、Y坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)時(shí)間序列下降水分類(lèi)面積相關(guān)性（表2），其中年降水800 mm的區(qū)域已接近重心的分布區(qū)域，屬于偽相關(guān)，因此小于800 mm的降水面積與重心經(jīng)緯度的相關(guān)性不再列出。由表可以得出重心Y坐標(biāo)（緯度）與年降水量≥1 400 mm區(qū)域的面積相關(guān)性最高。重心X坐標(biāo)（經(jīng)度）與年降水量≥2 000 mm與≥800 mm區(qū)域的面積相關(guān)性最高，也即與降水量?jī)啥酥迪嚓P(guān)性最大，但無(wú)法判定相關(guān)性真?zhèn)巍?/p>

6 結(jié)論

以1961年-2014年中國(guó)大陸降水格局為研究對(duì)象，在細(xì)部上對(duì)分類(lèi)降水所占面積變化及統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了計(jì)算，在整體上利用重心模型對(duì)54年年降水重心分布進(jìn)行了定性和定量的分析，并對(duì)兩者進(jìn)行了相關(guān)性分析。不同類(lèi)型的降水區(qū)面積呈現(xiàn)明顯波動(dòng)性，但54年不具有周期性或者線(xiàn)性趨勢(shì)變化，為一隨機(jī)變化過(guò)程。其中中雨區(qū)（400～600 mm）在所有類(lèi)別中所占面積最大，趨勢(shì)性最明顯，波動(dòng)性最大，在研究中應(yīng)予以特別關(guān)注。54個(gè)的中國(guó)大陸年降水重心分布及移動(dòng)具有隨機(jī)性特征，在東北-西南方向的離散度較大。重心的緯度受年降水量≥1 400 mm區(qū)域的分布影響最大。 基于以上重心分布、重心移動(dòng)變化情況和分類(lèi)年降水所占面積的變化的新事實(shí)得出，在54年時(shí)間尺度下中國(guó)大陸降水格局均衡性未出現(xiàn)重大的變化。對(duì)分類(lèi)后的水文要素引進(jìn)“斑塊、斑塊類(lèi)型和景觀”研究方法及重心模型進(jìn)行研究，可作為水文大數(shù)據(jù)挖掘的一個(gè)新視角。

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