楊雯婷 傅慎明 孫建華 鄭飛 衛(wèi)捷

1 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所云降水物理與風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室，北京100029

2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049

3 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心，北京100029

1 引言

在全球變暖的背景下，極端天氣氣候事件頻發(fā)，對(duì)環(huán)境、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)構(gòu)成了巨大的威脅（翟盤茂和章國(guó)材, 2004; 劉學(xué)華等, 2006; IPCC, 2014）。亞洲是氣候變化的敏感區(qū)（IPCC, 2014），由于其地域廣大，不同區(qū)域所表現(xiàn)出來的變化特征具有顯著的差異。其中，極端降水事件是東亞地區(qū)最重要的氣象災(zāi)害之一，其通常定義為日降水量超過某一百分位（如90 百分位）的降水事件（翟盤茂和潘曉華,2003; 楊涵洧等, 2020），已有的研究表明，它的強(qiáng)度和頻次在近幾十年內(nèi)呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)（Manton et al., 2001; 江志紅等, 2009; 李銘宇等,2020）。東南亞地區(qū)相比東亞地區(qū)的緯度更低，具有更充沛的水汽，且受夏季風(fēng)的影響更顯著，因此，其極端降水事件在全球變暖的背景下可能表現(xiàn)出更劇烈的變化，然而目前的相關(guān)研究較少，未有明確的答案。

泰國(guó)地處中南半島中心地區(qū)（圖1），面積約為5.1×105km2，其北部為山地，南部相對(duì)平坦，且圍繞泰國(guó)灣，是東南亞地區(qū)的典型代表區(qū)域。此外，作為全世界最重要的稻米產(chǎn)地之一（Chokngamwong and Chiu, 2008），泰國(guó)對(duì)降水的短期氣候預(yù)測(cè)水平較低，應(yīng)對(duì)暴雨災(zāi)害的能力相對(duì)較弱（例如，2011 年的特大洪水給泰國(guó)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失），這將極大地影響亞洲乃至全球的稻米供應(yīng)，因此，開展泰國(guó)降水變化的研究是很有必要的，有助于認(rèn)識(shí)全球變暖背景下東南亞地區(qū)極端降水的變化規(guī)律。關(guān)于泰國(guó)基本的降水氣候特征，已有研究指出其氣候特點(diǎn)是熱帶季風(fēng)氣候，且各個(gè)地區(qū)季節(jié)分明。北部、東北部、中部和東部地區(qū)有明顯的三季，包括干季（11 月至2 月）、熱季（3～5 月）和雨季（6～10 月），而南部地區(qū)只有雨季（6～12 月）和熱季（1～5 月）之分。泰國(guó)降水主要受到季風(fēng)系統(tǒng)的影響。在雨季，泰國(guó)受到西南季風(fēng)帶來的印度洋上水汽的影響，而在干季，主要受到東北季風(fēng)的影響，這有利于南部東海岸發(fā)生強(qiáng)降水。雨季的結(jié)束由北向南推進(jìn)，與熱帶輻合帶的移動(dòng)有密切關(guān)系（Chokngamwong and Chiu, 2008）。針對(duì)降水變化特征，部分學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，其結(jié)果表明，泰國(guó)降水事件的頻次在變少，但強(qiáng)度在增強(qiáng)，具體表現(xiàn)為全國(guó)范圍內(nèi)極端降水事件強(qiáng)度和頻次的增加趨 勢(shì)（Endo et al., 2009; Limjirakan et al., 2010;Limsakul et al., 2010; Limsakul and Singhruck, 2016）與泰國(guó)西部地區(qū)極端降水指數(shù)的下降趨勢(shì)（Sharma and Babel, 2014）。這些研究結(jié)果有利于認(rèn)識(shí)全球變暖背景下泰國(guó)極端降水的變化特征，為該區(qū)域相關(guān)的研究和預(yù)測(cè)提供了有益的參考。然而，現(xiàn)有研究中針對(duì)極端降水變化趨勢(shì)的分析僅限于泰國(guó)的部分地區(qū)，且對(duì)降水極值空間分布的變化趨勢(shì)未有涉及。此外，持續(xù)時(shí)間也是降水的一個(gè)重要指標(biāo)（持續(xù)性強(qiáng)的降水更容易引發(fā)洪澇及其次生災(zāi)害），而對(duì)于東南亞/泰國(guó)地區(qū)強(qiáng)降水持續(xù)性特征變化的研究目前較為罕見。綜合上述，本文將針對(duì)現(xiàn)有研究的不足，利用1981～2012 年共32 年的降水資料，重點(diǎn)分析近幾十年內(nèi)泰國(guó)降水量、降水日數(shù)以及降水持續(xù)性等主要特征的變化，由此深入揭示全球變暖背景下泰國(guó)降水特別是極端降水的變化規(guī)律，從而為應(yīng)對(duì)泰國(guó)的暴雨災(zāi)害及有效地防洪救災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 1981～2012 年泰國(guó)（a）年均降水量（R，單位：mm）、（b）年降水量線性趨勢(shì)（b，單位：mm/a）的空間分布。陰影代表地形高度；紅色線框?qū)⑻﹪?guó)分為5 個(gè)區(qū)域（北部、東北部、中部、東部和南部）。圖b 中，三角形代表該站點(diǎn)線性趨勢(shì)通過95%置信水平的顯著性t檢驗(yàn)Fig.1 Geographical distributions of (a) the 32-year average and (b) linear trend (b, units: mm/a) of annual precipitation (R, units: mm) in Thailand during 1981–2012. The shadings indicate the terrain (units: m), the red lines divide Thailand into five regions (North, Northeast, Central, East, and South Thailand). In Fig. b, the triangles indicate that the linear trends for stations reach the 95% confidence level using the t test

2 資料和方法

2.1 資料

本文選用泰國(guó)氣象局（Thailand Meteorological Department, TMD）提供的120 站逐日降水資料，其時(shí)段為1981 年1 月至2012 年12 月，共32 年?？紤]到數(shù)據(jù)的缺測(cè)會(huì)影響最終降水趨勢(shì)的研究結(jié)果（Karl et al., 1996），本文剔 除了缺測(cè)率達(dá)到5%的站點(diǎn)，最終選取了120 個(gè)站中的91 個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行研究，站點(diǎn)的具體分布如圖1a 所示。

2.2 方法

為了研究泰國(guó)地區(qū)降水主要特征在32 年內(nèi)的變化趨勢(shì)，本文參考翟盤茂等（1999）研究中國(guó)降水特征變化的方法，選取了10 個(gè)相關(guān)的降水統(tǒng)計(jì)量（表1）。在此基礎(chǔ)之上，考慮到持續(xù)性暴雨更易于引發(fā)洪澇災(zāi)害，本文又加入了描述強(qiáng)降水持續(xù)性的2 個(gè)統(tǒng)計(jì)量，包括逐年暴雨級(jí)別以上持續(xù)降水量和非持續(xù)降水量。以上12 個(gè)統(tǒng)計(jì)量可以分為五個(gè)組：（1）逐年降水量（annual precipitation；AP）和降水日數(shù)（precipitation days；PD）；（2）逐年中雨級(jí)別以上（日降水量≥10 mm）、暴雨級(jí)別以上（日降水量≥50 mm）、大暴雨級(jí)別以上（日降水量≥100 mm）降水量（AP-moderate，AP-heavy，AP-storm）及降水日數(shù)（PD-moderate，PD-heavy，PD-storm）；（3）逐年平均降水強(qiáng)度（mean intensity；MI）；（4）逐年最長(zhǎng)持續(xù)降水日數(shù)（annual maximum duration；AMD）；（5）逐年暴雨級(jí)別以 上 持 續(xù) 降 水 量（annual persistent precipitation；APP）和 非 持 續(xù) 降 水 量（annual non-persistent precipitation；ANP）。其中，逐年暴雨級(jí)別以上持續(xù)性降水量定義為達(dá)到暴雨級(jí)別以上的持續(xù)性降水（單站2 天及以上不中斷）造成的降水量。逐年暴雨級(jí)別以上非持續(xù)性降水量定義為達(dá)到暴雨級(jí)別以上的非持續(xù)性降水（單站未能達(dá)到兩天及以上不中斷）造成的降水量（賀冰蕊和翟盤茂, 2018）。這兩個(gè)降水量被用于分析持續(xù)性和非持續(xù)性暴雨級(jí)別以上降水量的變化趨勢(shì)，及其相對(duì)貢獻(xiàn)的變化。

表1 12 個(gè)降水統(tǒng)計(jì)量的名稱、縮寫及算法Table1 Names, abbreviations, and calculation algorithms of the 12 precipitation statistics

本文為了分析表1 中各個(gè)特征量的變化趨勢(shì)，首先在每個(gè)測(cè)站上建立某個(gè)特征量的時(shí)間序列?？紤]到泰國(guó)獨(dú)特的地理分布和氣候特征，本文按照Chokngamwong and Chiu（2008）的方法將泰國(guó)劃分為5 個(gè)區(qū)域（圖1），包括北部（27 個(gè)站）、東北部（20 個(gè)站）、中部（20 個(gè)站）、東部（8 個(gè)站）和南部（16 個(gè)站）。針對(duì)某個(gè)具體的特征量，其極值的選取采用相對(duì)閾值的方法。本文將研究時(shí)段內(nèi)泰國(guó)整個(gè)區(qū)域內(nèi)所有站點(diǎn)該特征量的第95 百分位值作為此特征量極值的閾值，當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)該特征量不小于這個(gè)閾值時(shí)，則判定為該站點(diǎn)上此特征量出現(xiàn)正異常。某個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)正異常的站點(diǎn)占該區(qū)域內(nèi)所有站點(diǎn)的比例可以用于近似描述正異常的覆蓋范圍（即覆蓋率），這是本文主要的研究?jī)?nèi)容之一。本文采用了線性趨勢(shì)（黃嘉佑, 1999）和集 合 經(jīng) 驗(yàn) 模 態(tài) 分 解（Ensemble empirical mode decomposition, EEMD）（Wu and Huang, 2009）兩種方法來綜合分析降水各個(gè)特征量的變化特征。線性趨勢(shì)主要通過建立一元回歸模型y=b0+bx（b代表線性趨勢(shì)系數(shù)，x為時(shí)間，y為占比時(shí)間序列），應(yīng)用最小二乘法計(jì)算線性趨勢(shì)系數(shù)，并采用學(xué)生t檢驗(yàn)進(jìn)行線性趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn)。EEMD 主要是通過在原始信號(hào)序列中加入白噪聲序列，再利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法（empirical mode decomposition,EMD）（Huang et al., 1998）分離出不同的時(shí)間尺度，對(duì)EMD 方法做了改進(jìn)，避免了模態(tài)混疊現(xiàn)象（Wu and Huang, 2009）。

3 結(jié)果分析

3.1 年降水量和降水日數(shù)

圖1 為1981～2012 年泰國(guó)境內(nèi)91 個(gè)站點(diǎn)的32 年逐年降水量及逐年降水量的線性趨勢(shì)分布。從年均降水量的空間分布圖（圖1a）中可以看出，泰國(guó)南部狹長(zhǎng)地帶與北部地區(qū)的年均降水量有明顯的差別，總體而言，南部馬來半島上的降水較多，而北部中南半島上的降水較少。北部、東北部和中部地區(qū)年均降水量大多在2000 mm 以下。年均降水量相對(duì)較多的地區(qū)主要是東部地區(qū)和泰國(guó)南部地區(qū)，其強(qiáng)度可達(dá)到2000 mm 以上，有兩個(gè)站點(diǎn)甚至超過了4000 mm。從逐年降水量的變化趨勢(shì)（圖1b）可以看出，除中部沿海和東部沿海地區(qū)外，泰國(guó)大部分地區(qū)的站點(diǎn)表現(xiàn)出年均降水量上升的趨勢(shì)。其中，北部、東北部和中部地區(qū)有部分站點(diǎn)具有顯著的上升趨勢(shì)（增加速率不低于7.5 mm/a），其在各自地區(qū)對(duì)應(yīng)的覆蓋率分別為0.3、0.15 和0.2，且最快的逐年降水量增加出現(xiàn)在泰國(guó)中部的沿海地區(qū)（曼谷），其增幅高達(dá)22.7 mm/a。泰國(guó)南部地區(qū)具有更顯著的降水增加趨勢(shì)，其增幅可達(dá)15 mm/a，且覆蓋率高達(dá)0.44，且最快的逐年降水量增加出現(xiàn)在泰國(guó)南部地區(qū)的洛坤，其增幅高達(dá)24.4 mm/a。此外，泰國(guó)中部和東部地區(qū)還有10 個(gè)站點(diǎn)表現(xiàn)出了較弱的逐年降水量下降的趨勢(shì)，其主要集中在中南半島上，尤其是曼谷灣沿岸地區(qū)，然而，下降的趨勢(shì)并未通過顯著性檢驗(yàn)。

從逐年降水量（AP）出現(xiàn)正異常站點(diǎn)的覆蓋率（圖2a）來看，其具有顯著的上升趨勢(shì)（通過90%置信水平的顯著性t檢驗(yàn)），其中不低于0.1的年份有3 年，尤其是2011 年，其占比高達(dá)0.24。而逐年降水日數(shù)（PD）出現(xiàn)正異常站點(diǎn)所占的比例變化（圖2b）可以看出，其并未表現(xiàn)出顯著的變化趨勢(shì)。在1999 年以前，PD 正異常的站點(diǎn)所占比例較小且變化不大（最多6 個(gè)站點(diǎn)），在1999年以后，PD 正異常的情況明顯增多，尤其在1999 年，其覆蓋率達(dá)到0.15。

圖2 1981～2012 年整個(gè)泰國(guó)（a）年降水量及（b）年降水日數(shù)正異常覆蓋率的變化。紅線是線性趨勢(shì)線，通過了90%置信水平的t 檢驗(yàn)Fig.2 Variations in the coverage rate of positive abnormal (a) annual precipitation amount and (b) annual precipitation days in whole Thailand during 1981–2012. The red line indicates the linear trend reaching the 90% confidence level using t test

由表2 可知，泰國(guó)整體和北部地區(qū)逐年降水量（AP）正異常站點(diǎn)的覆蓋率呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)。而其他地區(qū)則表現(xiàn)出不顯著的變化趨勢(shì)，以上升趨勢(shì)為主，僅有中部地區(qū)為下降趨勢(shì)。在逐年降水日數(shù)（PD）上，泰國(guó)整體和各個(gè)區(qū)域正異常站點(diǎn)的比例具有上升趨勢(shì)，但這種趨勢(shì)僅在東部地區(qū)通過了95%置信水平的顯著性檢驗(yàn)。

表2 1981～2012 年泰國(guó)整體及各個(gè)區(qū)域12 個(gè)降水統(tǒng)計(jì)量出現(xiàn)正異常站點(diǎn)覆蓋率的線性趨勢(shì)（單位：a?1）Table2 Linear trend (units: a?1) of coverage rate of positive abnormal values of the 12 precipitation statistics in whole Thailand and its regions during 1981–2012

3.2 分級(jí)降水量與降水日數(shù)

為了分析各個(gè)等級(jí)強(qiáng)度降水的變化情況，本文分別計(jì)算了中雨級(jí)別以上、暴雨級(jí)別以上及大暴雨級(jí)別以上逐年降水量（AP-moderate、AP-heavy、AP-storm）正異常站點(diǎn)的覆蓋率。由表2 可知，AP-moderate 和AP-heavy 正異常站點(diǎn)在泰國(guó)大部分地區(qū)均具有占比增大的趨勢(shì)，其在泰國(guó)整體和北部地區(qū)均超過了90%置信水平的顯著性檢驗(yàn)（APheavy 超過95%置信水平）。而AP-storm 正異常站點(diǎn)僅在泰國(guó)南部地區(qū)具有顯著（置信水平超過95%）的擴(kuò)張趨勢(shì)，其他地區(qū)沒有明顯的變化趨勢(shì)。從AP-moderate 正異常的站點(diǎn)所占比例變化趨勢(shì)（表2）來看，泰國(guó)整體和各個(gè)區(qū)域均具有上升趨勢(shì)，尤其在整體（0.13%/a）和北部（0.26%/a）地區(qū)超過了90%的置信水平。從PD-moderate 正異常的覆蓋率變化趨勢(shì)（表2）來看，除東北地區(qū)，泰國(guó)整體和各個(gè)區(qū)域均具有上升趨勢(shì)，其中整體（0.12%/a）、北部（0.29%/a）和東部（0.22%/a）地區(qū)超過了90%的置信水平。AP-heavy 正異常的擴(kuò)張情況與以上的類似，而AP-storm 正異常情況只在南部有顯著擴(kuò)張趨勢(shì)，說明此地區(qū)的極端暴雨影響范圍有所擴(kuò)大。泰國(guó)整體的AP-moderate、APheavy、PD-moderate 及PD-heavy（圖3a、b）正異常的覆蓋率變化情況和年降水量的變化情況較一致，具有顯著的上升趨勢(shì)；大暴雨級(jí)別以上（圖3c）的變化沒有表現(xiàn)出顯著的趨勢(shì)。

圖3 1981～2012 年整個(gè)泰國(guó)（a）中雨級(jí)別以上、（b）暴雨級(jí)別以上、（c）大暴雨級(jí)別以上降水量（灰色柱狀）及降水日數(shù)（黑色柱狀）正異常覆蓋率的變化。圖a、b 中，紅（藍(lán)）線表示降水量（降水日數(shù)）的線性趨勢(shì)，線性趨勢(shì)通過90%置信水平的顯著性t 檢驗(yàn)Fig.3 Variations in the coverage rate of the positive abnormal annual precipitation amount (gray bars) and precipitation days (black bars) above (a)moderate rain level, (b) heavy rain level, and (c) storm level in whole Thailand during 1981–2012. In Figs. a and b, the blue (red) lines indicate the linear trend of precipitation days (precipitation amount), linear trends reaching the 90% confidence level using t test

為了研究AP-heavy 正異常站點(diǎn)所占比例變化的主要模態(tài)，采用EEMD 方法對(duì)泰國(guó)整體APheavy 正異常站點(diǎn)所占比例時(shí)間序列進(jìn)行分解，得到3 個(gè)固有模態(tài)函數(shù)（Intrinsic mode functions, IMF）和1 個(gè)趨勢(shì)項(xiàng)（圖4）。IMF 是具有不同振幅和頻率的變化序列，是通過在原始信號(hào)序列中加入白噪聲序列之后，利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（empirical mode decomposition, EMD）將信號(hào)中不同尺度的波動(dòng)和趨勢(shì)逐級(jí)分解，從而得到的不同尺度的數(shù)據(jù)序列，可以反映不同時(shí)間尺度的波動(dòng)特征。從圖4 可以看出，IMF 分量呈現(xiàn)出從高頻到低頻，圍繞0 值振蕩的分布形態(tài)。其中，IMF1 分量為最高頻分量，方差貢獻(xiàn)率為51%，在所有分量中振幅最大，且在2009 年以后，有較大波動(dòng)；IMF2 分量的振蕩周期相對(duì)變大，方差貢獻(xiàn)率為9%，振幅相對(duì)較小，20世紀(jì)90 年代以前波動(dòng)較小，90 年代以后波動(dòng)加?。籌MF3 分量在整個(gè)時(shí)段呈現(xiàn)出正、負(fù)和正的位相分布，方差貢獻(xiàn)率為6%，振幅相對(duì)較?。悔厔?shì)項(xiàng)分量方差貢獻(xiàn)率為32%，這說明AP-heavy 正異常的情況具有擴(kuò)張的趨勢(shì)。此外，前兩個(gè)IMF 分量具有不同的波動(dòng)周期（IMF1、IMF2 分量分別呈現(xiàn)出2～3 a 和7～8 a 的周期性特征），但并不顯著，表明AP-heavy 正異常站點(diǎn)所占比例在年際尺度上的周期變化并不明顯。總體而言，AP-heavy 正異常站點(diǎn)所占比例的變化主要由第一個(gè)高頻分量和趨勢(shì)項(xiàng)分量所決定的。

圖4 基于EEMD（Ensemble empirical mode decomposition）方法分解1981～2012 年整個(gè)泰國(guó)暴雨級(jí)別以上降水量（AP-heavy）正異常覆蓋率時(shí)間序列得到的前三個(gè)IMF（Intrinsic mode functions）分量（a）IMF1、（b）IMF2、（c）IMF3 及（d）趨勢(shì)項(xiàng)Fig.4 The first three IMF (Intrinsic mode functions) components (a) IMF1, (b) IMF2, (c) IMF2, and (d) the trend component of the coverage rate of positive abnormal annual precipitation above heavy rain level in whole Thailand based on EEMD (ensemble empirical mode decomposition ) method during 1981–2012

3.3 降水強(qiáng)度

從平均降水強(qiáng)度（MI）（表2）來看，只有北部地區(qū)MI 正異常站點(diǎn)所占比例具有顯著的擴(kuò)張趨勢(shì)，達(dá)到0.27%/a，其他地區(qū)的擴(kuò)張或萎縮趨勢(shì)并不顯著。從泰國(guó)整體的MI 正異常覆蓋率的具體變化情況（圖5）來看，1993 年以前，覆蓋率具有下降的趨勢(shì)，1993 年以后，覆蓋率逐漸增加，在2011 年達(dá)到0.14。

圖5 1981～2012 年整個(gè)泰國(guó)逐年平均降水強(qiáng)度正異常覆蓋率的變化。線性趨勢(shì)（紅線）未通過90%置信水平的顯著性t 檢驗(yàn)Fig.5 Variations in the coverage rate of positive abnormal mean intensity in whole Thailand during 1981–2012. The linear trend (red line) fails to reach the 90% confidence level using t test

3.4 最長(zhǎng)持續(xù)降水日數(shù)

由表2 的最長(zhǎng)持續(xù)降水日數(shù)（AMD）來看，除北部地區(qū)，泰國(guó)整體和各個(gè)地區(qū)AMD 正異常覆蓋率均具有擴(kuò)張趨勢(shì)，但并不顯著，就泰國(guó)整體而言（圖6），其覆蓋率在1999 年以后與以前相比有增加的趨勢(shì)，說明1999 年后持續(xù)性降水日數(shù)極端偏多的情況出現(xiàn)在了更多的站點(diǎn)上。

圖6 1981～2012 年整個(gè)泰國(guó)最長(zhǎng)持續(xù)降水日數(shù)正異常覆蓋率的變化。線性趨勢(shì)（紅線）未通過90%置信水平的顯著性t 檢驗(yàn)Fig.6 Variations in the coverage rate of positive abnormal annual maximum duration in whole Thailand during 1981–2012. The linear trend (red line) fails to reach the 90% confidence level using t test

3.5 暴雨級(jí)別以上持續(xù)性降水量和非持續(xù)性降水量

由表2 中的暴雨級(jí)別以上的持續(xù)性降水量（APP）可知，泰國(guó)整體、北部、東北部和南部地區(qū)正異常站點(diǎn)所占比例具有擴(kuò)張趨勢(shì)，但只在北部和南部超過了90%的置信水平；中部和東部地區(qū)的覆蓋率具有下降的趨勢(shì)，但并不顯著。圖7 顯示泰國(guó)整體APP 正異常覆蓋率在1999 年以后相比之前有擴(kuò)張的趨勢(shì)，即APP 的極值出現(xiàn)在更多的站點(diǎn)上。從暴雨級(jí)別以上的非持續(xù)性降水量（ANP）正異常站點(diǎn)的覆蓋率來看，泰國(guó)整體、北部、東北部和中部地區(qū)均有擴(kuò)張的趨勢(shì)，但只在北部和東北部超過了90%的置信水平；東部和南部的覆蓋率有下降的趨勢(shì)，但并不顯著（表2）。ANP 正異常覆蓋率在1999 年以后也有所提高（圖7）。

圖7 1981～2012 年整個(gè)泰國(guó)暴雨級(jí)別以上非持續(xù)性（黑色柱狀）及持續(xù)性（灰色柱狀）降水量正異常覆蓋率的變化。藍(lán)色線表示暴雨級(jí)別以上非持續(xù)性降水量的線性趨勢(shì)，紅色線表示暴雨級(jí)別以上持續(xù)性降水量的線性趨勢(shì)，線性趨勢(shì)都未通過90%置信水平的顯著性t 檢驗(yàn)Fig.7 Variations in the coverage rate of positive abnormal annual nonpersistent (black bars) and persistent (gray bars) precipitation above heavy rain level in whole Thailand during 1981–2012. The blue (red) line indicates the linear trend of the covering range of positive abnormal annual nonpersistent (persistent) precipitation above heavy rain level. All linear trends fail to reach the 90% confidence level using t test

本文對(duì)不同地區(qū)APP 及ANP 對(duì)暴雨級(jí)別以上總降水量（APP 與ANP 之和）的貢獻(xiàn)（圖8 和圖9）進(jìn)行分析時(shí)，采用區(qū)域平均的方法，即將各區(qū)域相應(yīng)的所有測(cè)站的時(shí)間序列進(jìn)行區(qū)域平均作為該區(qū)域的時(shí)間序列，利用各區(qū)域APP、ANP 時(shí)間序列占區(qū)域平均暴雨級(jí)別以上總降水量的比例，分析APP 和ANP 相對(duì)貢獻(xiàn)的演變。從圖8 和圖9 可以看出，北部、東北部和中部地區(qū)ANP 貢獻(xiàn)明顯高于APP 的貢獻(xiàn)，即這三個(gè)地區(qū)的暴雨級(jí)別以上降水主要是非持續(xù)性降水占主導(dǎo)地位，這表明，這些地區(qū)受穩(wěn)定系統(tǒng)（移動(dòng)性較弱）影響而發(fā)生的暴雨較少，且北部、東北部和中部地區(qū)的持續(xù)性降水量貢獻(xiàn)依次提高。相比較而言，南部和東部地區(qū)APP 貢獻(xiàn)明顯提升，分別達(dá)到0.46 和0.44，這表明由穩(wěn)定系統(tǒng)所引發(fā)降水的貢獻(xiàn)十分重要。此外，北部和南部地區(qū)的APP 貢獻(xiàn)有顯著上升趨勢(shì)，通過95%置信水平的顯著性檢驗(yàn)（這表明，持續(xù)性降水變得越來越重要），而東北部、中部和東部地區(qū)上升或下降趨勢(shì)不顯著?？傮w而言，泰國(guó)北部、東北部和中部地區(qū)暴雨級(jí)別以上的降水是非持續(xù)性降水占主導(dǎo)，東部和南部地區(qū)暴雨級(jí)別以上的降水特點(diǎn)是持續(xù)性和非持續(xù)性降水的貢獻(xiàn)相當(dāng)，且北部和南部地區(qū)APP 貢獻(xiàn)具有顯著上升趨勢(shì)。

圖8 1981～2012 年泰國(guó)（a）北部、（b）東北部、（c）中部、（d）東部、（e）南部地區(qū)暴雨級(jí)別以上持續(xù)性（黑色柱狀）及非持續(xù)性（灰色柱狀）降水量對(duì)暴雨級(jí)別以上總降水量的相對(duì)貢獻(xiàn)（左側(cè)縱坐標(biāo)）。黑色線和紅色線分別代表逐年持續(xù)和非持續(xù)降水量之比及其線性趨勢(shì)（右側(cè)縱坐標(biāo)）Fig.8 Relative contributions (left y-axis) of annual persistent (black bars) and nonpersistent (gray bars) precipitation to annual precipitation above heavy rain level in (a) northern, (b) northeastern, (c) central, (d) eastern, and (e) southern Thailand during 1981–2012. The black lines represent the ratio of persistent to nonpersistent precipitation, the red lines indicate linear trends, corresponding to the right y-axis

圖9 1981～2012 年泰國(guó)各個(gè)地區(qū)暴雨級(jí)別以上持續(xù)性和非持續(xù)性降水量對(duì)總暴雨級(jí)別以上降水量的相對(duì)貢獻(xiàn)Fig.9 Relative contributions of annual persistent and nonpersistent precipitation to annual precipitation above heavy rain level in different regions of Thailand during 1981–2012

4 總結(jié)與討論

本文基于泰國(guó)氣象局提供的32 年（1981～2012）逐日降水資料，采用EEMD 及線性趨勢(shì)等分析方法重點(diǎn)研究了泰國(guó)及其五個(gè)分區(qū)內(nèi)多個(gè)降水特征量出現(xiàn)正異常的站點(diǎn)比例變化。此外，本文還進(jìn)一步分析了暴雨級(jí)別以上持續(xù)性和非持續(xù)性降水量相對(duì)貢獻(xiàn)的變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明，從逐年降水量來看，泰國(guó)南部狹長(zhǎng)地帶與北部地區(qū)有明顯差別，東部和南部地區(qū)總體降水較強(qiáng)，而北部地區(qū)較弱。其32 年的變化趨勢(shì)表明，泰國(guó)有87%的站點(diǎn)出現(xiàn)了增多的趨勢(shì)，曼谷和洛坤地區(qū)的增大趨勢(shì)最顯著，可達(dá)22.5 mm/a，而除曼谷和洛坤外的泰國(guó)灣沿岸地區(qū)，未有顯著的變化趨勢(shì)。大部分地區(qū)降水的增多趨勢(shì)可能與熱帶氣旋、城市化效應(yīng)及西南季風(fēng)有關(guān)，而曼谷灣沿岸地區(qū)可能受到植被覆蓋情況的影響，使部分地區(qū)降水呈現(xiàn)不顯著的減少趨勢(shì)（Sharma and Babel, 2014）。

從多個(gè)等級(jí)降水量和降水日數(shù)來看，泰國(guó)北部地區(qū)出現(xiàn)正異常站點(diǎn)的覆蓋率都顯著增加，這可能與當(dāng)?shù)刂杏昙?jí)別以上降水量（AP-moderate）的增加有關(guān)。此外，南部地區(qū)大暴雨級(jí)別以上降水量（AP-storm）出現(xiàn)正異常站點(diǎn)的比例顯著增加。從平均降水強(qiáng)度（MI）來看，泰國(guó)北部地區(qū)MI 正異常的情況有顯著的擴(kuò)張趨勢(shì)（逐年降水量正異常覆蓋率的較強(qiáng)上升趨勢(shì)與逐年降水日數(shù)正異常范圍的較弱上升趨勢(shì)均為有利因子）。這可能會(huì)導(dǎo)致泰國(guó)北部地區(qū)降水愈發(fā)集中，更易于引發(fā)洪澇及其次生

災(zāi)害（翟盤茂等, 1999）。相比之下，東部地區(qū)MI 正異常站點(diǎn)的比例有明顯的下降趨勢(shì)。

泰國(guó)暴雨級(jí)別以上降水在不同地區(qū)存在顯著的差異，在泰國(guó)北部、東北部和中部地區(qū)主要是非持續(xù)性降水，而泰國(guó)東部和南部地區(qū)則是持續(xù)性和非持續(xù)性降水量相當(dāng)。這可能與引發(fā)降水系統(tǒng)的性質(zhì)有關(guān)，持續(xù)性降水占主導(dǎo)的地區(qū)可能受穩(wěn)定系統(tǒng)（降水的環(huán)流形勢(shì)較穩(wěn)定）影響的比例更高，而非持續(xù)性降水占主導(dǎo)的地區(qū)可能受穩(wěn)定系統(tǒng)影響的比例較少。暴雨級(jí)別以上持續(xù)性降水量（APP）極端偏多的情況在泰國(guó)北部和南部地區(qū)有顯著擴(kuò)張的趨勢(shì)，暴雨級(jí)別以上非持續(xù)性降水量（ANP）極端偏多范圍在泰國(guó)北部和東北部地區(qū)也有顯著擴(kuò)張的趨勢(shì)。這與平均降水強(qiáng)度在泰國(guó)南部與東北地區(qū)的表現(xiàn)有所不同。

在認(rèn)識(shí)泰國(guó)各個(gè)地區(qū)總體降水變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，本文發(fā)現(xiàn)曼谷與洛坤的年降水和變化趨勢(shì)與泰國(guó)其他地區(qū)有明顯差異，這可能是由于曼谷與洛坤地勢(shì)獨(dú)特，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且城市化影響顯著（蒙偉光等, 2012; 韓 瑞 丹 等, 2017; Economic and Social Commission for Asia and the Pacific (ESCAP),2020）。對(duì)此開展進(jìn)一步的研究，用于解釋此處與眾不同的降水變化特征具有重要的科學(xué)意義。此外，降水極值和持續(xù)時(shí)間的變化可能是大尺度環(huán)流變化和氣候變化（溫度與水汽變化等）綜合影響的結(jié)果（Trenberth, 1998; Dai, 2013; 賀 冰 蕊 和 翟 盤 茂,2018）。泰國(guó)地區(qū)極端降水和持續(xù)性的變化是否與這些因子有關(guān)，如何受之影響，還需進(jìn)一步的深入研究。