近百年中国东部夏季降水的时空变率

利用中国东部25°N以北28个站1880-1999年夏季季降水序列,用旋转复经验正交函数（RCEOF）方法,研究了中国东部地区百年干湿的时空演变规律。结果表明,夏季降水空间变率大值区依次为:长江中下游地区、淮河流域、江南、华北、西南及东北。除西南外的5个关键区大体上反映了从6月到8月夏季雨带自南向北椎进所滞留的地区。旋转空间位相分布揭示了长江中下游地区、江南、东北的旱涝异常主要表现为驻波振动特征;而淮河流域、华北、西南地区显示出降水异常信号具有部分的行波特征。尤其第4空间模显示出旱涝异常信号从东北南部可沿着黄淮下游传到长江下游地区。对于近百年中国东部地区夏季于湿变化,长江中下游地区、淮河流域、华北及东北四个地区都存在20-25年时间尺度的周期振荡;长江中下游地区及华北地区都存在准60年时间尺度的振荡周期;东北地区主要表现出36年时间尺度的振荡周期;淮河流域存在明显的70-80年时间尺度的振荡周期;华北地区存在的11年时间尺度的振荡周期恰好与太阳黑子活动的11年周期相一致。在年代际时间尺度（包括次年代际时间尺度）上,长江中下游、淮河流域及华北地区的夏季降水的变化与太阳活动有显著的正相关。     

祁连山近45 a年降水异常的气候特征

利用祁连山地区17个测站1960~2004逐日降水资料,统计逐年不同量级的雨日数及年降水量,对年总降水量标准化后进行经验正交展开(EOF)和旋转经验正交展开(REOF),研究其异常的空间结构及时间演变规律。结果表明,祁连山地区年降水与不同量级雨日数的气候平均分布具有地理分布上的相似性。无论年降水还是不同量级的雨日数,同纬度地区西侧明显多于东侧,祁连山东段多于西段,等值线呈西北—东南走向。年降水异常在空间上主要表现为整体一致的变化特点,其次表现为东西相反的变化趋势。旋转载荷向量场(RLV)反映出4个异常型,即祁连山西段北坡区、祁连山东段区、祁连山中西段南坡区,祁连山中段北坡区。近45 a,祁连山西段北坡区年代际变化幅度明显,其他各区年代际变化幅度相对较小。小波分析发现,各区年降水周期变化并不一致,体现出祁连山地区年总降水的复杂性。     

近60年中国日降水量分区及气候特征

根据中国国家级地面气象站均一化降水数据集,使用1956~2015年512个台站的日降水量资料,通过旋转经验正交函数（REOF）得到七个分区。比较了各分区平均日降水量的年内变化和多年倾向率差异:我国偏南分区的小雨日数减少,大雨、暴雨日数、日降水量的区域年均值增加;偏北分区的小雨、大雨、暴雨日数、降水量年均值为递减;长江中下游区（东北区）日降水量、小雨日数、暴雨日数的年均值的近60年倾向率分别是0.0071 mm a-1（-0.0010 mm a-1）、-0.0729 d a-1（-0.0615 d a-1）、0.0132 d a-1（-0.0007 d a-1）。100°E以西地区:小雨、中雨日数在增加,无雨日数显著减少,日降水量的年均值呈递增特点。通过自相关函数和小波功率谱估计,揭示了七个分区的日降水量年均值普遍存在2~4 a周期震荡。使用NCEP/NCAR月均再分析资料,以区域日降水量年均值为指数得到500 hPa、700 hPa、850 hPa回归风系数场、旱涝年整场水汽通量和水汽通量散度差异场相结合分析,结果表明:"东高西低,南高北低"环流型和区域降水有密切关系,水汽差异场是上述环流特点的反映。     

阿克苏河流域降水量场的时空分布特征

将旋转经验正交函数(REOF)和谱分析和谐波分析相结合深入分析阿克苏河流域的降水量场的时间变化和空间分布.研究发现降水场的分布类型为以温宿、阿瓦提为中心的同增同减变化和以阿合奇、乌什及阿拉尔的两个中心同增同减变化两种特征类型,两种分布形式为阿克苏河流域降水量场的主要分布形式.它是以4a短周期和8a长周期发生振荡变化的.     

中国春末夏初降水量异常的气候类型

选取中国大陆均匀分布的８０个测站１９５１—１９９４年历年５—６月月总降水量标准化距平资料，利用ＥＯＦ和ＲＥＯＦ方法对春末夏初降水量异常的空间结构及时间演变规律作了研究。结果表明，中国春末夏初降水异常在空间上主要表现为南北相反变化的差异（ＬＶ）。旋转载荷向量场（ＲＬＶ）反映出１１个主要降水异常类型区。旋转主分量（ＲＰＣ）揭示了４４年来春末夏初降水的时间演变特征：江淮和江南地区降水量减少，东北和南疆地区降水量增多；河套东部、华南、北疆、华北地区呈多雨—少雨—多雨的抛物线型，而河套西部、西南地区呈少雨—多雨—少雨的反抛物线型。     

近50年华东地区夏季异常降水空间分型及与其相联系的遥相关

利用中国华东地区91个站点1961～2007年夏季 (6～8月) 逐日降水资料和NCEP/NACR再分析资料, 用旋转经验正交函数 (REOF) 方法将华东地区夏季降水场分为5个区域, 即I区 (闽赣地区)、II区 (江南)、III区 (长江中下游地区)、IV区 (江淮) 和V区 (黄淮)。这5个区域的夏季降水周期显著不同, 当I区降水的年际周期性强 (弱) 时, II、III、IV、V区降水年际周期性弱 (强)。I～V区夏季降水的年代际及年际变率的年代际变化显著, 且在年代际降水较少或由多变少或由少变多的转换时段, 容易发生较大的年际变化。各区降水异常形成的局地成因有所差别。其中, 江南南部、江南、沿江 (长江中下游) 受低层异常反气旋控制, 该异常反气旋使得这些地区出现水汽辐散, 与异常的非绝热冷却结合, 造成异常下沉气流, 导致干旱发生。对于江淮之间的地区, 由南侧异常气旋性环流和北侧反气旋环流的西部辐散气流控制, 造成水汽向南北两侧辐散, 导致降水偏少; 对于黄淮地区干旱, 可归因于位于蒙古高原上的反气旋异常和位于西太平洋上的气旋性异常之间的异常偏北气流造成该地区水汽的异常辐散所致。华东5个区域的夏季降水和不同类型的遥相关有关。闽赣地区降水受欧亚-太平洋型 (EUP) 遥相关影响; 江南地区降水则可能受东亚-太平洋型 (EAP)/太平洋-日本型 (PJ) 影响, 亦与太平洋-北美型 (PNA) 存在可能的联系; 长江流域则可能受东大西洋型 (EA) 和EAP型影响; 江淮地区降水则明显地受EA/EUP和PJ/EAP的共同影响, 而黄淮降水则与源于地中海地区向东北传播且通过北极涛动 (AO) 产生影响的波列存在联系。这5个区域的夏季降水异常还和东亚地区位涡、 南海夏季风、 Niño3、Niño4区海温、西太平洋副高变动等因子有关。     

近百年北半球陆面及中国年降水的区域特征与相关分析

根据插补延长的1900－1996年北半球陆面年总降水资料，采用旋转经验正交展开（REOF）对其进行了分区研究。基于上述分区，对北半球不同区域的降水的长期变化特征作了一些初步讨论。另外，对中国区域的年降水也作了同样的分区，并运用相关分析方法，初步讨论了我国降水在全球大背景下的变化特征。     

西北地区夏季降水异常的时空特征分析

本文使用西北地区95个测站，时间序列为1960-2000年共41年的加密测站资料，运用旋转经验正交函数分解（REOF）以及功率谱分析等方法，对西北地区夏季降水的时空特征及其演变规律进行了诊断分析，结果表明：西北地区夏季降水区域性较强，存在多时空尺度特征，且平均具有准3年和4.8年的周期变化。将西北地区夏季水异常区域划分为4个区后可见，北疆地区夏季降水的周期振荡最接近平均状况，南疆降水异常区次之，相比之下青海异常降水区解释方差最小，同时发现，在近41年来，西北地区夏季降水的平均状况是80年代以前多数年份降水偏少，干旱性强，80年代以后整个西北地区夏季降水则有增多的趋势；分区分析后表现为：北疆区和南疆区从80年代后期开始降水增多，内蒙古西部地区90年代以后降水增多，而东北高原区夏季除70年代到80年代中期降水偏多外，其前和其后降水都偏少。     

近45a长江中下游地区夏季降水的区域特征

利用旋转经验正交函数(Rotated Empirical Orthogonal Function,REOF)展开方法,分析了长江中下游地区六省一市1960—2004年78站夏季(6—8月)降水场,并将降水场分为5个主要区域,在此基础上揭示了长江中下游5个区域夏季降水的时间演变特征。5个区域夏季降水序列的Mann-Kendall突变检验表明,各区代表站中只有衢州和南通发生了突变,且突变时间不同;5个区域夏季降水长期变化呈现增加趋势,Ⅰ区和Ⅴ区表现出较强的增加趋势,Ⅲ区次之,Ⅱ区和Ⅳ区较弱;5个区域夏季降水的周期振荡差异明显。     

近53a中国东部雨季降水的区域特征

利用1951-2003年中国东部114个站雨季（4-9月）降水量资料作旋转经验正交函数（REOF）展开，根据前5个旋转空间模上高载荷区分布，将中国东部地区分成5个降水气候区，即东北南部、河套地区、江淮地区、长江中下游地区及华南地区。Morlet小波分析结果表明，除了7～8a的周期外，各区还存在不同的振荡周期。长期变化趋势显示各区在53a中基本上呈两波型，东北南部、河套地区和江淮地区降水发生突变的时间为20世纪60年代末70年代初，降水下降趋势显著，长江中下游及华南地区降水突变时间为90年代初，降水有弱的上升趋势。     

我国西南地区夏季降水异常的区域特征

采用旋转经验正交展开（REOF）方法，对我国西南地区49a夏季降水标准化距平场进行客观分区，并分析了各区夏季降水异常的长期变化趋势。结果表明，西南地区夏季降水量场可以分为5个区域，该5区均具有显著的年代际变化特征，且近50a来它们的旱涝变化存在着显著差异，其中川西、川东和贵州降水的长期变化趋势不明显，而四川盆地和云南显著变干。     

甘肃省近40 a汛期无雨日数异常的气候特征分析

本文利用1960-2001年甘肃省59个气象站的逐日降水资料，统计出汛期(4～9月)各站无雨日数，分析了甘肃汛期无雨日数的基本时空分布特征，并对其标准化后进行经验正交展开(EOF)和旋转经验正交展开(REOF)，研究其异常的空间结构及时间演变规律。结果表明；甘肃省汛期无雨日数自东南向西北呈台阶状增加，甘肃汛期无雨日数异常在空间上表现为一致的增多或减少。旋转载荷向量场(RVL)反映出5个无雨日数异常型。旋转主分量(RPC)揭示了42a甘肃汛期无雨日数的时间演变特征，即甘肃中部、陇南、甘南区无雨日数经历了少～多～少的过程，河西为多～少～多的反抛物线型，气候向更干旱化发展，而陇东元雨日数增加趋势较为明显。     

广东汛期降水的时空分布特征

利用国家气候中心提供的1963～2002年广东地区23个台站的逐日降水量和NCEP／NCAR的再分析资料,分析了广东汛期降水主要时段（4～9月）的时空变化特征。结果表明：广东汛期降水量在近40年的时间里存在着微弱上升趋势,广东地区汛期降水存在较明显的年际变化特征;汛期降水量自南向北、由东到西北逐渐减少,并存在5个分区,即北部区、西南部区、中部区、西部区和东部区;广东地区全汛期和前、后汛期在EOF主要的模态变化上基本一致,而在其他模态的变化上与后汛期的变化更为接近。这是由于广东地区跨度大,地形对广东汛期降水空间分布的影响表现突出。     

中国西北东部近50 a降水异常分布及变化特征

基于主成分分析和旋转主成分分析方法,应用陕、甘、宁、青4省（区）170个测站的降水量观测资料,分析了西北东部1961-2010年降水量区域分布、地域相关和年际变化特征。结果表明：西北地区东部降水异常在空间上主要表现为较高的整体一致性,其次表现为东西相反和南北相反的变化趋势。西北地区东部降水异常存在4个基本相关的区域：陇东南和陕西中南部区、陇中宁夏和陕北区、青海高原区和河西走廊区。近50 a来,陇中宁夏和陕北区、河西走廊区各年代降水呈反位相变化;陇东南和陕西中南部区、青海高原区1961年以来的前40 a各年代变化趋势一致,本世纪初的10 a变化相反。河西走廊区、青海高原区则向湿转变,陇中宁夏和陕北区、陇东南和陕西中南部区干旱程度更为明显。     

中国近117年年平均气温变化的区域特征研究

用ＲＥＯＦ法以１６０站近４７年的年平均气温变化为依据将我国分为８个年平均气温变化区．以国内及临近国家长资料序列为基础,建立了反映我国各区及全国近１１７年的年平均气温标准化序列．从近１１７年气温变化来看,Ｉ～ＶＩＩ区都有升温趋势,全国平均气温的升温趋势为０．７６℃／１００ａ,北半球陆地则为０．６４℃／１００ａ．最大的为东北,华北、新疆,最小的为四川、贵州．从年代际尺度看我国与北半球陆地的平均气温的变化是相当一致的,相关系数高达０．９３,主要差别在于年际变化．     

湖南汛期降水异常的时空分布特征研究

利用湖南19个测站23年(1959～2001年)4～9月的降水量资料，用EOF、REOF、小波分析对湖南汛期降水的特征场分布、分区特征、周期性和突变性等时空分布特征进行了诊断研究。研究结果表明：EOF分析得到的前三个典型场可以很好的反映湖南汛期降水空间分布的异常结构，即具有整体一致的空间结构，南北相反的空间结构，中部和周围地区相反变化的空间结构。旋转后的前6个空间模态可以较好地代表湖南汛期降水的6个异常敏感区：湘北、湘中、湘南、湘东南、湘西、湘东北。利用小波分析方法研究湖南汛期降水的周期性及其突变性发现，湖南汛期降水存在着明显的3年、7年和23年的特征时间尺度和周期性振荡；并且在今后相当长的一段时间内，湖南汛期的降水将逐年减少，并将转入干旱时期。     

中国东部夏季降水型的研究

文章对比分析了气候中心的分型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类雨带）,及北京大学的旱涝型（１ａ、１ｂ、２、３、４、及５型）,并指出这两种分型的优缺点．其次根据中国东部夏季（６～８月）降水量的ＲＥＯＦ分析,提出了一种新的分型．这种新的分型突出了雨带的主要位置,在一定程度上反映了全国降水异常的分布趋势．     

基于EOF的江西省秋季降水时空分布特征

基于1980—2020年秋季江西省83个气象观测站逐月降水数据,利用EOF方法分析了该地区秋季降水的时空分布特征。结果表明,江西省秋季降水场主要有4种类型,分别为全区型、北湿(干)南干(湿)型、西湿(干)东干(湿)型、中心湿(干)南北干(湿)型,累计贡献率为86.7%。1980—2020年,全区型和中心湿(干)南北干(湿)型降水呈增加趋势,而北湿(干)南干(湿)型和西湿(干)东干(湿)型降水呈下降趋势。其中全区型降水分布的年份占比75.6%,主要受大尺度大气环流的影响。北湿(干)南干(湿)型降水分布的年份占比17.1%,这是由于赣北地区受地形抬升作用,降水较多,而中南部在背风坡,降水较少,同时秋季赣北处于副热带高压边缘,且受到台风外围的影响,易发生降水,使得南北降水呈反相位变化。     

空间分辨率对中国夏季降水时空演变特征的影响

本文使用1979—2021年国家气候中心160站(R₁₆₀)和国家级地面气象观测站2 314站(R₂₃₁₄)逐月降水观测资料,利用EOF (Empirical Orthogonal Function)分解和相关分析等方法,研究两类资料夏季降水时空变化特征及其与海气因素之间物理联系的表征水平差异,并分析了差异的可能原因。结果表明,R₁₆₀在我国西北、青藏高原等地区站点极为稀疏,导致其各EOF模态对上述地区降水的时空变化特征描述失真,中东部地区偏低的空间分辨率会使局地强降水的变化特征信号损失,造成降水的年际变率降低。而R₂₃₁₄主模态能够更为真实地反映我国降水的时空演变特征,特别是在极端降水频发的江淮地区以及降水受局地地形影响较大的山区,其EOF主模态的空间分布和时间系数演变与ENSO (El Niño-Southern Oscillation)、西太平洋副热带高压、青藏高原雪盖等气候强迫信号之间的相关性更为显著。     

华东地区不同等级降水日数的时空分布特征

根据华东地区1961～2010年逐日降水量台站观测资料,利用趋势分析、Mann-Kendall检验和经验正交函数（EOF）分析等方法揭示不同强度降水日数的时空演变特征。结果表明,华东地区的小雨日数为总雨日数的72.42%,占总雨日数的最大比重。同时发现小雨日数和总雨日数（暴雨和大暴雨日数）表现为显著的减少（增加）趋势,说明总雨日数的减少主要是由于小雨日数的减少所致。EOF 分析结果显示总雨日和小雨日的主要 EOF 模态在空间上表现出全场一致的减少趋势以及南北反相位的特征。福建中部既是总雨日数和小雨日数最大的区域,也是两者减少趋势最明显的地区。暴雨日数和大暴雨日数高值中心出现的区域基本重合,大致在浙江-江西-安徽三省交界处。