近50 a華東地區(qū)夏季極端降水事件的年代際變化

李明剛，管兆勇，韓潔，金大超

(南京信息工程大學(xué)1.氣象災(zāi)害省部共建教育部重點實驗室;2.大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210044)

0 引言

極端強降水事件突發(fā)性強、預(yù)測難，且常引發(fā)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，造成重大財產(chǎn)損失和人員傷亡。極端強降水事件受到國內(nèi)外氣象工作者及政府部門的廣泛關(guān)注。眾多研究(Groisman et al.，1999;Alexander et al.，2006)表明，過去的半個世紀(jì)年平均降水在全球范圍內(nèi)很多國家和地區(qū)都呈增多的趨勢。

Karl and Knight(1998)研究表明，美國極端降水量在年總降水量中所占的比例在增大，降水總量的增加主要歸因于極端降水強度和頻次的增加。加拿大、日本和中國的研究(Yamamoto and Sakurai，1999;Stone et al.，2000;翟盤茂等，2007)也得出了類似的結(jié)論，即降水增多的區(qū)域往往表現(xiàn)為總降水日數(shù)在減少而極端雨日增加，同時平均降水強度也在增強，從而導(dǎo)致降水變得更為極端化。

中國年總降水主要集中在夏季，且與極端降水量存在很好的相關(guān)性(梅偉和楊修群，2005;蘇布達(dá)等，2006)。同時，我國極端降水的變化存在很明顯的季節(jié)性地域差異(鄒用昌等，2009)。Zhai et al.(2005)和楊金虎等(2008)認(rèn)為，在過去幾十年，我國極端降水事件在長江中下游地區(qū)、西北西部地區(qū)顯著增多，而東北、華北則有減少趨勢，即對于中國東部而言，存在一個明顯的“南澇北旱”的趨勢。

為解釋中國東部地區(qū)“南澇北旱”趨勢，許多學(xué)者從不同方面做了細(xì)致的研究(黃榮輝等，1999)。不少學(xué)者認(rèn)為，該現(xiàn)象與東亞夏季風(fēng)的年代際變化存在聯(lián)系(施能等，1996;陳際龍和黃榮輝，2008)。西太平洋副高作為東亞季風(fēng)系統(tǒng)的重要成員也受到許多學(xué)者的關(guān)注，如王黎娟等(2009)認(rèn)為，夏半年西太平洋副高的型態(tài)和位置的短期變化及季節(jié)進(jìn)退對我國南方夏季區(qū)域性大暴雨的發(fā)展有重要的影響。20世紀(jì)70年代中期，東亞季風(fēng)經(jīng)歷了由強到弱的年代際變化。呂俊梅等(2004)認(rèn)為，東亞夏季風(fēng)減弱和副高位置偏南、強度偏強的這種大氣環(huán)流的年代際變化背景是造成1970年代中期以后我國華北地區(qū)干旱少雨而長江中下游地區(qū)洪澇多雨的主要原因。

極端降水事件與青藏高原冬春積雪(Zhang et al.，2004)、太平洋海溫(楊金虎等，2010)、低頻振蕩(Jones et al.，2004)和遙相關(guān)等相聯(lián)系。Stone et al.(2000)分析了加拿大日降水強度與NAO和PNA遙相關(guān)型之間的聯(lián)系;張瓊和吳國雄(2001)對比分析了南亞高壓和赤道太平洋海溫兩個因子對長江流域降水的影響，認(rèn)為長江流域降水與南亞高壓強度指數(shù)有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與赤道太平洋SSTA的相關(guān)不顯著;張永領(lǐng)和丁裕國(2004)認(rèn)為，黑潮海域及加利福尼亞海流區(qū)春季海表溫度與同年我國東部夏季極端降水呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

盡管已有不少工作探討了中國東部降水的年際和年代際變化(金大超等，2010)，亦有一些研究分析了全中國包括東部地區(qū)的極端降水事件發(fā)生規(guī)律(Zhai et al.，2005;王志福和錢永甫，2009)，但針對華東地區(qū)極端降水事件的年代際變化的分析并不多。隨著時間的推移和資料的積累，弄清華東地區(qū)極端降水事件發(fā)生的時空變化規(guī)律已有可能。本文擬探討這種可能性。

1 資料和方法

1.1 資料、站點選取

本文使用的資料來自中國氣象局整編的743站逐日降水資料集。研究區(qū)域為中國華東地區(qū)(114～123°E，23～38°N)，包括山東、江蘇、安徽、江西、浙江、福建、上海共六省一市。資料時段為1960—2009年，夏季定義為6—8月。根據(jù)夏季降水的年際變率性質(zhì)，華東地區(qū)可分為黃淮、江淮、長江中下游、江南和閩贛5個子區(qū)域(金大超等，2010)。

在使用資料時，進(jìn)行了資料質(zhì)量控制，具體做法為:若資料中某年缺測日數(shù)達(dá)到實際觀測日數(shù)的5%時，該年視為缺測年，剔除了在研究時段缺測年份大于1 a的站點。對于缺測年份在1 a以內(nèi)的站點，將缺測值用臨近2 a的同日均值代替，最終選取了華東區(qū)域90個站點(圖2a)進(jìn)行研究。上海地區(qū)兩個測站(上海站和龍華站)因資料缺測年份過多而被剔除。需要說明的是，部分站點(8個)在研究時段內(nèi)的位置變動大于20 km，但基于站點分布盡可能均勻密集和從本文研究工作的針對性考慮，我們將其保留，但在圖2a中由空心點給出，以示區(qū)別。

1.2 極端降水事件的定義

王志福和錢永甫(2009)將極端降水分為持續(xù)1 d、2 d、3 d和4 d以上4類進(jìn)行了中國極端降水頻次和強度的時空特征分析，指出:持續(xù)2 d及以下的極端降水多發(fā)生在長江中下游和江南地區(qū)，而持續(xù)3 d及以上的極端降水事件在長江以南、東南沿海地區(qū)發(fā)生也較多;在我國對洪澇起主要貢獻(xiàn)的是持續(xù)1 d的極端降水事件，而在東南沿海地區(qū)高持續(xù)性極端降水的貢獻(xiàn)亦不可忽視。為弄清不同地區(qū)極端事件的異同特征，本文選取4個極端降水事件指標(biāo)進(jìn)行討論，包括極端日降水事件、極端3 d降水事件、極端強降水過程事件和極端連續(xù)降水日數(shù)事件。考慮到華東區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)降水多寡存在一定的差異，因此采用了目前國內(nèi)外學(xué)者廣泛采用的排位法分別定義各站的極端降水事件閾值(Plummer et al.，1999;Manton et al.，2001;Zhai et al.，2005;任玉玉和任國玉，2010)。各極端降水事件定義如下:

1)極端日降水事件。對1960—2009年50 a夏季華東地區(qū)90站點各站夏季的雨日(降水量≥0.1 mm)的降水量從小到大進(jìn)行排序，當(dāng)某日降水量超過序列95%分位的值時，為一次極端日降水事件。

2)極端3 d降水事件。當(dāng)連續(xù)3 d都是雨日時，我們稱其為一次連續(xù)3 d降水事件，其降水量定義為3 d降水量之和。對1960—2009年50 a 90站點夏季的連續(xù)3 d降水量從小到大進(jìn)行排序，當(dāng)某連續(xù)3 d降水量超過序列95%分位的值時，為一次極端3 d降水事件。

3)極端強降水過程事件。對1960—2009年50 a 90站點夏季的連續(xù)降水過程的降水量從小到大進(jìn)行排序，當(dāng)某連續(xù)降水過程的降水量超過序列95%分位的值時，為一次極端強降水過程事件。對于某站點降水過程的定義，參考了鄒用昌等(2009)的做法，即:對于各個站點，以雨日是否連續(xù)作為判斷降水過程的方法，從雨日出現(xiàn)開始到雨日中斷，如果大于等于2 d，就將其定義為一次降水過程。

4)極端連續(xù)降水日數(shù)事件。當(dāng)持續(xù)雨日大于等于2 d時，我們稱其為一次連續(xù)降水日數(shù)事件。對1960—2009年50 a 90站點夏季的連續(xù)降水日數(shù)從小到大進(jìn)行排序，當(dāng)某連續(xù)降水日數(shù)超過序列95%分位的值時，為一次極端連續(xù)降水日數(shù)事件。

1.3 滑動累計

為分析極端日降水事件發(fā)生頻次的年代際變化特征，采用了滑動累計方法。對樣本量為N的序列x，其滑動累計序列表示為N)，滑動窗口長度取為n=11。本文資料序列為50 a，因此在計算時，j的取值范圍為6～45。經(jīng)過滑動累計得到的結(jié)果能夠濾去序列中的年際尺度擾動，而突出年代際變化特征。

2 極端降水事件的年代際變化

2.1 極端日降水事件發(fā)生頻次滑動累計

為了弄清華東地區(qū)極端降水事件發(fā)生頻次是否具有年代際變化特征，選取116°E、118°E和120°E這3條經(jīng)線繪制11 a滑動累計極端降水事件頻次的緯度—時間剖面。具體做法為:選取華東區(qū)域內(nèi)自低緯到高緯，經(jīng)度限定在115.5～116.5°E間的所有12個站點、117.5～118.5°E間的所有12個站點和119.5～120.5°E間的所有12個站點，對其極端日降水事件發(fā)生頻次分別作11 a滑動累計分析。圖1a顯示了116°E附近由南向北的極端日降水事件發(fā)生頻次的年代際變化，可以看出10號站(安徽毫州)以北的站點極端事件頻次總體上變化不大，12號站處(山東朝陽)呈略微下降趨勢，10號和11號站(安徽毫州和碭山)所在位置則呈略微先下降后回增的趨勢，而在毫州以南的站點自1980年代后期極端事件明顯增多，4—7號站點(均在江西省境內(nèi))在1980年代中期極端事件都發(fā)生較少而1990年代末期相對較多，1—3號站(江西尋鳥，福建上杭、長汀)有較為明顯的極端事件的年代際振蕩。在118°E附近(圖1b)，7號站(安徽屯溪)以南站點都呈現(xiàn)出了極端事件的先減少后增加的年代際變化特征，主要表現(xiàn)為從1960年代到1980年代的持續(xù)減少，之后從1980年代中期前后起又開始明顯增多，總體來看，該經(jīng)度上幾乎所有站點在1990年代中后期極端事件都呈異常多的特征。在120°E附近(圖1c)，在9號站(江蘇射陽)以南站點，自1980年代中期后，極端事件有增多趨勢，在1990年代末最多，而在1980年代之前變化不明顯。射陽站以北的站點(均分布山東境內(nèi))在整個研究時段內(nèi)，極端事件呈先減少后增加的年代際變化特征。

由3個經(jīng)度剖面分析得知，極端降水事件的發(fā)生頻數(shù)存在年代際變化。為進(jìn)一步弄清極端降水事件發(fā)生的年代際變化特征，將1960—2009年50 a中的每10 a的累計作為一個位相，提取1960年代、1970年代、1980年代、1990年代和2000年代5個位相考察各類極端事件發(fā)生頻次和年代平均降水量值的空間分布及時間變化。

2.2 極端日降水事件的頻次及量值

圖1 116°E(a)、118°E(b)、120°E(c)附近自南向北11 a滑動累計的極端日降水事件發(fā)生頻次的經(jīng)向時間剖面Fig.1 The time sections of 11-yr running accumulated occurrence frequency of the extreme events of daily precipitation along(a)116°E，(b)118°E，and(c)120°E(from south to north)

基于極端日降水事件的定義，得到華東90站各站的極端日降水事件記錄。區(qū)域內(nèi)大部分站點50 a來發(fā)生次數(shù)為80～120次，長江以北站點發(fā)生次數(shù)要明顯少于長江以南站點，浙江、福建兩省站點的發(fā)生次數(shù)較高，大多超過95次，而江西境內(nèi)站點多為95次左右。進(jìn)一步將華東各站點極端日降水記錄按年代劃分，考察1960、1970、1980、1990和2000年代5個年代極端日降水事件的發(fā)生頻次的年代際變化特征，再分別將5個年代的各站極端降水總量除以該站極端日降水發(fā)生總頻數(shù)，得到各站5個年代的極端日降水事件的降水強度(極端日降水事件強度和發(fā)生頻次的空間分布見圖2b—f)。

降水頻次存在顯著的年代際變化。1990年代發(fā)生頻數(shù)最高，各站平均達(dá)到23.8次(表1)，其次是2000年代，平均為20.9次，最少的是1980年代，平均為16.9次。1960年代(圖2b)極端日降水事件多發(fā)區(qū)在淮河以北、福建和江西南部地區(qū)，多數(shù)站點都在18次以上，其他地區(qū)基本為12～18次。1970年代(圖2c)，分布較均勻，大部分站點為12～24次，全區(qū)域站點平均為17.4次(表1)。1980年代(圖2d)，極端日降水事件多發(fā)在江淮流域，而福建、江西和山東地區(qū)發(fā)生次數(shù)較少。1990年代(圖2e)，區(qū)域內(nèi)絕大部分站點都超過了18次，長江以南站點發(fā)生次數(shù)明顯高于長江以北站點，江西、浙江北部地區(qū)多數(shù)站點發(fā)生次數(shù)超過30次，而福建地區(qū)站點也大多超過了24次。2000年代(圖2f)，安徽地區(qū)站點有增多趨勢，較之1990年代，長江附近和浙江北部沿海地區(qū)站點發(fā)生次數(shù)很明顯減少，而福建地區(qū)站點變化不大。這體現(xiàn)了近年來對極端事件研究中所發(fā)現(xiàn)的極端事件的群發(fā)性特征，極端日降水事件頻發(fā)區(qū)域的年代際變化與楊萍等(2010)研究指出的強降水事件群發(fā)高值區(qū)的年代際變化特征較一致。

表1 華東地區(qū)各類極端降水事件的區(qū)域平均發(fā)生頻次Table 1 Regional averaged occurrence frequency of extreme events of precipitation in East China in each decade

圖2 華東區(qū)域站點分布(a)及1960年代(b)、1970年代(c)、1980年代(d)、1990年代(e)和2000年代(f)華東地區(qū)極端日降水事件的頻次(次/(10 a))及量值(等值線表示頻次平均的極端降水強度，陰影區(qū)為量值高于90 mm的區(qū)域，單位:mm)的分布Fig.2 (a)Locations of 90 stations in East China，and spatial distributions of occurrence frequency((10 a)－1)and mean intensity(Contours show the 10-yr mean intensity of extreme daily precipitation with the units of mm，and the shadings denote the magnitude higher than 90 mm)of the extreme events of 1-d precipitation during(b)1960s，(c)1970s，(d)1980s，(e)1990s，and(f)2000s

特別有趣的是，各年代極端日降水事件多發(fā)區(qū)域的位置存在顯著差別。1960年代(圖2b)，華東地區(qū)存在兩個極端日降水事件頻發(fā)帶，一個主要位于山東地區(qū)，稱為“黃河下游事件帶”，一個包括江西東南部、浙江南部及福建地區(qū)，稱為“江南事件帶”。這兩個事件帶內(nèi)的區(qū)域極端日降水事件發(fā)生頻次明顯高于其他區(qū)域。1970年代(圖2c)，兩個事件帶內(nèi)極端日降水事件發(fā)生頻次都有所減少，位置變動不大。但在長江南北岸附近地區(qū)有幾個站點發(fā)生頻次增多，結(jié)合之后3個年代的變化特征，將其稱為“江淮事件帶”。1980年代(圖2d)，黃河下游事件帶內(nèi)極端日降水事件比上兩個年代偏少，似乎該頻發(fā)帶在1980年代“消失”了。1970年代出現(xiàn)的江淮事件帶內(nèi)站點極端降水事件在1980年代有明顯增加，而1960、1970年代內(nèi)變化不大的江南事件帶，不論是極端事件頻發(fā)的位置還是頻數(shù)，在1980年代都有明顯變化，即位置上縮小至僅包括江西南部和福建西南部地區(qū)，且?guī)?nèi)站點發(fā)生頻次也沒有上兩個年代所呈現(xiàn)的明顯高于帶外站點的特征。1990年代(圖2e)，黃河下游事件帶內(nèi)極端事件發(fā)生頻次又呈回增趨勢;江淮事件帶和江南事件帶之間沒有了明顯的界限，出現(xiàn)“合二為一”的現(xiàn)象，且?guī)?nèi)站點發(fā)生頻次比之前的年代有顯著增加，與事件帶外低頻次站點的區(qū)分也很明顯。2000年代(圖2f)，黃河下游事件帶內(nèi)極端日降水事件發(fā)生頻次變化不大;江淮、江南事件帶又一分為二，江淮事件帶北跳，江南事件帶南移，二者之間的地區(qū)內(nèi)極端日降水事件發(fā)生頻次較少?？傮w而言，黃河下游事件帶內(nèi)的極端日降水事件頻次呈先減少后略增加的年代際變化特征，而在后3個年代，江淮和江南事件帶呈現(xiàn)了較為明顯的分—合—分的年代際變化特征。

與頻次變化相比，極端日降水事件的強度分布特征非常不一樣。5個年代中，極端日降水事件強度分布型變化很小(圖2)，大值區(qū)位于江西大部分地區(qū)及與安徽、浙江交界地區(qū)以及江淮地區(qū)，這與王冀等(2008)的結(jié)論相同;小值區(qū)位于山東和浙江東北部、江蘇東南部等地區(qū)。這種分布與華東地區(qū)夏季總降水量的分布(金大超等，2010)相似，表明華東地區(qū)極端日降水雨量對總雨量貢獻(xiàn)較大。量值的年代際變化(表2)顯示，1990年代平均強度最大，而1980年代最小。雖然各年代間的量值差別不大，但仍可發(fā)現(xiàn)其與平均頻次的年代際變化大體一致，即頻次多時，頻次平均的降水量亦大?？傮w而言，不論是頻次還是量值，都呈現(xiàn)前3個年代持續(xù)減少、1990年代突然增加、2000年代略減的特征。是何原因造成這種極端事件降水強度變化的，仍需進(jìn)一步研究。

表2 華東地區(qū)各類極端降水事件的區(qū)域平均量值Table 2 Regional averaged precipitation intensity of extreme events of precipitation in East China in each decade mm

2.3 極端3 d降水事件的頻次及量值

翟盤茂等(1999)指出，3 d最大降水量在西北覆蓋范圍有增加趨勢、而在華北有減少的趨勢，同極端日降水在這兩個區(qū)域的變化趨勢相同。Qian and Lin(2005)指出，3 d最大降水量在長江以南地區(qū)有所增加。另外，鮑名(2007)、王志福和錢永甫(2009)在研究中也涉及到了極端3 d降水。但總的來說，目前有關(guān)連續(xù)3 d降水極端事件的研究還不多見。然而，極端3 d降水事件反映了以大尺度天氣過程為背景的較強的過程性極端降水事件，在部分區(qū)域?qū)闈车呢暙I(xiàn)不容忽視，其災(zāi)害學(xué)意義較大。如前所述，這里分別對1960—2009年華東地區(qū)各站點的連續(xù)3 d降水量從小到大進(jìn)行排序，取各站的連續(xù)3 d降水中大于95%分位的記錄，得到各站的極端3 d降水事件。

由圖3f可見:華東地區(qū)極端3 d降水發(fā)生次數(shù)的地區(qū)差異較大，但主要集中在20～70次，少于20次的站點有4個，全部位于山東省內(nèi)，最少的是山東長島站，50 a來僅發(fā)生了14次;大于70次的站點有2個，為福建屏南和九仙山站，其中九仙山站達(dá)107次，為華東地區(qū)所有站點中極端3 d降水事件發(fā)生次數(shù)最多的站點?？偟膩碚f，長江以北站點發(fā)生次數(shù)明顯少于長江以南站點，這與王志福和錢永甫(2009)的結(jié)論一致。長江以北站點除了山東泰山站達(dá)44次和安徽霍山站達(dá)40次外，其余站點均少于35次。此外發(fā)現(xiàn)，海拔較高的站點極端3 d降水事件明顯偏多，絕大多數(shù)海拔高于60 m的站點在50 a中極端3 d降水事件發(fā)生頻次超過了40次?？傤l次中存在的這種差異可能與地形影響有關(guān)，也可能與西太平洋副熱帶高壓活動等大尺度環(huán)流背景有關(guān)。

極端3 d降水事件發(fā)生頻次的年代分布與極端日降水事件情況類似。1990年代發(fā)生次數(shù)最高，90站平均為10.3次/站，2000年代次之，為8.1次/站，最少的是1980年代，僅為5.5次/站(表1)?？傮w而言，極端3 d降水事件發(fā)生次數(shù)在山東和江蘇地區(qū)變化不明顯，在安徽地區(qū)略有增加。在江西和安徽兩省交界的區(qū)域，5個年代呈現(xiàn)出了少—多—少—多—少的年代際變化特征。福建地區(qū)極端3 d降水事件發(fā)生頻次在1970(圖3b)和1980(圖3c)年代明顯少于其他3個年代;長江流域附近站點及浙江地區(qū)站點發(fā)生頻次在1990年代(圖3d)明顯高于其他4個年代。

特別注意到，極端3 d降水頻次較多的站點具有相鄰且群發(fā)特征，而極端3 d降水事件頻發(fā)區(qū)域存在顯著的年代際南北向變動。1960年代在福建和江西東南部地區(qū)為多發(fā)區(qū)(圖3a)，1970年代在江西北部地區(qū)為多發(fā)區(qū)(圖3b)，1980年代全區(qū)域總體減少(圖3c)，1990年代在沿江及長江以南，尤其是江南地區(qū)幾乎所有站點極端3 d降水事件發(fā)生頻次均顯著增加(圖3d)，而在之后的10 a，在江南地區(qū)的絕大多數(shù)站點又同步地顯著減少(圖3e)。

圖3 1960年代(a)、1970年代(b)、1980年代(c)、1990年代(d)和2000年代(e)華東地區(qū)極端3 d降水事件的頻次(次/(10 a))和量值分布，以及1960—2009年50 a發(fā)生總頻次(次/(50 a))和50 a平均量值分布(f)(等值線表示頻次平均的極端降水強度，陰影區(qū)為量值大于180 mm的區(qū)域，單位:mm)Fig.3 Spatial distributions of occurrence frequency((10 a)－1)and mean intensity of the extreme events of 3-d precipitation in East China during(a)1960s，(b)1970s，(c)1980s，(d)1990s，(e)2000s，and(f)spatial distribution of occurrence frequency((50 a)－1)and mean intensity of the extreme events of 3-d precipitation in East China during 1960—2009(Contours show the mean intensity of extreme 3-d precipitation with the units of mm，and the shadings denote the magnitude greater than 180 mm)

頻次平均的極端3 d降水事件強度分布表明，盡管各年代的分布與50 a的平均狀況(圖3f)大致相同，但降水量值卻存在顯著的年代際變化，1970年代(圖3b)和1980年代(圖3c)明顯少于其他3個年代。與極端日降水事件一樣，極端3 d降水事件的發(fā)生頻次和年代平均量值也體現(xiàn)出了同步的年代際變化特征，即前3個年代逐步減少、1990年代異常增多(圖3d)、2000年代又略減(圖3e)。

2.4 極端強降水過程事件的頻次及量值

對1960—2009年華東各站降水過程的降水量從小到大進(jìn)行排序，將大于95%分位值的記錄定義為各站的過去50 a的極端強降水過程事件。結(jié)果表明:50 a間各站平均總次數(shù)為23.3次，其中最大次數(shù)的站點是山東泰山站，達(dá)27次;福建平潭和崇武兩站均為17次。與極端3 d降水事件頻次分布很不均勻的特點相比，華東地區(qū)各站極端強降水過程次數(shù)相對較均勻，絕大多數(shù)站點都在23次左右。

與極端日降水事件和極端3d降水事件年代分布情況類似的是，1980年代區(qū)域站點平均發(fā)生次數(shù)最少，僅為3.7次，而1990年代最大，為5.7次(表1)。1960年代(圖4a)，極端強降水過程事件多發(fā)于江西南部和福建地區(qū)且多在5次以上，安徽北部和山東地區(qū)多數(shù)站點也大都為5～8次，其他區(qū)域都少于5次，浙江地區(qū)大部分站點少于3次，全華東區(qū)域站點平均為5.2次(表1)。1970年代(圖4b)，全區(qū)域分布較均勻，平均為4.3次(表1)，其中，江西南部和福建地區(qū)明顯減少，山東地區(qū)變化不大，而江西北部地區(qū)有所增加。1980年代(圖4c)，除長江流域、浙江沿海地區(qū)外，華東地區(qū)大部分站點都少于3次。山東和福建地區(qū)從1960年到1990年持續(xù)減少，此情況與極端3 d降水事件變化類似。與之前相比，1990年代(圖4d)，江淮和江南地區(qū)呈增多趨勢，山東地區(qū)呈回增趨勢。2000年代(圖4e)，除安徽北部和江西偏南地區(qū)略有增加、山東地區(qū)無明顯變化外，其他地區(qū)較之前的10 a均有所減少。

總體而言，在江西北部地區(qū)，有著與極端3 d降水事件存在的類似的少—多—少—多—少的年代際變化特征。在最近的3個年代，極端強降水過程事件的年代際分布也出現(xiàn)了長江南北兩條極端事件頻發(fā)帶的振蕩，即呈分—合—分的特征。

區(qū)域平均量值與頻次的年代際變化一致，5個年代中量值的分布型較穩(wěn)定。不論哪個年代，在福建、安徽和江西3省交界地區(qū)都有較大的極端降水中心，但1970和1980年代的量值小于其他3個年代，這與極端日降水事件和3 d降水事件的情況較一致。同時可見，1960和1990年代閩贛地區(qū)，不但極端事件多發(fā)，而且強度也較大。各站極端強降水過程的持續(xù)雨日分布(圖4f)表明，全區(qū)域多為8～9 d，福建地區(qū)大部分站點超過10 d;結(jié)合平均強度的分析可以看出，福建地區(qū)存在較多強度大、持續(xù)久的降水過程。

王志福和錢永甫(2009)指出，在中國東部地區(qū)，持續(xù)時間越長的極端降水，其強度往往越強。由圖4a—e及圖4f可得大體一致的結(jié)論。

2.5 極端連續(xù)降水日數(shù)事件

按照極端連續(xù)降水日數(shù)事件的定義，對1960—2009年華東各站點的連續(xù)降水日數(shù)從小到大進(jìn)行排序，取各站大于95%分位值的記錄作為該站過去50 a中極端連續(xù)降水日數(shù)事件。全區(qū)域站點平均發(fā)生次數(shù)最多的是1960年代(表1)，達(dá)到6次，最少的是在2000年代，為3.2次。1960年代(圖5a)，極端連續(xù)降水日數(shù)事件多發(fā)在山東、福建、江西東南部和浙江南部地區(qū);與1960年代相比，江西中北部和浙江北部地區(qū)在1970年代極端連續(xù)降水日數(shù)事件都有增多，而福建地區(qū)略有減少，山東地區(qū)變化不大。1980年代(圖5c)，長江流域地區(qū)站點極端連續(xù)降水日數(shù)事件大都為5～8次，而其他區(qū)域大都少于3次，較之前的10 a有明顯減少。1990年代(圖5d)，江西、浙江又有所增加，其他區(qū)域變化很小。2000年代(圖5e)，安徽北部有明顯增多，江南地區(qū)明顯減少，其他區(qū)域沒有大的變化。

極端連續(xù)降水日數(shù)事件的年代分布也顯示出了極端事件頻發(fā)帶的南北擺動特征。1960年代(圖5a)，南、北事件帶的位置分別位于福建、江西南部區(qū)域和山東地區(qū)。1970年代(圖5b)，北部事件帶位置大致不變，而南部事件帶則向北移動，事件帶內(nèi)站點發(fā)生極端降水事件的頻次略微減少，范圍有所增大。1980年代(圖5c)，山東區(qū)域內(nèi)站點頻次明顯減少，全區(qū)域只有位于長江中下游地區(qū)的事件頻發(fā)帶。1990年代(圖5d)事件帶南移，位于江南地區(qū)，2000年代(圖5e)北跳至江淮地區(qū)。

降水量值顯示，1990年代極端連續(xù)降水日數(shù)事件的平均量值明顯高過其他年代(表2)，達(dá)188.88 mm。2000年代前，大值區(qū)基本位于福建西北部與江西東北部兩省交界的區(qū)域，而2000年代，福建省存在較大量值的中心。總的看來，1970、1980和2000年代頻次平均值較小，約為160 mm，其他2個年代較大，均大于180 mm(表2)。

圖6為5個年代各站點極端連續(xù)降水日數(shù)事件的平均降水日數(shù)的空間分布?？傮w而言，福建地區(qū)極端連續(xù)降水日數(shù)事件的持續(xù)時間較長，江淮地區(qū)較短。1960年代(圖6a)極端連續(xù)降水日數(shù)事件持續(xù)天數(shù)較長。1970年代(圖6b)與1990年代(圖6d)分布類似。1960年代(圖6a)，福建地區(qū)大部分站點連續(xù)降水日數(shù)超過13 d，甚至超過15 d，明顯多于華東其他區(qū)域。

5個年代平均的極端連續(xù)降水日數(shù)事件的降水強度(169.26 mm)低于極端強降水過程事件(246.86 mm;表2)，極端強降水過程事件持續(xù)降水日數(shù)多在9 d以下，而極端連續(xù)降水日數(shù)事件基本在9 d以上。這一結(jié)果符合極端降水過程事件和極端連續(xù)降水日數(shù)事件的定義，即極端降水過程事件的降水強度較大，持續(xù)時間相對較短，而極端連續(xù)降水日數(shù)事件降水強度相對較小，持續(xù)時間相對較長。

圖4 1960年代(a)、1970年代(b)、1980年代(c)、1990年代(d)和2000年代(e)華東地區(qū)極端強降水過程事件的頻次(次/(10 a))及量值分布(等值線表示頻次平均的極端降水強度，陰影區(qū)為量值高于300 mm的區(qū)域;單位:mm)以及華東區(qū)域各站極端強降水過程事件平均連續(xù)降水日數(shù)分布(f;單位:d)Fig.4 Spatial distributions of occurrence frequency((10 a)－1)and mean intensity of the extreme events of precipitation process in East China during(a)1960s，(b)1970s，(c)1980s，(d)1990s，and(e)2000s(Contours show the 10-yr mean intensity of extreme events of precipitation process with the units of mm，and the shadings denote the magnitude bigger than 300 mm)，and(f)spatial distribution of mean rainy days(units:d)of extreme events of precipitation process in East China

縱觀前述各類極端事件發(fā)生頻次的年代際變化發(fā)現(xiàn)，極端日降水事件、極端3 d降水事件和極端強降水過程事件的變化較為同步。1960、1970、1980年代極端降水事件的發(fā)生頻次逐漸減少，而1990年代突然增多，2000年代又有所減少。1960—2009年50 a間，前20 a極端事件明顯少于后20 a，其中極端日降水事件和極端3 d降水事件在最近2個年代的值大于前3個年代的值(表1)。極端連續(xù)降水日數(shù)事件的年代際分布與其他極端降水事件變化相比，則略有不同，該事件在1960年代最多發(fā)，而在2000年代最少發(fā)。由表1和表2不難看出，1990年代是極端事件多發(fā)且強度較強的年代，極端事件的發(fā)生頻次和降水強度在1990年之前的30 a均有遞減趨勢。

圖5 1960年代(a)、1970年代(b)、1980年代(c)、1990年代(d)和2000年代(e)華東地區(qū)極端連續(xù)降水日數(shù)事件的年代頻次(次/(10 a))及量值分布(等值線表示頻次平均的極端降水強度，陰影區(qū)為量值大于200 mm的區(qū)域;單位:mm)Fig.5 Spatial distributions of occurrence frequency((10 a)－1)and mean intensity of the extreme events of continuous rainy days in East China in(a)1960s，(b)1970s，(c)1980s，(d)1990s，and(e)2000s(Contours show the 10-yr mean intensity of precipitation for the extreme events with the units of mm，and the shadings denote the value greater than 200 mm)

3 結(jié)論與討論

1)近20 a來華東地區(qū)極端降水事件變化明顯，不論是平均降水強度還是發(fā)生次數(shù)都要明顯高于前30 a。1990年代是極端事件多發(fā)且強度最強的年代。華東地區(qū)極端日降水事件、極端3 d降水事件和極端降水過程事件發(fā)生頻次的年代際變化較為同步，即1960年代、1970年代和1980年代逐漸減少，1980年代發(fā)生次數(shù)最少，1990年代最多。極端連續(xù)降水日數(shù)事件在前2個年代年平均發(fā)生次數(shù)高于后3個年代，2000年代最少，50 a來總體呈減少趨勢。在前3個年代，4類極端事件的降水強度與頻次的變化很同步，也有1960年代、1970年代和1980年代逐漸減少，1990年代突然增多的特征。

圖6 1960年代(a)、1970年代(b)、1980年代(c)、1990年代(d)和2000年代(e)華東地區(qū)極端連續(xù)降水日數(shù)事件的事件平均連續(xù)降水日數(shù)分布(單位:d)Fig.6 Distributions of mean rainy days of the extreme events of continuous rainy days in East China in(a)1960s，(b)1970s，(c)1980s，(d)1990s，and(e)2000s(units:d)

2)華東區(qū)域極端強降水過程事件連續(xù)降水日多在9 d以下，而極端連續(xù)降水日數(shù)事件基本在9 d以上。福建地區(qū)存在更多的強度大、持續(xù)久的降水過程。華東地區(qū)最大極端降水量出現(xiàn)在江西北部與安徽南部的交界區(qū)域。

3)極端降水事件頻發(fā)帶存在南北擺動，這在極端日降水事件和極端強降水過程事件上表現(xiàn)得更明顯。極端事件頻發(fā)帶分別位于江南、江北，在后3個年代，這兩個頻發(fā)帶出現(xiàn)分—合—分的年代際變化。

需要說明的是，本文在使用原始資料時，只做了缺測和遷站處理，而任國玉等(2010)研究指出，在我國臺站觀測中，諸如觀測手段不足與變化、觀測環(huán)境變化、城市化等因素，可能已導(dǎo)致對降水量的記錄產(chǎn)生誤差或?qū)е沦Y料產(chǎn)生非均一性，這在分析極端降水變化時可能會產(chǎn)生影響，如果對原始資料進(jìn)行客觀訂正，可能會得到更加客觀的結(jié)果。本文對極端日降水事件、3 d極端降水事件、極端強降水過程事件和極端連續(xù)降水日數(shù)事件的年代際變化特征進(jìn)行了分析，對其過去50 a的變化總體趨勢、區(qū)域特征和變化規(guī)律有了一定的認(rèn)識。然而，對于這些極端事件發(fā)生的年代際變化表象后面的驅(qū)動因子還不甚了解。如何進(jìn)一步解釋極端事件發(fā)生的原因，則需分析有利于極端事件發(fā)生的大氣環(huán)流背景、氣候因子等，這些工作有待未來進(jìn)行。

致謝:中國氣象局信息中心以及地球科學(xué)部南京信息工程大學(xué)資料服務(wù)中心提供逐日降水資料，本文插圖采用了GrADS(Grid Analysis and Display System)軟件繪制。謹(jǐn)致謝忱!

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