西北地區(qū)氣候變化與同期氣象場(chǎng)異常的關(guān)系

摘 要：該文主要針對(duì)西北地區(qū)氣候變化狀況跟通氣氣象場(chǎng)異常的關(guān)系問(wèn)題，采用奇異值分解法（SVD）進(jìn)行研究和論述，并根據(jù)存在的問(wèn)題提出合理化的建議和措施。

關(guān)鍵詞：西北地區(qū) 氣候變化 同期氣象場(chǎng) 異常關(guān)系

中圖分類號(hào)：P467文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（b）-0087-01

1 西北地區(qū)氣候變化跟同期氣象場(chǎng)異常關(guān)系研究的方法和資料

西北區(qū)域氣候變化異常，降水較少，存在一定的特殊性，下面主要采用奇異值分解法（SVD）來(lái)進(jìn)行研究。

1.1 研究方式

奇異值分解法是氣候要素場(chǎng)間研究中最為重要的方式之一[1]，近幾年采用奇異值分解法的范圍較廣，因?yàn)樵摲绞酱嬖诓僮鞣矫妫梢苑奖愕牡弥獌蓚€(gè)場(chǎng)之間的相關(guān)性數(shù)據(jù)，減少或者避免了其他參數(shù)的人為選擇，結(jié)果準(zhǔn)確性高。

1.2 資料說(shuō)明和分析的內(nèi)容

研究的資料主要為西北區(qū)域1983年至2010年的氣溫跟降水?dāng)?shù)據(jù)資料，降水資料126站，氣溫?cái)?shù)據(jù)114站，從NCEP/NCAR 的2.5 °×2.5 °的網(wǎng)格點(diǎn)資料中選擇的500和700 hPa的高度廠，并選擇2 m的溫度。主要的研究區(qū)域?yàn)闅W亞和附近海洋區(qū)域，范圍在20°S-80°N和0°-160°E，并且在進(jìn)行奇異值分解之前，將左右兩場(chǎng)的資料變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。

（1）探索分析兩個(gè)場(chǎng)的總協(xié)方差受奇異值分解模型的影響，分析奇異值分解法模型的重要意義；（2）通過(guò)結(jié)果來(lái)分析異性相關(guān)圖，通過(guò)奇異向量的時(shí)間系數(shù)來(lái)分析變量場(chǎng)空間分布模型的狀態(tài)，探索其他場(chǎng)對(duì)其的相互影響。（3）如果累計(jì)協(xié)方差的貢獻(xiàn)白費(fèi)率超出規(guī)定的范圍，即認(rèn)為異性結(jié)構(gòu)可以反映器主要的相關(guān)內(nèi)容。

2 奇異值分解法（SVD）分析結(jié)果

研究過(guò)程中左場(chǎng)包括的是西北區(qū)域春夏秋冬的降水，而右場(chǎng)主要為同期500 hPa跟700 hPa的高度場(chǎng)，然后通過(guò)奇異值分解法進(jìn)行探索分析。

2.1 降水與同期等壓面高度場(chǎng)的SVD分解

各個(gè)季節(jié)中降水狀況可以通過(guò)上述兩個(gè)高度場(chǎng)來(lái)分解，并通過(guò)空間模型來(lái)表明更多兩場(chǎng)的有關(guān)信息，所以得知兩個(gè)高度場(chǎng)跟該區(qū)域降水場(chǎng)之間存在明顯的相互關(guān)系。結(jié)果分析中700 hPa高度場(chǎng)對(duì)降水的影響，其結(jié)果分解跟500 hPa高度場(chǎng)對(duì)降水的影響狀況基本一致，因此可以重點(diǎn)分析500 hPa高度場(chǎng)對(duì)降水分解結(jié)果的影響。

西北區(qū)域冬季降水異常狀況跟冬季500 hPa高度場(chǎng)相關(guān)，主要空間分布處于負(fù)值區(qū)，且青海跟北疆屬于該區(qū)域負(fù)值的最大中心位置[2]。數(shù)據(jù)表明西北區(qū)域冬季降水主要表現(xiàn)為長(zhǎng)波流型，是較大的負(fù)值帶，同期500 hPa高度空間模型負(fù)值區(qū)域是跟西北區(qū)域冬季降水狀況異常關(guān)系密切。同時(shí)歐亞大陸緯度較高區(qū)域分布方式為負(fù)-正-負(fù)狀態(tài)，此種經(jīng)向環(huán)流異常會(huì)嚴(yán)重影響到西北區(qū)域的冬季降水狀況。

春季500 hPa高度場(chǎng)跟春季降水相關(guān)，該時(shí)期降水區(qū)域乙型相關(guān)模型主要表現(xiàn)為負(fù)值，且負(fù)值區(qū)域的最大中心位置靠近新疆北部，所以說(shuō)經(jīng)向環(huán)流強(qiáng)度嚴(yán)重影響到春季降水狀況。

同樣夏季西北區(qū)域的降水跟夏季500 hPa高度場(chǎng)相關(guān)，其奇異值分解跟協(xié)方差累計(jì)貢獻(xiàn)大于75%，相關(guān)性較高，其降水異?？臻g分布區(qū)域的最大中心在甘肅河西、青海和南疆位置。

西北區(qū)域的秋季降水跟500 hPa高度場(chǎng)存在相關(guān)關(guān)系，其中第一個(gè)模態(tài)可以表達(dá)兩個(gè)序列場(chǎng)的信息，且奇異值分解的收斂速度較快，協(xié)方差的平方和對(duì)其貢獻(xiàn)值超過(guò)了規(guī)定，達(dá)到了80.7%。在秋季降水異?？臻g分布中，只有北疆處于負(fù)值區(qū)域，其余值均大于零，去誒中心最大區(qū)域在西北區(qū)以東。西北區(qū)域降水狀況受500 hPa高度場(chǎng)的影響，且二者呈負(fù)相關(guān)。

2.2 降水和同期2m溫度場(chǎng)的SVD分解

研究過(guò)程中左場(chǎng)包括的是西北區(qū)域春夏秋冬的降水，而右場(chǎng)主要為同期2 m溫度，然后通過(guò)奇異值分解法進(jìn)行探索分析。西北區(qū)域降水場(chǎng)跟歐亞臨近海洋2 m溫度場(chǎng)關(guān)系密切，能夠通過(guò)研究2 m溫度場(chǎng)來(lái)分析西北區(qū)域降水異常問(wèn)題。

冬季2 m溫度場(chǎng)跟西北區(qū)域降水分布模型上相關(guān)系數(shù)大多為負(fù)值，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于0.4的區(qū)域包括了阿拉伯海、日本海、北印度洋、歐洲西部和非洲中北部，該區(qū)域左右異類跟區(qū)域符號(hào)基本相同，所以當(dāng)溫度偏高或偏低時(shí)，西北降水將會(huì)偏多或者偏少。

西北春季降水跟春季2 m溫度場(chǎng)關(guān)系密切，且在春季降水場(chǎng)中青海南部區(qū)域?yàn)檎?，其余均為?fù)值區(qū)域，表明東亞同期溫度異常跟西北區(qū)域春季降水異常關(guān)系密切，且呈正相關(guān)關(guān)系，嚴(yán)重影響到西北區(qū)域春季的降水狀況。夏季的西北區(qū)域降水更少，天氣干旱，其降水場(chǎng)跟夏季2 m溫度場(chǎng)第一模態(tài)呈異性相關(guān)，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示[3]，西北區(qū)域在夏季溫度多半較高，烏拉爾山溫度較低，西太平洋跟印度洋的溫度降低，降水較少，跟實(shí)際狀況是一致的。而秋季，西北區(qū)域降水跟秋季2 m溫度場(chǎng)呈異性相關(guān)，南海以南區(qū)域、北印度洋跟西北區(qū)域秋季將水相關(guān)，但北疆區(qū)域除外。另外孟加拉灣海區(qū)的溫度比較低，使得西北區(qū)域在秋季降水較多，這種現(xiàn)象在隴東、陜西中部、寧夏和甘肅中部也比較明顯。

2.3 氣溫和同期高度場(chǎng)的SVD分解

西北區(qū)域四季氣溫代表左場(chǎng)，右場(chǎng)為同期500 hPa和700 hPa的高度場(chǎng)。同期500 hPa和700 hPa的高度場(chǎng)數(shù)據(jù)奇異值分析可以滿足左右場(chǎng)的重要信息，所以說(shuō)西北區(qū)域氣溫場(chǎng)跟同期500 hPa和700 hPa 的高度場(chǎng)相關(guān)，方差聯(lián)系密切。冬季溫度奇異值分解過(guò)程中協(xié)方差的貢獻(xiàn)值超過(guò)了81.2%，因此其相關(guān)圖可以完全反應(yīng)出西北區(qū)域氣溫變化跟同期500 hPa高度場(chǎng)的異常關(guān)系。秋季西北區(qū)域氣溫異常主要受緯向環(huán)流異常的影響，而西北區(qū)域春季氣溫的異常主要跟經(jīng)向環(huán)流異常相關(guān)。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)西北區(qū)域氣溫異常狀況跟歐亞大陸同期的經(jīng)向環(huán)流和緯向環(huán)流異常相關(guān)，且在春季經(jīng)向環(huán)流會(huì)直接影響到該區(qū)域的氣溫狀況，緯向環(huán)流的異常會(huì)關(guān)系到西北區(qū)域的秋季和冬季氣溫變化狀況。其次，西北區(qū)域的四季降水狀況受西太平洋、烏拉爾山槽、東亞大槽和印度洋半島槽等影響，這也是影響我國(guó)西北區(qū)域氣候異常的最主要因素。此外，西北區(qū)域的降水狀況受西太平洋、北印度洋表面溫度的影響，該區(qū)域的溫度變化會(huì)明顯的影響到我國(guó)西北區(qū)域的降水異常狀況，且季節(jié)性明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]陶健紅，吳洪寶，白虎志.中國(guó)西北地區(qū)氣候變化與同期氣象場(chǎng)異常的關(guān)系[J].干旱區(qū)研究，2012（4）：49-54.

[2]陶健紅，吳洪寶.西北地區(qū)氣候變化與同期氣象場(chǎng)異常的關(guān)系[C]//中國(guó)氣象學(xué)會(huì).中國(guó)氣象學(xué)會(huì)2011年年會(huì)論文集.中國(guó)氣象學(xué)會(huì)，2005：9.

[3]郭渠，孫衛(wèi)國(guó)，程炳巖，等.我國(guó)西北地區(qū)氣候變化與北極濤動(dòng)的交叉小波分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（6）：811-818.