基于相空间重构技术的我国旱涝时空分布分析

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1、第一章绪论气候系统是典型的复杂混沌系统，它涉及了多个强迫耗散子系统，包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈，其复杂特征表现在它具有明显的非线性、非平稳性和层次性，这些性质随时间的推移呈指数增长。而这些特性反映在观测数据中就是多尺度、突变、复杂周期、极限环等。气候观测数据是我们了解气候变化规律和物理机制的重要途径，是进一步开展预测研究的基础。但是有效处理观测数据并从中提取反映气候系统内在规律的关键信息还相当困难，这是因为一方面系统本身的极端复杂性，另一方面是受到分析方法、尤其是传统方法处理非线性和非平稳数据的不足的限制。早涝的横向和纵向特征即空间分布(

2、如“雨型，’)和时间分布特征(如“突变”)一直是气象学家所关心的重要研究内容，它们对建立区域气候预测模型有重要意义。如建立在我国夏季三类雨型基础上的汛期旱涝"ENSO一环流预测概念模型”。但到目前为止“雨型”的物理机制还未被完全弄清，尤其是我国旱涝的区域分布特征和演变特征还没有一个统一的定论。主要原因之一就是气候观测资料的复杂性所致。下面对我国夏季早涝分布特征即传统的“雨型”和“突变”的研究作简要回顾。1.1我国夏季旱涝空间分布类型的研究，涂长望先生[1'1(1935)根据雨量资料把全国降水分成了10个类型:1、东京湾类(即当今北部湾，包括沿海区和红河

3、区)，2、南岭类，3、东南沿海类，4、西南台地类，5、杭州湾类，6、长江下游类，7、长江中游类，8.华北类，9,渤海湾类，10、海南岛类。廖荃荪(1976)把1952-1974年夏季(6-8月)雨型划分为三个类型:1类主要多雨带在黄河流域及其以北地区。2.中国气象科学研究院硕士论文:《中国7月降水分型及其成因》熊敏诊2001第一章绪论气候系统是典型的复杂混沌系统，它涉及了多个强迫耗散子系统，包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈，其复杂特征表现在它具有明显的非线性、非平稳性和层次性，这些性质随时间的推移呈指数增长。而这些特性反映在观测数据中就是多尺度

4、、突变、复杂周期、极限环等。气候观测数据是我们了解气候变化规律和物理机制的重要途径，是进一步开展预测研究的基础。但是有效处理观测数据并从中提取反映气候系统内在规律的关键信息还相当困难，这是因为一方面系统本身的极端复杂性，另一方面是受到分析方法、尤其是传统方法处理非线性和非平稳数据的不足的限制。早涝的横向和纵向特征即空间分布(如“雨型，’)和时间分布特征(如“突变”)一直是气象学家所关心的重要研究内容，它们对建立区域气候预测模型有重要意义。如建立在我国夏季三类雨型基础上的汛期旱涝"ENSO一环流预测概念模型”。但到目前为止“雨型”的物理机制还未被完全弄清

5、，尤其是我国旱涝的区域分布特征和演变特征还没有一个统一的定论。主要原因之一就是气候观测资料的复杂性所致。下面对我国夏季早涝分布特征即传统的“雨型”和“突变”的研究作简要回顾。1.1我国夏季旱涝空间分布类型的研究，涂长望先生[1'1(1935)根据雨量资料把全国降水分成了10个类型:1、东京湾类(即当今北部湾，包括沿海区和红河区)，2、南岭类，3、东南沿海类，4、西南台地类，5、杭州湾类，6、长江下游类，7、长江中游类，8.华北类，9,渤海湾类，10、海南岛类。廖荃荪(1976)把1952-1974年夏季(6-8月)雨型划分为三个类型:1类主要多雨带在黄

6、河流域及其以北地区。2.中国气象科学研究院硕士论文:《中国7月降水分型及其成因》熊敏诊2001类多雨带在黄河下游至长江千流地区。3类主要多雨带位置在长江流域及其以南地区。这3个类型的雨带是根据每年夏季降水量距平百分率分布图，目钡9划分出来的，至今还在国家气候中心的汛期预报中应用:它主要优点是雨带分类数量少，在实际工作中使用简便。但也存在一些问题:第一，分型过于简单，而实际雨带分布往往比较复杂;第二，没有考虑西部和东北地区降水:第三，没有全国少雨类或普遍多雨类;第四，三个雨型的划分缺少严格的标准。近年来有不少专家对我国在夏季不同时段雨带分布进行了分类，黄

7、嘉佑[121(1987)对我国1951-1980年期间46站逐月的月降雨日数资料，进行主分量分析及影响因子分析，我国雨日的空间分布有6个主要模式，它们分别是华北、华南、黄河流域、东北、长江中下游、西南地区，它们分别有不同的雨日振幅特征;黄嘉佑是最早使用主分量方法对全国降雨日数进行分型的，这个客观定量方法对后人的降水分型工作有重要的指导作用。魏凤英、张先恭(3](1988)曾对40个站点降水量使用EOF分析法，把我国夏季降水划分成3类:1型主要多雨区在长江流域及其以南地区;2型多雨区位于黄河以南至长江以北地区;3型主要多雨区在黄河流域及以北;这3个类型与

8、廖荃荪等划分的3类雨型基本相似。这3个雨型与40个站点降水量距平的EOF展开的前三个特征向量场