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1、第14卷第1期热带气象学报Vol.14,No.11998年2月JOURNALOFTROPICALMETEOROLOGYFeb.,1998广东的气候分区刘黎明陈创买(中山大学大气科学系,广州,510275)提要用广东省47个测站1954-1990年各月的平均气温、降水、日照时数的标准化资料分别作按时间点分解的主分量分析,取其前6个主分量作为各测站的气候特征量,用相关系数-重心法作聚类分析,作出各月、全年综合要素的气候分区。结果表明:(1)将广东各月分为有较显著差异的5个区,则冬半年(10-翌年4月)各月的分区形式较类似且规律性明显,夏半年(5-9月)各月的分区逐月变化明显,
2、且分区形式差别较大。(2)若用6个自然季节的平均气温、降水、日照时数标准化资料分别作主分量分析,各取前3个主分量作为全年气候分区的特征量,则广东全年的气候区可分为东南沿海、西南沿海、西北内陆3个区。关键词主分量分析聚类分析气候分区分类号P463.11引言[1][2]我国气候分区工作自竺可桢、涂长望等先辈开始研究以来,已开展了全国、各省[3-4]区性的多方面研究工作,并取得了很大进展。如综合性的气候分区、单一方面的气候[5]分区(如季风气候分区)、各种应用性的气候分区(如作物气候分区)等。近年来,由于气候资料的丰富、数学方法的改进及应用,大容量快速计算机的出现,使气候分区工作
3、有可能更加细致、全面和客观定量。气候分区研究不仅可为区域性中长期气候分析、研究和预报等方面提供科学依据,也可为农业、水利、国家规划和经济计划等部门广泛应用和开发气候资源提供有用的工具及参考。在对广东气候分析工作中我们发现广东虽然区域比较小但各地的气候差别还是很大的,而广东的气候区划工作还有不足。例如在以往的分析和预报工作中采用的分区多以地理或行政分区(如分为粤东、西、南、北、中等),这些分区并非真正从气候学角度分析得来,把它们应用于气候分析、研究和预报等工作中可能会缺乏一定的客观性。本文尝试以广东1954-1990年47个测站的月平均温度、降水、日照时数3种气候要素,采用主
4、分量分析,聚类分析等方法对各月、全年的气候进行综合性的定量分区。并计算了各月、季、年的要素平均值、标准差等统计量,用于描述和解释各区的气候特征。19961016收到初稿,19970408收到修改稿。本文由广东省自然科学基金资助(930966)。48热带气象学报14卷2资料及分析方法根据广东省47个测站1954-1990年各月的平均气温、降水量、日照时数的标准化资料作为基本资料,分别对各要素各月的逐年序列进行关于时间点分解的主分量分析。即将某一气候要素某月的标准化资料阵Xns(n为样本容量,S为空间点数)分解为:Xns=VnnTns其中Vnn称为空间函数矩阵,Tns称为时间
5、函数矩阵,又常称为主分量。上述分解满足以下条件:(1)Vnn的确定满足方差极大原则。(2)分解具有正交性特点。(3)Tns的总方差与Xns的总方差相等,并且Tns各分量按方差贡献大小排序。通过主分量分解,各要素各月前6个主分量的累积方差贡献如表1。表1各月各要素前6个主要分量的累积方差贡献Table1Percentagesofvariancedescribedbythefirstsixtheigenvectorsofthreeclimaticelements方差1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月气温99.499.298.998.597.994.990.1
6、90.894.297.998.999.3降水80.982.983.274.472.471.968.568.174.168.771.875.7日照85.084.984.884.485.976.070.770.571.281.080.078.6由表1可见,各月3种要素前6个主分量已集中了要素变化的大部分信息,特别是气温,所有月份的累积方差贡献都超过90%,而且对所有要素来说,冬半年月份各要素的累积方差贡献都较夏半年月份大。在各月气候分区中,对所选47个测站由3种要素前6个主分量组成的变量(共18个)资料进行聚类分析。分析步骤如下:(1)为使数值和单位各不相同的变量具有同一度量,
7、首先对它们各自进行标准化处理。(2)采用各测站间的相关系数作为组合的相似性度量。(3)采用重心法对47个测站进行逐次组合直到组合为1个。(4)根据逐次组合的相关系数值,将测站依次联接,得到一树形的分类簇或称聚类树,如图1示。(5)最后根据设定的某一临界相似测站值或拟设定的分区数目等标准,作出分类。若以某一临界相关系数值为标准进行分区(如取0.35),则冬半年月份(10-翌年4月)分区个数一般在3-5个区,而夏半年月份则可分为6个区以上。而根据各月聚类树形结构和各分区的测站分布看,太细致的分区不仅分区界线较散乱,而且
