西北地區氣候變化與同期氣象場異常的關系

摘 要：該文主要針對西北地區氣候變化狀況跟通氣氣象場異常的關系問題，采用奇異值分解法（SVD）進行研究和論述，并根據存在的問題提出合理化的建議和措施。

關鍵詞：西北地區 氣候變化 同期氣象場 異常關系

中圖分類號：P467文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0087-01

1 西北地區氣候變化跟同期氣象場異常關系研究的方法和資料

西北區域氣候變化異常，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）來進行研究。

1.1 研究方式

奇異值分解法是氣候要素場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，因為該方式存在操作方面，可以方便的得知兩個場之間的相關性數據，減少或者避免了其他參數的人為選擇，結果準確性高。

1.2 資料說明和分析的內容

研究的資料主要為西北區域1983年至2010年的氣溫跟降水數據資料，降水資料126站，氣溫數據114站，從NCEP/NCAR 的2.5 °×2.5 °的網格點資料中選擇的500和700 hPa的高度廠，并選擇2 m的溫度。主要的研究區域為歐亞和附近海洋區域，范圍在20°S-80°N和0°-160°E，并且在進行奇異值分解之前，將左右兩場的資料變為標準化數據。

（1）探索分析兩個場的總協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）通過結果來分析異性相關圖，通過奇異向量的時間系數來分析變量場空間分布模型的狀態，探索其他場對其的相互影響。（3）如果累計協方差的貢獻白費率超出規定的范圍，即認為異性結構可以反映器主要的相關內容。

2 奇異值分解法（SVD）分析結果

研究過程中左場包括的是西北區域春夏秋冬的降水，而右場主要為同期500 hPa跟700 hPa的高度場，然后通過奇異值分解法進行探索分析。

2.1 降水與同期等壓面高度場的SVD分解

各個季節中降水狀況可以通過上述兩個高度場來分解，并通過空間模型來表明更多兩場的有關信息，所以得知兩個高度場跟該區域降水場之間存在明顯的相互關系。結果分析中700 hPa高度場對降水的影響，其結果分解跟500 hPa高度場對降水的影響狀況基本一致，因此可以重點分析500 hPa高度場對降水分解結果的影響。

西北區域冬季降水異常狀況跟冬季500 hPa高度場相關，主要空間分布處于負值區，且青海跟北疆屬于該區域負值的最大中心位置[2]。數據表明西北區域冬季降水主要表現為長波流型，是較大的負值帶，同期500 hPa高度空間模型負值區域是跟西北區域冬季降水狀況異常關系密切。同時歐亞大陸緯度較高區域分布方式為負-正-負狀態，此種經向環流異常會嚴重影響到西北區域的冬季降水狀況。

春季500 hPa高度場跟春季降水相關，該時期降水區域乙型相關模型主要表現為負值，且負值區域的最大中心位置靠近新疆北部，所以說經向環流強度嚴重影響到春季降水狀況。

同樣夏季西北區域的降水跟夏季500 hPa高度場相關，其奇異值分解跟協方差累計貢獻大于75%，相關性較高，其降水異常空間分布區域的最大中心在甘肅河西、青海和南疆位置。

西北區域的秋季降水跟500 hPa高度場存在相關關系，其中第一個模態可以表達兩個序列場的信息，且奇異值分解的收斂速度較快，協方差的平方和對其貢獻值超過了規定，達到了80.7%。在秋季降水異常空間分布中，只有北疆處于負值區域，其余值均大于零，去誒中心最大區域在西北區以東。西北區域降水狀況受500 hPa高度場的影響，且二者呈負相關。

2.2 降水和同期2m溫度場的SVD分解

研究過程中左場包括的是西北區域春夏秋冬的降水，而右場主要為同期2 m溫度，然后通過奇異值分解法進行探索分析。西北區域降水場跟歐亞臨近海洋2 m溫度場關系密切，能夠通過研究2 m溫度場來分析西北區域降水異常問題。

冬季2 m溫度場跟西北區域降水分布模型上相關系數大多為負值，相關系數絕對值大于0.4的區域包括了阿拉伯海、日本海、北印度洋、歐洲西部和非洲中北部，該區域左右異類跟區域符號基本相同，所以當溫度偏高或偏低時，西北降水將會偏多或者偏少。

西北春季降水跟春季2 m溫度場關系密切，且在春季降水場中青海南部區域為正值，其余均為負值區域，表明東亞同期溫度異常跟西北區域春季降水異常關系密切，且呈正相關關系，嚴重影響到西北區域春季的降水狀況。夏季的西北區域降水更少，天氣干旱，其降水場跟夏季2 m溫度場第一模態呈異性相關，數據結果顯示[3]，西北區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，跟實際狀況是一致的。而秋季，西北區域降水跟秋季2 m溫度場呈異性相關，南海以南區域、北印度洋跟西北區域秋季將水相關，但北疆區域除外。另外孟加拉灣海區的溫度比較低，使得西北區域在秋季降水較多，這種現象在隴東、陜西中部、寧夏和甘肅中部也比較明顯。

2.3 氣溫和同期高度場的SVD分解

西北區域四季氣溫代表左場，右場為同期500 hPa和700 hPa的高度場。同期500 hPa和700 hPa的高度場數據奇異值分析可以滿足左右場的重要信息，所以說西北區域氣溫場跟同期500 hPa和700 hPa 的高度場相關，方差聯系密切。冬季溫度奇異值分解過程中協方差的貢獻值超過了81.2%，因此其相關圖可以完全反應出西北區域氣溫變化跟同期500 hPa高度場的異常關系。秋季西北區域氣溫異常主要受緯向環流異常的影響，而西北區域春季氣溫的異常主要跟經向環流異常相關。

3 結語

我國西北區域氣溫異常狀況跟歐亞大陸同期的經向環流和緯向環流異常相關，且在春季經向環流會直接影響到該區域的氣溫狀況，緯向環流的異常會關系到西北區域的秋季和冬季氣溫變化狀況。其次，西北區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，這也是影響我國西北區域氣候異常的最主要因素。此外，西北區域的降水狀況受西太平洋、北印度洋表面溫度的影響，該區域的溫度變化會明顯的影響到我國西北區域的降水異常狀況，且季節性明顯。

參考文獻

[1]陶健紅，吳洪寶，白虎志.中國西北地區氣候變化與同期氣象場異常的關系[J].干旱區研究，2012（4）：49-54.

[2]陶健紅，吳洪寶.西北地區氣候變化與同期氣象場異常的關系[C]//中國氣象學會.中國氣象學會2011年年會論文集.中國氣象學會，2005：9.

[3]郭渠，孫衛國，程炳巖，等.我國西北地區氣候變化與北極濤動的交叉小波分析[J].南京氣象學院學報，2008（6）：811-818.