貴陽地區夏季旱澇指數的EOF分析

彭科曼，周博揚，陳海鳳，李揚，倪雷

摘要：本文利用貴陽地區8個國家級觀測站1988年～2017年夏季（6～8月）逐月降水資料，采用經驗正交函數分解（EOF）方法來分析貴陽地區夏季旱澇的時空分布特征。結果表明，全市范圍內一致性偏旱或偏澇是貴陽地區夏季旱澇分布的最主要的形態，時間系數的極值出現的年份與貴陽地區發生旱澇的年份有著較好的對應關系。另外，在全市旱澇總趨勢一致的基礎上，仍具有南北區域旱澇趨勢相反的變化趨勢。

關鍵詞：貴陽地區；旱澇指數；經驗正交函數分解（EOF）

中圖分類號： P426.616 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.16.056

旱澇是我國發生最頻繁的自然災害，常給我國的社會經濟和人民的生命財產帶來巨大的損失。目前，很多學者都對各地的旱澇進行了一定的研究，如：吳尚森等[1]從氣候學的角度分析了華南前汛期旱澇的基本特征；孫力等[2]對中國東北地區的夏季旱澇情況進行了研究，并劃分了旱澇等級；范可等[3]探討了長江中下游夏季旱澇與南半球環流異常之間的關系。這些研究表明了人們對于旱澇的研究十分重視。

貴陽地區地形地貌復雜，受季風氣候影響，旱澇災害頻繁。但目前人們對貴陽地區的旱澇特征研究還較少，因此本文通過分析貴陽地區夏季旱澇的時空分布特征，了解其發生分布的規律，對減少該地區由旱澇引起的災害損失具有一定的現實意義。

1 資料與方法

1.1 資料

本文對貴陽地區8個國家級地面觀測站1988～2017年夏季（6～8月）的逐月降水資料進行分析。

1.2 經驗正交函數分解（EOF）方法

經驗正交函數分解的原理是把包含p個空間點的氣象要素場隨時間變化進行分解。利用經驗正交函數展開，就是把X分解成正交的空間函數F與正交的時間函數T的乘積，即：■。

根據正交性，F和T應滿足以下條件：

當k=l時：■，當k≠l時：■

2 貴陽地區夏季旱澇指數的EOF分析

目前關于區域旱澇指數的定義與選取，學者已進行不少研究，由于譚桂容[4]定義的區域旱澇指數既可以反映旱澇的空間范圍，又能夠反映旱澇的強度，并且旱澇等級的劃分標準較為客觀，具有一定的普適性。因此本文采用譚桂容[4]定義的區域旱澇指數，來對貴陽地區的夏季旱澇指數進行計算，并用經驗正交函數分解（EOF）方法來對貴陽地區1988～2017年的夏季旱澇指數進行分解。如果空間模態為正（負），時間系數大于1（小于-1），則該區域為澇；如果空間模態為負（正），時間系數大于1（小于-1），則該區域為旱；時間系數在正負1之間時，則該區域降水為正常。

2.1 空間分布特征

從圖1中可以看出，第一特征向量（圖a）的空間分布為一致的正值，表明全市旱澇趨勢變化具有較好的一致性。中心位于西南部的清鎮，由中心向東北，正值逐漸減小。第二特征向量（圖b）各向量呈明顯的南正北負，表明貴陽地區夏季旱澇除了具有全市一致性的特征以外，其南北兩部分還具有相反的變化趨勢，貴陽城區、烏當、花溪為正值，其余地區為負值。

2.2 時間分布特征

第一特征向量的方差貢獻率為77.9%，該模態反映了貴陽地區夏季旱澇最主要的分布特征。第一空間模態均為正，對應的時間系數大于1的年份有1991年、1996年、1999年、2014年、2017年，說明這些年份中，貴陽地區均為夏澇年，其中1996年時間系數值最大，說明該年夏季最澇，這與實際情況是吻合的；時間系數小于-1的年份有1990年、1994年、2003年、2006年、2009年、2011年、2013年。說明這些年份中，貴陽地區均為夏旱年，其中2011年時間系數值最小，說明該年夏季最旱，這與實際情況也是符合的。

第二特征向量的方差貢獻率為8.3%，空間模態分布中，貴陽城區、烏當、花溪為正值，其余地區為負值。對應時間系數大于1的年份有1994年、2014年、2016年，說明這些年份中，貴陽城區、烏當、花溪為夏澇年，其余地區為夏旱年；時間系數小于-1的年份有2002年、2007年、2015年、2017年，說明這些年份中，貴陽城區、烏當、花溪為夏旱年，其余地區為夏澇年。

3 結論

通過對貴陽地區夏季旱澇指數的EOF 分析表明，全市旱澇趨勢變化具有一致性是最主要的分布形態，時間系數的極值出現的年份與貴陽地區發生旱澇的年份有著較好的對應關系。另外，在全市旱澇總趨勢一致性的基礎上，仍具有南北區域旱澇趨勢相反的變化趨勢。

參考文獻

[1]吳尚森，梁建茵.華南前汛期旱澇時空分布特征[J].熱帶氣象學報，1992（01）：87-92.

[2]孫力，安剛，丁立.中國東北地區夏季旱澇的分析研究[J].地理科學，2002，22（03）：311-316.

[3]范可.南半球環流異常與長江中下游夏季旱澇的關系[J]. 地球物理學報，2006，49（03）：672-679.

作者簡介：彭科曼，本科學歷，助理工程師，天氣預報服務。