厄爾尼諾事件與商洛市降水的關系研究

摘要：最近幾年，厄爾尼諾事件的發(fā)生給全球天氣、氣候帶來影響，同時也影響到了中國的氣候變化。本文以陜西省商洛市六縣一區(qū)為例，主要研究了厄爾尼諾事件和商洛市全年降水變化之間的關聯(lián)性。利用相關分析法和SPSS Statistics及ArcGIS三種方法，設計模型尋找最優(yōu)擬合參數(shù)，分析了近六十年來商洛市降水量與厄爾尼諾事件之間的相關關系。結果表明：①厄爾尼諾事件與商洛市降水之間相關性顯著，即厄爾尼諾事件發(fā)生年與商洛市全年降水量呈負相關②商洛市的干旱年份主要發(fā)生在連續(xù)性厄爾尼諾年或者厄爾尼諾的次年。

關鍵詞：降水；厄爾尼諾事件；商洛市；SPSS統(tǒng)計法

引言

ENSO ElNio-Southern Oscillation，是厄爾尼諾與南方濤動合稱。這一現(xiàn)象反映的是全球范圍的氣候振蕩。[1]其中，厄爾尼諾ElNio是ENSO暖事件，ENSO事件，它雖然僅發(fā)生在赤道太平洋上，但是其發(fā)生經(jīng)常會引起全球性的氣候異常，它往往被認為是年際尺度氣候變化中最顯著的信號之一，這已經(jīng)成為國內外學者的共識，研究發(fā)現(xiàn)ENSO事件對太平洋副熱帶高壓地區(qū)和東亞季風環(huán)流區(qū)都有顯著的影響，而且它的影響方式、強度和持續(xù)的時間都表現(xiàn)出一定的區(qū)域性特點。厄爾尼諾事件正是通過影響東亞季風環(huán)流和太平洋副熱帶高壓進而對我國從沿海地區(qū)到內陸地區(qū)的氣候都會產生不同程度的影響[2]。

商洛市地理位置位于中國第二級階梯的東部邊緣，這里為典型的季風氣候區(qū)，其自東南向西北地區(qū)氣候由濕潤氣候過渡為半濕潤氣候。因此，該地是氣候的敏感區(qū)和脆弱區(qū)。但是目前的研究缺乏 ENSO事件對商洛市氣候影響的研究。所以，筆者經(jīng)過對ENSO事件與商洛市降水量關系的分析，然后對洛市氣候的特點和規(guī)律進行了研究。而這一研究為預測防治可能引起的氣象災害提供可能。并對研究ENSO事件與商洛市氣候的關系具有重要的科學和實際意義。

1.研究地區(qū)概況

商洛市地處陜西省東南部，其行政區(qū)包括商州區(qū)和鎮(zhèn)安縣、丹鳳縣、商南縣、洛南縣、山陽縣以及柞水縣一區(qū)六縣。其北部氣候屬暖溫帶，南部氣候屬亞熱帶。由于受到冬夏季風和青藏高原環(huán)流的影響，加上秦嶺整個山脈對南方暖濕氣流的阻擋作用，所以商洛的氣候屬于暖溫帶半濕潤季風氣候，呈現(xiàn)出四季分明，雨熱同季，冬干夏濕，干濕分明的氣候特征。并且由于其特殊的地理位置，所以其氣候特點和降水的時空分布都有著明顯的地域特征，因此，開展商洛市降水變化特征的分析十分必要。

2.數(shù)據(jù)來源與研究方法

2. 1 厄爾尼諾資料與降水資料

在本文中，筆者主要以20世紀50年代以來發(fā)生的厄爾尼諾事件的時間以及商洛市各縣區(qū)1953年至2016年的逐年降水量作為統(tǒng)計，其中數(shù)據(jù)主要來源于陜西省商洛市氣象局。并且主要以商洛市六縣一區(qū)氣象站點的近六十年的降水觀測資料作為研究的基本資料。并且根據(jù)其發(fā)生時間和持續(xù)時間的不同進行了統(tǒng)計，

商洛市自1961年以來，共有13次厄爾尼諾（El Nino）事件，其平均每2-5年就發(fā)生1次，厄爾尼諾事件發(fā)生率為0.314。

2.2 研究方法

本文主要運用參數(shù)相關分析方法，來檢驗ENSO事件與商洛市降水的關系。參數(shù)檢驗的方法，筆者主要運用了皮爾遜相關分析法，皮爾遜相關分析法描述的是兩個定距變量間聯(lián)系的緊密程[10]。其中，樣本的簡單相關系數(shù)一般用R值表示，若R>0，就表明兩個變量正相關；若 R<0，就表明兩個變量負相關；R的絕對值越大，就表明其相關性越強。然后，再根據(jù)ENSO事件發(fā)生的年份降水量的變化情況，然后運用專業(yè)繪圖軟件ArcGIS，將商洛市六縣一區(qū)厄爾尼諾事件發(fā)生的年份的降水量和非厄爾尼諾事件發(fā)生年降水量繪制成降水等值線圖并分析降水量南北之間的差異。

3.厄爾尼諾事件與商洛市降水關系分析

3.1 厄爾尼諾事件變化規(guī)律分析

根據(jù)資料顯示，厄爾尼諾事件可分為強和弱兩個等級，從1961年開始共發(fā)生了強厄爾尼諾事件9次，時間分別為1965-1966、1972-1973、1976、1978、1982—1983年、1986—1987年、1994年、1997年、2009年和2014年；其中發(fā)生強度較弱的厄爾尼諾事件總共有7次，分別為：1963-1964、1968-1970、1991—1992 年、1993 年、2002 年、2004—2005 年、2006—2007年。并且在前10次厄爾尼諾事件中，1997—1998年的厄爾尼諾事件發(fā)生情況最為嚴重，竟然達到極強強度。

3.2厄爾尼諾事件發(fā)生年份與商洛市旱澇的關系分析

由所收集資料可知，63年來商洛市平均降水量負距平的年數(shù)為36年，正距平的年數(shù)為27年。K≤-20%的年數(shù)有10年，-20%

通過對商洛市降水量的時空分布特點及商洛市的旱澇情況進行上述標準劃分得知：1953 -2016年商洛市共有10個旱年和10個澇年，見表3。

從表中和數(shù)據(jù)可以得知，在1953 -2016年發(fā)生的10次干旱事件中，共有7次發(fā)生在厄爾尼諾年，1次發(fā)生在厄爾尼諾的次年，只有 1次發(fā)生在非厄爾尼諾年份。所以，商洛市的干旱年份主要發(fā)生在連續(xù)性厄爾尼諾事件年或者厄爾尼諾事件的次年。

3.3厄爾尼諾事件對商洛市不同地區(qū)降水量的影響分析

通過對厄爾尼諾事件出現(xiàn)年份降水情況的分析，然后再利用專業(yè)繪圖軟件ArcGIS將商洛市六縣一區(qū)厄爾尼諾事件發(fā)生年的降水量和非厄爾尼諾事件發(fā)生年份降水量繪制成降水等值線圖。在這個等值線圖上我們可以很清楚地看出厄爾尼諾事件對商洛市不同地區(qū)的影響，見圖1和圖2。

從圖 1我們可以得知，商洛市降水量呈普遍減少趨勢的情況主要出現(xiàn)在厄爾尼諾事件發(fā)生的年份。在商洛市六縣一區(qū) 7個站點中，從圖中發(fā)現(xiàn)只有商州區(qū)站呈現(xiàn)出上升趨勢，其降水距平百分率為 0 . 4%。還發(fā)現(xiàn)商洛市南部地區(qū)降水的下降趨勢明顯高于北部地區(qū)，其中，鎮(zhèn)安，商南的下降幅度最大，分別為 - 14 . 9%、- 13 . 3%。而北部地區(qū)的洛南、柞水等地則只有 - 2 . 1%、- 2 . 5%、- 3 . 5%。因此從圖中可以得知，觀測站點越靠近南坡其降水量就越大，越靠北坡其下降趨勢就越明顯，厄爾尼諾事件帶來的影響就越大。

從圖 2中可以發(fā)現(xiàn)，非厄爾尼諾事件年的出現(xiàn)的年份，商洛市降水量的變化情況與厄爾尼諾事件發(fā)生年的趨勢正好相反，其降水量呈現(xiàn)出普遍增大的趨勢，且南部的站點地區(qū)增加趨勢明顯要高于北部地區(qū)。商洛市除山陽縣略有下降趨勢外，其它地區(qū)都發(fā)生了不同程度的上升趨勢。其中，發(fā)現(xiàn)商南縣上升的幅度最大，距平百分率約為 18.2%，其次鎮(zhèn)安、丹鳳等南部地區(qū)都發(fā)生了較大幅度的上升情況，其距平百分率分別為 12.6%、10.5%。而靠近秦嶺北部的柞水、洛南等地區(qū)上升幅度不大，分別只有3.7%、6.5%。因此，根據(jù)以上數(shù)據(jù)同樣可以得知，南邊的降水量要比北邊降水量豐富，這是由于南部站點位于降水迎風坡地區(qū)，所以厄爾尼諾事件的影響表現(xiàn)的就更加明顯。

3.4商洛市降水量與厄爾尼諾的相關性分析

筆者采用了參數(shù)檢驗相關分析方法，對商洛市降水量與厄爾尼諾事件進行了相關分析并得知，厄爾尼諾事件與商洛市降水量的相關關系顯著。通過SPSS Statistics軟件中相關性檢驗中的皮爾遜相關檢驗得知，厄爾尼諾事件與商洛市降水量之間的皮爾遜相關系數(shù)R值達到-0.872。所以呈先出明顯的反相關關系，因此，我們可以得知厄爾尼諾事件越強，商洛市的降水量減少趨勢就越明顯。也就是說厄爾尼諾事件的強度與商洛市降水量之間呈現(xiàn)出負相關。

4.結論與討論

通過利用相關分析法和SPSS Statistics及ArcGIS三種方法分析商洛市降水量與厄爾尼諾事件的關系我們得知如下結論：

（1）厄爾尼諾事件與商洛市各地降水呈先出負相關。筆者將商洛市近六十年的年降水量繪制成曲線變化圖并與厄爾尼諾事件發(fā)生的年份進行同步對比，結果得知厄爾尼諾事件對商洛市降水的影響的時間尺度主要集中在厄爾尼諾事件發(fā)生的當年和次年。

（2）商洛市降水情況與厄爾尼諾事件呈現(xiàn)出明顯的相關性。厄爾尼諾事件發(fā)生的年份，降水量呈現(xiàn)出減小趨勢；并且發(fā)現(xiàn)商洛市的干旱年份主要出現(xiàn)在連續(xù)性厄爾尼諾年或厄爾尼諾事件發(fā)生的次年。

筆者通過與其它論文參考對比得知，發(fā)現(xiàn)本論文中不足之處主要有以下兩點：

（1）在本論文中，筆者只考慮到了厄爾尼諾事件與商洛市降水之間的關系，但由于時間有限，并未深入研究森林植被覆蓋率和土壤以及地形與商洛市降水之間的關系。

（2）研究厄爾尼諾事件與降水量的關系有多種方法，有皮爾遜、肯德爾相關分析法以及奇異值分析方法等，而筆者只用到了相關分析法中的皮爾遜相關分析法和ArcGIS來分析厄爾尼諾事件與商洛市降水量之間的關系

參考文獻

[1]張鵬飛，趙景波.50余年來厄爾尼諾-拉尼娜（El Nino/La Nina）事件對山西省氣候影響分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境.2012（2）

[2]LIU Peng，LI Chongyin，WANG Yu，et al.Climatic characteristics of convective and stratiform precipitation over the tropical and subtropical areas as derived from TRMM PR.Science China Earth Sciences（in Chinses），[J]2013，56（3）：375-385.

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作者簡介：張鈺帆（1995.1.27），男，漢，陜西省榆林市人。在讀研究生，單位：西南林業(yè)大學，研究方向：自然地理學。

（作者單位：西南林業(yè)大學）