全球降水的变化趋势

全球降水的变化趋势较温度复杂。PCC(2007)对全球降水的变化进行了概括的总结:从1900到2005年,在30°N以北地区降水为增加的趋势,但赤道地区,从20世纪70年代以后主要以下降趋势为主。在10°N到30°N之间,上个世纪的前半叶降水是增加趋势,但在1970年左右开始下降。在热带的10°N到10°S,特别是在1976\/1977年之后,这个地区降水主要以减少为主。北美和南美的东部地区、北欧、中北亚地区降水为增加趋势,萨赫勒(Sahel)、地中海、南非地区降水为减少趋势。和气温变化相比,降水变化具有更大的区域性和季节性。(1)增暖与干旱的可能联系为了更清楚地了解各大陆的干湿变化趋势及变率,我们对5个大陆的降26水、地表湿润指数和气温的线性趋势及降水与地表湿润指数的相对变率(线性趋势\/1961—1990年的30年平均值)进行了分析,计算结果列于表2.2。可以看出:非洲大陆和欧亚大陆降水变化的线性趋势均为减小,其中非洲大陆尤其显著,降水减少的相对变率达到一11%;欧亚大陆为一2%;北美大陆、南美大陆和澳洲大陆降水均为增加趋势,相对变率分别为5%、3%和13%,但地表湿润指数在各大陆上却表现出迥异的特征,南美大陆和澳洲大^陆区域平均降水和地表湿润指数的线性趋势完全相反,即降水为增加趋势,而地表湿润指数却是减小的,也就是说,降水量尽管是增加趋势,但这两个地区却是干化的趋势,其中澳洲大陆变率的变化最大,相对变率从降水的13%变到地表湿润指数的一9%,南美大陆也从2%变到一1%。在欧亚大陆和非洲大陆,尽管两者的变率符号一致,但强度却不同,非洲大陆从降水的相对变率一11%到地表湿润指数的一16%,强度增加了5个百分点,欧亚大陆也增加了2个百分点。北美大陆降水和地表湿润指数的相对变率基本相等。从温度的线性趋势来看,5个大陆区域平均均为升温趋势,对照降水和地表湿润指数的相对变化,不难看出气温的升高削弱了区域湿化的强度,改变了干湿变化的结构(如南美和澳洲大陆),加强了干旱化的强度(欧亚大陆和非洲大陆)。表2.21951—2002年降水、地表湿润指数和温度的线性趋势(注:5、召为各大陆区域平均年降水和地表湿润指数的多年平均值;VP、和▽丁分为降水、地表湿润指数和气温的线性趋势,单位:\/52年;相对变率为线性趋势与1961—1990年30年平均值之比的百分数)在全球增暖背景下,全球干湿面积发生了显著的变化。Daezd(2004)研究发现,20世纪80年代初以前,气温变化对干旱的影响不明显,而到了80年代之后,气温的升高对干旱面积的扩大产生了比较明显的影响,而且随着增暖幅度的增大,其对极端干旱面积的影响越来越显著,到了20世纪90年代中期以后,增暖的影响使得全球极端干旱的面积几乎扩大了1倍,这个事实充分说明了气温升高对干旱变化进程的影响。27?概言之,除北美大陆外,降水和地表湿润指数的相对变率具有明显的差异,而这种差异正说明了气温变化对各大陆区域平均干湿强度变化的影响,因此,在当前增暖背景下对全球和区域环境干湿变化的检测必须考虑气温变化的作用。(2)全球干旱化特征与大尺度气候背景的联系20世纪50年代,Namas(1959)就发现,观测的北太平洋海表温度与大气环流异常对天气和气候变化有重要的作用;大量的研究指出海温变化与全球和区域气候变化关系密切。近年来,关于海洋上几大涛动,如南方涛动(SO),北大西洋涛动(NAO)和北太平洋年代际振荡(PDO)等与气候变化的关系引起了广泛的关注。符淙斌等(2005)发现冬季北大西洋涛动指数与中国东部旱涝指数有很好的滞后相关;萨赫勒(Sahel)地区区域气候变化与大尺度气候背景关系的研究也取得了很大的进展,结果表明大尺度海洋的强迫是20世纪后半叶萨赫勒(Sahel)地区少雨的主要原因。过去的研究主要关注的是大尺度海温变化对气候各分量影响的分别研究,如对降水和温度变化的影响,涉及的干湿变化问题也主要体现在降水的异常变化,而对引起气候变化的综合效应,如环境干湿变化与大尺度气候背景的关系却研究甚少。针对这个问题,这一节我们将对各大陆干湿变化的年代际特征与大尺度气候背景场PDO、NAO、SO的联系进行相关分析,以期对全球环境的干湿变化与三大涛动的相互关系有一个清楚的认识。三大涛动是影响全球气候变化的关键过程,它们之间既有区别又有联系。相关分析表明,太平洋年代际振荡的年指数PDO与南方涛动的年指数SO呈显著的反相关,相关系数为一0.739,可通过0.001显著性水平检验;北大西洋涛动指数NAO与SO的相关也通过了95%的信度检验;PDO与北大西洋涛动的年指数NAO为正相关,但不能通过95%的信度检验。说明北太平洋年代际振荡与南方涛动有密切的相关关系,而这种关系的机理可能与中纬度海温异常引起的信风变化改变了赤道地区海洋的温跃层结构,从而进一步影响了ENSO活动的年代际尺度的变化。图2.3给出了5年滑动平均三个涛动指数序列与全球地表湿润指数(H)5年滑动平均同期相关的分布。分析图2.3a发现,PDO与地表湿润指数(H)在年代际尺度上相关系数的空间分布结构与地表湿润指数(H)变化趋势的分布结构(图2.1b)非常相似。与图2.lb比较发现,与PDO指数成正相关的地区对应变湿趋势,负相关区与干旱化趋势相对应。在图2.3b上,SO与H的相关系数的全球空间分布格局与图2.3a基本一致,这是由PDO与SO密切的关系所决定的,只是相关系数的符号相反,说明在年代际尺度28上,PDO和SO对全球干湿环境变化的影响具有同等重要的作用,显著相关的区域(阴影部分)也蕋本与图2.3a相同,其中在欧亚大陆、北美大陆和非洲大陆,SO与年地表湿润指数的相关最为显著。在图2.3c上,尽管NAO与年地表湿润指数的相关系数空间分布与图2.3a、b的空间分布基本一致,但差别在于它的显著相关区非常零散,缺乏大范围显著相关的区域。说明在年代际尺度上NAO与年地表湿润指数的相关关系弱于PDO和SO两个涛动。\r

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