论文总字数：13613字

目 录

摘要 2

Abstract 3

1.引言 4

1.1研究背景及研究意义 4

1．2国内外对降水的研究现状 5

1.2.1全球降水变化 5

1.2.2.中国降水的变化 6

2．研究区概况与数据来源 6

2.1研究区概况 6

2.2数据源 7

3.研究方法 8

3.1数据预处理 9

3.2线性相似性分析方法 9

3.3趋势分析方法 9

3.4反距离加权方法 10

3.5回归分析方法 9

3.6技术路线……………………………………………………………………………………………………………… 11

4.结果与分析 10

4.1全国降水基本特征 10

4.2降水的时间分布 11

4.2.1降水的年际变化特征 11

4.2.2降水量季节性变化分析 11

4.3降水量的空间分布 12

4.3.1各省份降水的气候特征 12

4.3.2降水量空间变化趋势 13

4.3.3降水量变化趋势空间分布 20

5.结论 28

参考文献 30

致谢 31

全国降水时空分布规律分析

蔡斯唯

，China

Abstract：In this paper, monthly precipitation data of 194 international ground exchange stations in China from 1981 to 2010 are used to analyze the changes of precipitation in recent decades by using linear similarity analysis, trend analysis method, inverse distance weighting method, and regression analysis method. To study the characteristics of spatial and temporal variations of precipitation, discuss the temporal and spatial distribution of precipitation and the relationship between months, seasons and regions, and analyze the temporal and spatial distribution characteristics of precipitation in China. The following conclusions are drawn: In terms of time, precipitation in the summer accounted for the vast majority of the annual precipitation; in terms of space, it was mainly in the east and more in the west, and gradually decreased from the southeast coast to the northwest inland; on the whole, the national precipitation No significant increase or decrease has occurred, but overall there is a slowly rising trend .

Key words：Precipitation; Temporal and spatial changes; Trend analysis

1.引言

1.1研究背景及研究意义

大气中的液体水或固体水克服了重力作用下的空气阻力，从空气中降落到地面的现象称为降水。降水因为云的气流、温度和海拔分布的不同，具有雨、雪、霰、雹、冰粒等不同的表现形式。降雨是降水中最常见也是最重要的降水形式，降雨的基本要素包括了降雨量、持续时间和降雨强度。降雨量是指在一定时间内地面某一点或单位面积的降水量，单位为毫米（mm）；降雨持续时间是指从开始到结束降雨过程的时间间隔，单位为分钟(min)、小时(h)或日(d)；降雨强度是指单位时间的降雨量，单位为（mm/min）、（mm/h）或(mm/d)。

在水循环的过程中最关键的环节就是降水。地表水和地下水的主要来源同样是降水。降水的过程也是能量转化的过程，主要体现在：雨滴在凝结的过程中是在吸收热量，水在蒸发的过程中是在散发热量。综上，可以看出，降水是将水循环和天气连接的重要过程，同样降水也是生态环境中水资源最重要的来源，因此降水甚至可以影响到一个国家的发展和人类的生活。

IPCC第五次评估报告指出，全球变暖现象非常明显。 自1950年以来，气候系统发生了许多变化，如大气变暖，海洋温度上升，冰雪融化和海平面上升。在过去近100年里，温室气体的浓度有着史无前例的巨幅上升。由于气温的升高，导致温室气体大量排放，从而使全球气候变暖，使得可以运行的水蒸气在大气中的含量大幅上升，并且水循环也加速，因此降水量的时空分布也产生了相应的变化：高纬度地区和中纬度地区降水量显著增加，全球极端降水事件增多。近年来，国内外展开了越来越多关于全球变暖导致降水量变化的研究。

中国地大物博，国土面积辽阔，因此具有很复杂的地形。东部地区属于东亚季风气候，西部内陆地区属于大陆性气候，降水量的时空分布不均匀。全国的降水的空间分布规律一般是自东南往西北逐渐减少。研究数据表明，广东省、广西壮族自治区、福建省、江西省、浙江省、台湾南东部年降水量为1500至2000毫米，西北部内陆地区的年降水量仅100毫米。一些区域仅20毫米，甚至不到20毫米。降水的时间分布不均匀，一般来说，夏季降水量最高，通常占年降水量的50％-60％。 春秋两季差别不大，冬季降水最少。降水量的不均匀性导致水资源的不平衡，如南部发生洪水，北部却发生了干旱。近年来，在温室效应、热岛效应^[1]加剧的背景下，中国降水在时间和空间上的分布都产生了许多的变化。洪水和干旱的发生频率越来越高，在历史上，中国南方常常会受到暴风雨和洪水的影响，中国北部地区干旱灾害严重，干旱的持续时间和干旱的程度每年都在上升，这些灾害造成的经济损失和社会影响越来越严重。

目前，已有众多研究从降水的各个方面进行了分析，然而，对中国降水不同时相降水的研究还不够深入，尤其是对不同时相降水变化的时空变化趋势的综合比较，还存在很多问题有待解决。对降水的时空分布进行研究，有助于在全球气候变暖的背景下对中国降水变化的特征和趋势进行分析，并对增强调配水资源的能力和提高水资源的有效利用率有很大的参考价值^[2]。

1．2国内外对降水的研究现状

1.2.1 全球降水变化

世界降雨量和地方降雨量的变化是全球变暖带来的气候变化最显著的方面之一。目前，全球降水范围内有三个主要研究方向：全球和地方降雨量变化以及区域差异；全世界季风区与非季风区降水对比；极端降水变化。现阶段，主要研究的热点是极端降水，而极端降水的规律性变化，使得研究降水的时空分布规律成为重点。

（1）世界范围内的降雨波动和地区差异。全球变暖导致温度升高，使得水蒸气在大气中所占比例显著上升，加速水循环，增加大气气溶胶浓度可能抵消一些加速效应。然而，全球陆地降水的总量并未出现明显的变化趋势，但在区域上出现了逆转趋势，即高纬度北半球和其他一些地区的许多陆地降水量在增加。早期的研究表明，降水的分布不均有部分原因就是受到了气候变暖的影响，湿区越湿，干区越干。然而，在其他研究者的研究中存在一些不确定性，在高气溶胶排放的地区，温度上升幅度通常很大，很难区分气溶胶和温度效应。 Glebe等人的研究结果也表明，自1948年以来，“湿区越湿，干区越干”的部分仅占世界降水量波动的11％。多纳托通过60年的观测数据建立全球降水模型，干旱地区降水增加和温度有关，潮湿地区的降雨却没有相当大的变化，模拟结果显示在21世纪，如果温室气体排放量仍然呈增加趋势，将继续这一现象。

（2）全世界季风区与非季风区降水对比。地球气候系统的重要组成部分中包含了季风性气候。季风性降水影响世界人口的三分之二。因此，对季节性风进行研究具有重要的科学意义和社会意义。

（3）极端降水变化。中纬度极端降水的变化主要受热力作用的影响。热带极端降水受热力左右和动力作用的影响，不确定性较大。近年来，越来越多的研究集中在极端降水的变化和机制上。极端降水的发生受到水循环的影响，而大气水汽含量的增加则导致水循环加剧，间接促使了极端降水的发生。这些影响是克劳修斯-克拉佩龙方程（Clausius-Clapeyron equation，简称 C-C方程）的空气含水量和空气温度之间关系的物理机制。最近，Donat^[3]等分析了约11000个气象观测所的1951年到2010年编制的极端降水量的数据，发现湿润地区和干燥地区暴雨频率都明显增加。

目前，许多研究表明，在日尺度下，大部分地区暴雨频率都在不断增加。从降水量变化的其他方面来看，伴随着全球的气候变暖，世界的大部分地区年降水量年变化增大，南北纬度30°以外，年变化的增加与雨季的降雨量的增加和干燥的季节降水量的减少有关。

1.2.2.中国降水的变化

近年来，伴随着全球气候变暖，中国的降水分布和降水强度有显著变化。由于小雨减少，暴雨增加，极端降雨增加，南部洪涝和北方干旱频率增加，给社会经济发展带来了严重的损失。中国降水的变化体现在三个方面：全国范围和各地的降水变化和地区差异、极端降水变变化和小雨的变化及其影响机制。在进行研究时，与世界上的降水研究一样，从降水到极端降水，研究数据选用中国气象数据网的月数据。

（1）各省份和全国的降水变化趋势。在气候变化的背景下，降水的空间分布、时间分布和降水强度发生了明显变化。许多研究指出在中国降水变化的区域差异，从1957到2013年，在中国所有的年降水量季节变化明显。在中国的北部区域和西南区域集中了较多降水量较少的地区。增长区域则是主要集中在东南沿海、长江下游、青海西藏高原和西北地区。从1957到2013年，夏季降水在中国的降水变化不明显，但它表现出一种倾向，在北方表现为衰落，在南方表现为增加，呈现出“北减南增”的局面。

（2）极端降水的变化。国内外对降水的研究重心从降水到极端降水转变。近年来，国内开展了越来越多关于极端降水的研究。在中国，早期的主要研究对象是极端降水频率，定义极端降水的方法是百分位数法。国际研究中是使用一定百分位数作为极端值的阈值，则极端降水是指降水量超过了这个阈值^[3]。在降水事件中，通常使用第九十五或九十九个百分位数作为极端降水事件的阈值。翟盘茂^[4]指出，在中国，极端降水对降水量的变化有极大的影响。20世纪60年代以来，极端降水显著增加的区域主要集中在东南沿海地区、长中下游地区和西北地区。大多数降水量显著减少的地区分布在华北地区和四川盆地。华北地区和四川流域极端降水事件趋于减少，总体呈现出下降的趋势，在长江中西部地区和华南地区，这种现象则是呈现出逐年上升的趋势。

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