中国区域降水年内分配的年代尺度变化及其对季节性旱涝长期变化的影响

It is reported that the intra-annual distribution of precipitation (IDP) has undergone significant changes under global warming. However, the decadal characteristics, causes and regional differences of this changes, in addition to its relationship with seasonal drought/flood have not been studied comprehensively. Given that, this proposal will first study multi-time scales characteristics of the IDP variations, especially the long-term change and decadal shift, using historical rain gauge data in China during 1951-2015. Furthermore, correlations among precipitation amount, precipitation concentration degree (PCD) and precipitation concentration period (PCP) and associated regional differences will be identified. The relationship between decadal variations of precipitation amount, PCD, PCP and the long-term change of seasonal drought/flood will be discussed. Using reanalysis dataset, the large-scale atmospheric circulation associated with the correspondence between precipitation amount, PCD, PCP and seasonal drought/flood will be composited, with an aim to figure out the cause of the IDP variations and its physical influence on seasonal drought/flood in China. These studies will deepen our understanding on the characteristics and the cause of the IDP variations in China under global warming, which will provide a theoretical foundation to the researches on the variability of regional ecosystem, water resource system and the long-term change of seasonal drought/flood.

增暖背景下全球降水的年内分配正在发生变化，但对这种变化的年代尺度特征及产生原因的研究还很薄弱，区域间差异还不甚清楚，其与季节性旱涝的关联性也缺乏系统的研究。鉴于此，该申请拟以中国区域降水年内分配变化特征及与季节性旱涝关联性为研究对象，利用1951-2016年的观测数据研究降水集中度和集中期变化的多时间尺度特征，重点突出这些变化的长期趋势和年代尺度转变特征；明确降水量、降水集中度和集中期三者变化的相互关系及其区域差异，并在年代尺度上分析降水量、降水集中度和集中期的变化与季节性旱涝长期变化的关联性；最后，结合再分析资料，阐明年代尺度上降水量、降水集中度和集中期与季节性旱涝的对应关系及其大尺度环流背景，诠释中国区域降水年内分配的变化影响季节性旱涝的物理过程。该研究的开展将深化对中国区域降水过程的变化特征和原因的认识，为生态系统变化、流域水资源变化的研究及区域季节性旱涝长期变化的预测提供科学依据。

全球变暖背景下，中国区域降水年内分配正在发生变化，这种变化的时空特征、与季节性旱涝的关联性及其对应的大尺度环流特征是本项目所要解决的关键科学问题。基于1961-2018年多种降水季节性指数，我们在不同时间尺度上分析了中国区域降水量与降水年内分配的相关关系及其区域差异。结果发现，在长期趋势上，降水量和降水的年内集中性呈现相反的趋势变化，其中降水量呈明显的增加趋势，而降水的年内集中性却呈显著的下降趋势，即降水的年内分布趋于均匀，且这种相反的趋势变化在越干的地区越明显。此外，降水的年内集中性和集中期与降水量的相关关系在年际和年代际尺度上亦存在差异。利用标准化降水指数，我们分析了中国区域降水年内分配与季节性旱涝的关联性。结果发现，整体上中国区域降水的年内分布越集中，对应的年降水量越少，气候越干，干旱发生的频次越多、强度越大。另外，虽然一年中雨季出现的早晚、持续时间的长短与整年的干湿状况无明确的对应关系，但雨季的持续时间越长，干旱的发生频次会显著越少。另外，降水年内分配变化对季节性旱涝的影响主要表现在降水年内集中性的变化上，降水年内集中期变化的影响相对较小。最后，以华北地区为例，通过比较典型年份的大尺度环流特征，发现副高是影响其降水年内分配变化的关键环流因子。当副高的面积偏大、强度偏强、位置偏南偏西时，华北雨季的持续时间偏长，降水的年内集中性偏小，即降水的年内分布趋于均匀。上述研究结果有助于深化对中国区域降水过程变化及其对季节性旱涝影响的认识，为中国应对气候变化提供科学支撑。