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云南土壤湿度长期变化的初步研究

樊风 段玮 杨家康

樊风, 段玮, 杨家康. 云南土壤湿度长期变化的初步研究. 应用气象学报, 2015, 26(4): 409-421. DOI: 10.11898/1001-7313.20150403..
引用本文: 樊风, 段玮, 杨家康. 云南土壤湿度长期变化的初步研究. 应用气象学报, 2015, 26(4): 409-421. DOI: 10.11898/1001-7313.20150403.
Fan Feng, Duan Wei, Yang Jiakang. Preliminary results on long-term soil moisture variation in Yunnan. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(4): 409-421. DOI:  10.11898/1001-7313.20150403.
Citation: Fan Feng, Duan Wei, Yang Jiakang. Preliminary results on long-term soil moisture variation in Yunnan. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(4): 409-421. DOI:  10.11898/1001-7313.20150403.

云南土壤湿度长期变化的初步研究

DOI: 10.11898/1001-7313.20150403
资助项目: 

国家自然科学基金青年项目 41205067

云南省科技惠民计划 2014RA002

详细信息
    通信作者:

    段玮,email: duanwain@hotmail.com

Preliminary Results on Long-term Soil Moisture Variation in Yunnan

  • 摘要: 利用1948—2013年美国NOAA/CPC全球0.5°×0.5 °月平均格点化土壤湿度资料、1951—2013年云南地区125个站月降水和1993—2013年22个站月土壤湿度观测资料对云南土壤湿度及其表征的旱涝长期变化进行时空分布及演变特征分析。结果表明:云南地区旱涝变化的空间结构相对简单且具有大尺度特征,长期变化特征明显。由20世纪50年代的滇中部地区偏旱,其余地区偏涝,逐步发展为相反;20世纪90年代开始滇中部地区偏涝,其余地区偏旱,且旱情日趋加重,范围扩展,2010年、2012年和2013年严重干旱蔓延至云南全省。研究揭示,云南冬半年旱涝与前期海温异常密切相关,冬半年云南地区旱涝不同的EOF模态时间变化对应着不同的前期海温异常变化分布。云南全省旱涝一致的第1模态对应前期孟加拉湾、阿拉伯海、西太平洋以及大西洋的海温异常正相关。云南西北—东南旱涝反向的第2模态对应前期孟加拉湾、南海、西太平洋及东太平洋ENSO区海温异常负相关。
  • 图  1  云南省气象站空间分布

    Fig. 1  Domain of Yunnan and location of meteorological stations

    图  2  云南省22个站观测和格点化土壤湿度对比

    (a) 1993年1月—2013年7月逐月变化,(b) 20年平均年变化

    Fig. 2  Comparison of 22 observed and gridded soil moisture in Yunnan

    (a) monthly soil moisture anomalies for Jan 1993-Jul 2013,(b) 20-year mean annual soil moisture

    图  3  云南省气象站月平均观测和格点化降水量对比

    (4个站平均相关系数为0.97, 均方根误差为 30.8 mm)

    Fig. 3  Comparison of observed and gridded monthly precipitation in Yunnan

    (averaged anomaly correlation from above 4 stations is 0.97, root mean square error is 30.8 mm)

    图  4  云南西部地区、中部地区、东部地区9个月滑动平均陆面降水和土壤湿度异常的长期变化及气候平均特征

    (a) 逐月降水量距平变化,(b) 逐月土壤湿度距平变化,(c) 降水量气候平均,(d) 土壤湿度气候平均

    Fig. 4  Long-term (9-month running mean) variations and their climatologies of monthly precipitation and soil moisture in western, central and eastern Yunnan

    (a) monthly precipitation anomalies,(b) monthly soil moisture anomalies,(c) climatic monthly precipitation,(d) climatic monthly soil moisture

    图  5  云南地区月平均降水量、土壤湿度异常滞后1~3个月的空间自相关系数的时间系列及其气候平均值

    (a) 降水量逐月变化,(b) 土壤湿度逐月变化,(c) 降水量逐月气候平均,(d) 土壤湿度逐月气候平均

    Fig. 5  Time series and their climatologies of 1-3-month lagged spatial autocorrelations of monthly precipitation anomalies and soil moisture anomalies in Yunnan

    (a) monthly precipitation,(b) monthly soil moisture, (c) climatic monthly precipitation,(d) climatic monthly soil moisture

    图  6  1948年1月—2013年12月云南地区土壤湿度变化的经验正交函数分析

    (左图为EOF空间场乘其时间系数均方根, 单位:mm;右图为标准化时间系数)

    Fig. 6  EOF analysis of soil moisture anomalies in Yunnan for Jan 1948-Dec 2013

    (EOF patterns sacled by the root mean square value of the associated PCs,unit:mm, PCs are normalized)

    图  7  1948年1月—2013年12月云南土壤湿度时间-经度变化 (单位:mm)

    Fig. 7  Time-longitude evolution of soil moisture in Yunnan for Jan 1948-Dec 2013 (unit:mm)

    图  8  云南地区土壤湿度的长期距平分析 (单位: mm)

    (a) 20世纪50年代,(b) 20世纪60年代,(c) 20世纪70年代,(d) 20世纪80年代,(e) 20世纪90年代,(f) 21世纪前10年

    Fig. 8  Decadal soil moisture variations in Yunnan (unit:mm)

    (a) 1950s,(b) 1960s,(c) 1970s,(d) 1980s,(e) 1990s,(f) 2000s

    图  9  1948年—2013年冬半年云南地区土壤湿度异常经验正交函数分析的前4个模态时间系数PC1~PC4与相应前1个月全球海表温度异常的遥相关

    (阴影区达到0.05显著性水平)

    Fig. 9  Tele-connection between PC1-PC4 of soil moisture anomalies in Yunnan and previous month global SST anomalies for cool season of 1948-2013

    (the shaded denotes passing the test of 0.05 level)

  • [1] 陈隆勋, 朱乾根, 罗会邦, 等.东亚季风.北京:气象出版社, 1991.
    [2] 郭品文, 宋超辉.南亚和东亚热带夏季风分界域变化.应用气象学报, 2014, 25(5):527-537. doi:  10.11898/1001-7313.20140502
    [3] 彭贵芬, 刘瑜, 张一平.云南干旱的气候特征及变化趋势研究.灾害学, 2009, 24(4):40-44. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZHXU200904008.htm
    [4] 杨辉, 宋洁, 晏红明, 等.2009/2010年冬季云南严重干旱的原因分析.气候与环境研究, 2012, 17(3):315-326. doi:  10.3878/j.issn.1006-9585.2011.10134
    [5] 钱维宏, 张宗婕.西南区域持续性干旱事件的行星尺度和天气尺度扰动信号.地球物理学报, 2012, 55(5):1462-1471. doi:  10.6038/j.issn.0001-5733.2012.05.004
    [6] 邹旭恺, 张强.近半个世纪我国干旱变化的初步研究.应用气象学报, 2008, 19(6):679-687. doi:  10.11898/1001-7313.20080607
    [7] 中国气象局. 中国气象干旱图集. 北京: 气象出版社, 2010: 117.
    [8] 李强子, 闫娜娜, 张飞飞, 等.2010年春季西南地区干旱遥感监测及其影响评估.地理学报, 2010, 65(7):771-778. doi:  10.11821/xb201007001
    [9] 侯威, 杨杰, 赵俊虎.不同时间尺度下气象旱涝强度评估指数.应用气象学报, 2013, 24(6):695-703. doi:  10.11898/1001-7313.20130606
    [10] 谢五三, 王胜, 唐为安, 等.干旱指数在淮河流域的适用性对比.应用气象学报, 2014, 25(2):176-184. doi:  10.11898/1001-7313.20140207
    [11] 李清泉, 孙丞虎, 袁媛, 等.近20年我国气候监测诊断业务技术的主要进展.应用气象学报, 2013, 24(6):666-676. doi:  10.11898/1001-7313.20130603
    [12] 陈金华, 杨再强, 杨太明, 等.安徽省土壤水分监测预测系统.应用气象学报, 2011, 22(2):249-256. doi:  10.11898/1001-7313.20110214
    [13] 左志燕, 张人禾.中国东部春季土壤湿度的时空变化特征.中国科学:地球科学, 2008, 38(11):1428-1437. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JDXK200811011.htm
    [14] Liu Li, Zhang Renhe, Zuo Zhiyan.Intercomparison of spring soil moisture among multiple reanalysis data sets over eastern China.Journal of Geographical Research:Atmospheres, 2014, 119(1):54-64. doi:  10.1002/2013JD020940
    [15] 李崇银, 刘会荣, 宋洁.2009/2010年冬季云南干旱的进一步研究——前期土壤湿度影响的数值模拟.气候与环境研究, 2013, 18(5):551-561. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHYH201305001.htm
    [16] 孙菽芬.陆面过程的物理、深化机理和成熟化模型.北京:气象出版社, 2005:1-11.
    [17] Fan Y, Huug van den Dool.Climate Prediction Center global monthly soil moisture data set at 0.5° resolution for 1948 to present.J Geophys Res, 2004, 109(10):1-8, doi: 10.1029/2003JD004345.
    [18] Chen M, Xie P, Janowiak J E, et al.Global land precipitation:A 50-yr monthly analysis based on gauge observations.J Hydrometeorology, 2002, 3(3):249-266. doi:  10.1175/1525-7541(2002)003<0249:GLPAYM>2.0.CO;2
    [19] Fan Y, Huug van den Dool.A global monthly land surface air temperature analysis for 1948-present.J Geophys Res, 2008, 113(1):1984-2012, doi: 10.1029/2007JD008470.
    [20] Fan Y, Huug van den Dool.Verification and intercomparison of multi-model simulated land surface hydrological datasets over the US.J Hydrometeorology, 2011, 12:531-555. doi:  10.1175/2011JHM1317.1
    [21] Wahr J, Swenson S, Zlotnicki V, et al.Time-variable gravity from GRACE:First results.Geophys Res Lett, 2004, 31, L11501.doi: 10.1029/2006GL028001.
    [22] 王杰, 黄英, 曹艳萍, 等.利用GRACE重力卫星观测研究近7年云南省水储量变化.节水灌溉, 2012(5):1-5;15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSGU201205002.htm
    [23] 许美玲, 段旭, 杞明辉, 等.云南省天气预报员手册.北京:气象出版社, 2011:1-5.
    [24] 秦剑, 琚建华, 解明恩.低纬高原天气气候.北京:气象出版社, 1997:65-85.
    [25] 云文丽, 侯琼, 王海梅, 等.不同土壤水分对向日葵光合光响应的影响.应用气象学报, 2014, 25(4):476-482. doi:  10.11898/1001-7313.20140411
    [26] Yun Fan, Huug van den Dool.Bias Correction and forecast skill of NCEP GFS ensemble week-1 and week-2 precipitation, 2-m surface air temperature, and soil moisture forecasts.Wea Forecasting, 2011, 26(3):355-370. doi:  10.1175/WAF-D-10-05028.1
    [27] Global Temperature and Precipitation Linear Regressions and Correlations.http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/ENSO/regressions/.
    [28] 程建刚, 解明恩.近50年云南区域气候变化特征分析.地理科学进展, 2008, 27(5):19-26. doi:  10.11820/dlkxjz.2008.05.003
    [29] 刘建刚, 谭徐明, 万金红, 等.2010年西南特大干旱及典型场次旱灾对比分析.中国水利, 2011:9;17-20. doi:  10.3969/j.issn.1671-1408.2011.03.003
    [30] Smith T M, Reynolds R W, Peterson T C, et al.Improvements to NOAA's historical merged land-ocean surface temperature analysis (1880-2006).J Climate, 2008, 21(10):2283-2296. doi:  10.1175/2007JCLI2100.1
    [31] 肖子牛.印度洋偶极性异常海温的气候影响.北京:气象出版社, 2006:1-16.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-01
  • 修回日期:  2015-04-10
  • 刊出日期:  2015-07-31

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