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淮河流域土壤湿度异常的时空分布特征及其与气候异常关系的初步研究

孙丞虎 李维京 张祖强 何金海

孙丞虎, 李维京, 张祖强, 等. 淮河流域土壤湿度异常的时空分布特征及其与气候异常关系的初步研究. 应用气象学报, 2005, 16(2): 129-138..
引用本文: 孙丞虎, 李维京, 张祖强, 等. 淮河流域土壤湿度异常的时空分布特征及其与气候异常关系的初步研究. 应用气象学报, 2005, 16(2): 129-138.
Sun Chenghu, Li Wei jing, Zhang Zuqiang, et al. Distribution and variation features of soil humidity anomaly in Huaihe River Basin and its relationship with climatic anomaly. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(2): 129-138.
Citation: Sun Chenghu, Li Wei jing, Zhang Zuqiang, et al. Distribution and variation features of soil humidity anomaly in Huaihe River Basin and its relationship with climatic anomaly. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(2): 129-138.

淮河流域土壤湿度异常的时空分布特征及其与气候异常关系的初步研究

资助项目: 本文受2002年科技部基础研究重大项目前期研究专项《淮河地区地表状况和大气边界层对汛期降水异常影响的观测研究》,2001年度科技部基础研究重大项目前期预研专项《四大气象科学试验综合分析研究之“东亚季风科学试验”预研项目》的联合资助

DISTRIBUTION AND VARIATION FEATURES OF SOIL HUMIDITY ANOMALY IN HUAIHE RIVER BASIN AND ITS RELATIONSHIP WITH CLIMATIC ANOMALY

  • 摘要: 利用中国东部1990~2000年旬平均土壤湿度、降水和气温观测资料,通过对0~50 cm层次土壤湿度进行旋转主分量分析 (REOF),重点分析了淮河流域土壤湿度的时空分布特征, 并初步研究了土壤湿度与前期、同期和后期不同时段降水与气温的关系。发现春季以30 cm为界,30 cm以上各层土壤湿度异常的第一旋转空间模态十分相似, 其大值中心主要位于淮河流域,而30 cm以下 (30~50 cm) 各层的第二旋转空间模态与之亦十分类似, 因此称该模态为“淮河型”,而夏季和秋季虽然该模态也很显著, 但特征不如春季突出。该模态在各层次土壤中具有明显的持续性特征,均存在40旬左右的显著周期;并与前期和同期降水(气温)呈显著正 (负) 相关关系,与约半年后的降水 (气温) 呈负 (正) 相关关系。
  • 图  1  中国部分土壤湿度测站分布

    图  2  中国东部春季平均土壤湿度空间分布 (单位:%)

    (a) 表层土壤0~10 cm, (b) 中层土壤40~50 cm

    图  3  春季0〜50 cm土壤湿度异常主要旋转空间模态(a)0〜10 cm第一旋转空间模态一淮河型,(b) 40〜50 cm第一旋转空间模态一河套型,(c) 40〜 50 cm第二旋转空间模态一淮河型

    图  4  淮河型土壤湿度滞后自相关系数

    (实线为0~10 cm, 短线为20~30 cm, 点线为40~50 cm, 点划线为90~100 cm, 平行于横轴的两条虚线为时滞相关系数超过99 %显著性检验的临界值ra=0.135)

    图  5  淮河型土壤湿度功率谱 (点线为a=0.05的红噪音标准谱)

    (a)0~10 cm, (b)30~40 cm, (c)80~90 cm, (d)90~100 cm

    图  6  淮河型土壤湿度和降水 (a)、气温 (b) 的时滞相关系数

    (负X轴为降水和气温超前, 正X轴为降水和气温滞后)(实线为0~10 cm, 短线为20~30 cm, 点划线为50~60 cm, 点线为80~90 cm, 平行于横轴的两条虚线为时滞相关系数超过95 %显著性检验的临界值ra=0.103)

    表  1  春季0~50 cm REOF各层淮河型分量的方差贡献率

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出版历程
  • 收稿日期:  2003-09-09
  • 修回日期:  2004-01-19
  • 刊出日期:  2005-04-30

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