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The Regionalization and Temporal Characteristic of Rainfall Anomalies in North China During Summer
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摘要: 应用1981—2007年华北地区703个站逐日加密站降水资料，运用旋转经验正交函数分解方法，对华北地区夏季降水进行了客观分区研究，并在此基础上应用Mann-Kendall和统计t检验方法分析了华北夏季降水不同区域的时间变化特征。结果表明：华北地区夏季降水区域性较强，华北地区夏季降水可分为7个典型天气区，7个典型天气区集中降水的起止时间不同，各分区的降水季节有别于自然季节，其中华北中部汛期开始迟，南、北部汛期开始早；华北东南部汛期结束最早，京津、河北东北部结束最晚。所分区域和所确定的各区域降水集中时间可应用到建立客观降水预报区域模型中，改善实际业务中客观降水的预报效果。Abstract: North China is one of the three rainfall areas in eastern China. Precipitation over North China shows the characteristics of burstiness and locality. According to the statistics, 80%—90% precipitation occurs from June to August. Sometimes daily precipitation of a rainstorm can be up to 50% precipitation amount of that month. So it is important to forecast precipitation correctly especially to forecast larger magnitude precipitation correctly.Objective precipitation forecast is a difficult problem in NWP products interpretation at present in which models are always established station by station. Precipitation especially larger magnitude precipitation is small probability event for individual station, so establishing an effective forecast equation is difficult. Precipitation intensity, spatial and temporal distribution over North China has its own particularity. Due to the regionality characteristic, it is difficult to summarize in one weather mode. Objective partitioning can be used in establishment of precipitation forecast mode. Similar samples in the weather region are combined together. Regional forecast mode is more stable than single-station forecast mode, because the number of large-class precipitation samples is increased. In addition, sample data time selection is important for objective precipitation forecast modeling process.Based on the data of daily precipitation at 703 weather stations over North China from 1981 to 2007, which covers the domain of 32°—42°N, 110°—124°E, the temporal and spatial distribution characteristics are analyzed with Rotated Empirical Orthogonal Function (REOF) method. REOF analysis manifests that precipitation fields may be divided into 7 divisions. Mann-Kendall test and running t-test are used to analyze about the temporal change characteristics of different regions over North China during summer, in order to investigate the beginning and ending dates of rainy season specifically. The 7 divisions are different in precipitation beginning and ending dates. The initial date and final date of rainy season over North China are set up, and their dates are further identified, showing obvious regional features. Rainy season begins the earliest and ends the latest in the mountainous areas of the northeast of North China. It begins the latest in the central part of North China, and it ends the earliest in the southeast of North China. The concentration of precipitation time is different from the natural seasons. The long-term variation trend of precipitation anomalies in various regions and their stage are studied.
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Key words:
- North China;
- precipitation during summer;
- objective region;
- time evolution
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图 1 华北地区夏季降水前7个荷载场分布
Fig. 1 Spatial structures of the first seven rotational loading vectors
图 3 第1模态对应逐日公共因子及5 d滑动平均公共因子序列
Fig. 3 Common factor series of the first mode and their 5-day running average
图 4 6月1日—7月15日各模态对应公共因子Mann-Kendall统计量曲线(直线表示0.05显著性水平检验临界线，UF和UB为正、逆序列统计量)
Fig. 4 Mann-Kendall test of common factor series from 1 Jun to 15 Jul of every mode(horizontal line denotes critical value of 0.05 level; UF and UB are forward and reverse sequence statistics)
图 5 Ⅴ区和Ⅵ区统计t检验曲线(直线表示0.05显著性水平检验临界线)
Fig. 5 Running t-test curves of Region Ⅴ and Region Ⅵ (horizontal line denotes critical value of 0.05 level)
图 6 华北各分区夏季降水年际变化(柱状图为原始降水量标准化值，曲线为5年滑动平均)
Fig. 6 The inter-annual variation of summer precipitation over North China(histogram denotes standardization value of precipitation; curve denotes 5-year running average)
表 1 华北各分区降水主要发生区域和时间
Table 1 Occurrence time and area of precipitation in each partition of North China
分区 降水主要发生区域 降水主要发生时间 Ⅰ 河北中、南部平原区，河南北部、山东西北部 7月初至8月中旬 Ⅱ 河南大部，河南与山东苏皖四省交界处 7月初至8月中旬 Ⅲ 京津、河北东北部，辽宁西部，内蒙古东部偏南 6月底至8月中旬 Ⅳ 内蒙古中部，山西北部，河北西北部 7月初至8月上旬 Ⅴ 山西中南部 7月初至8月底，有间断 Ⅵ 山东大部 7月上旬至8月底 Ⅶ 苏皖北部 6月下旬至7月下旬 
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表 2 夏季华北各区多雨年、少雨年分布
Table 2 Wet years and dry years in each partition of North China during summer
分区 多雨年 少雨年 Ⅰ区 1990年，1995年，1996年 1983年，1986年，1997年，2002年 Ⅱ区 1982年，2000年，2003年，2005年 1985年，1986年，1997年，1999年 Ⅲ区 1985年，1994年，1995年 1989年，1999年，2000年 Ⅳ区 1988年，1994年，1995年，1996 1999年，2001年 Ⅴ区 1981年，1982年，1988年，1996年，2003年 1986年，1991年，1997年 Ⅵ区 1990年，1995年，1998年，2004年，2007年 1983年，1989年，1992年，1999年，2002年 Ⅶ区 1991年，2003年，2005年，2007年 1985年，1988年，1994年 注：定义降水量标准化值大于0.8为多雨年，小于-0.8为少雨年。
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