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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)

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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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