两套新型高分辨率再分析降水资料在湖南年季尺(3) - 湖南科技学院学报杂志社投稿

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两套新型高分辨率再分析降水资料在湖南年季尺(3)

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由以上分析可知，不同季节两套再分析降水资料的质量在湖南存在差异，CRA-40 资料在降水多的季节和降水少的季节偏差明显不同。CRA-40是否存在对干季降水的负偏差和对雨季降水的正偏差？图6给出CMFD、CRA-40资料的湖南全省多年逐月平均降水的相对偏差。从中看到，CMFD资料在所有月份均为正偏差，相对偏差值在降水多的3—8月份较小，相对偏差的绝对值为1.0%～3.5%，而在降水少的月份则较大，其中9月降水偏差最大，相对偏差为8.8%；CMFD资料的相对偏差大小与干季和雨季的关系并不明显。而CRA-40 资料在降水多的月份相对偏差为正，在降水少的月份相对偏差为负，这也正好回答了上述问题。

图6 CMFD、CRA-40资料的湖南全省逐月平均降水量相对偏差(1979—2018年)Fig.6 Relative deviation of monthly averaged precipitation for CMFD and CRA-40 in Hunan Province from 1979 to 2018.

2.3 降水量年际变化比较

图7给出湖南省1979—2018年CMFD、CRA-40资料的年降水量与其实况降水的逐年变化。从中看到，整体上，CMFD、CRA-40 资料与实况降水资料的变化趋势较为一致。实况降水资料的多项式曲线显示，年降水量变化表现为四个不同的阶段，1979—1984年和1999—2010 年呈减小趋势，1985—1998 年、2011—2018 年则为增大趋势。从CMFD、CRA-40 再分析降水资料与实况降水资料在不同阶段的平均降水量及气候倾向率看(表1)，CMFD各时段的平均降水量均较实况值高；CRA-40 在1985—1998 年的降水量较实况值偏低，其他时段较实况值偏高，CMFD降水资料的平均绝对偏差为54.7 mm，CRA-40 的为71.8 mm。不同时段降水倾向率表明，CMFD、CRA-40 资料在各时段的变化趋势均与实况一致，即1979—1984 年、1999—2010 年为减小趋势，而1985—1998 年、2011—2018 年为增加趋势，对比各时段气候倾向率可知，CMFD降水资料较CRA-40更接近实况。

图7 湖南省1979—2018年CMFD和CRA-40资料的年降水量与其实况的逐年变化(单位:mm)Fig.7 Changes of the annual precipitation(unit:mm)for CMFD,CRA-40 and OBS in Hunan Province from 1979 to 2018.

表1 不同时段CMFD、CRA-40再分析资料与实况(OBS)年平均降水量(P)及气候倾向率(Tc)Table 1 Annually averaged precipitation(P)and climate tendency rate(Tc)for CMFD,CRA-40 and OBS in the different periods.降水资料OBS CMFD CRA-40 1979—1984年P/mm 1385.6 1451.4 1459.7 Tc/[mm·(10 a)-1]- 1985—1998年P/mm 1401.3 1458.8 1349.3 Tc/[mm·(10 a)-1]276.3 268.2 149.1 1999—2010年P/mm 1397.3 1453.8 1435.9 Tc/[mm·(10 a)-1]- 2011—2018年P/mm 1411.8 1469.6 1475.5 Tc/[mm·(10 a)-1]358.6 347.7 485.1

以上分析表明，CRA-40 在1985—1998 年的降水量较实况值偏低，而在其他时段较实况值均偏高，这是否与CRA-40资料对旱涝年的表现不同有关？为进一步分析CRA-40 资料对湖南旱涝年降水量的适用性，通过计算1979—2018 年湖南省逐年降水距平，并参考周莉等(2019)的方法，将±1 个标准差作为划分旱涝年的标准，即若某一年的降水距平大于1 个降水距平标准差的值，则认定此年为涝年，若某一年的降水距平小于-1个降水距平标准差的值，则认定此年为旱年，并从1979—2018年湖南省年降水时间序列中挑选出6 个典型涝年(1994、1997、2002、2012、2015 年和2016 年)和6 个典型旱年(1979、1985、1986、2003、2009年和2011 年)，将典型旱涝年降水量与相应年份的实况降水量进行比较发现(图8)，无论是全省平均还是各站点空间分布(图略)，旱年，CRA-40 资料在个别年份降水大于实况值，其他年份又小于实况值(图8a)，涝年亦是如此(图8b)，无法看出CRA-40 资料与实况资料的偏差和旱涝年有何关系。

图8 湖南典型旱年(a)与涝年(b)的CRA-40再分析资料降水与实况降水(单位:mm)Fig.8 Precipitation(unit:mm)in(a)the typical drought years and(b)flood years for CRA-40 and OBS in Hunan.

为了描述上述两套再分析降水资料的年际变化在湖南省不同地区与实况的差异，图9 给出CMFD、CRA-40 资料与实况降水资料(即湖南省95 个站点1979—2018 年逐年年降水量)年际变化的相关系数的空间分布。从中看到，总体上，两套再分析资料在湘北和湘南地区与实况资料的相关性较好，相关系数普遍在0.75 以上；CMFD 降水资料与实况资料的相关系数在湘西地区略低，大多在0.50～0.70 之间，CRA-40降水资料与实况资料的相关系数在湘西—湘中偏南一带较低，为0.60～0.70；CMFD 降水资料与实况资料的相关系数在湘中地区和湘东北地区明显高于CRA-40降水资料。就全省平均而言，CMFD降水资料与实况资料的相关系数为0.86，CRA-40 降水资料与实况资料的相关系数为0.78。统计结果表明，CMFD降水资料有74%的站点与实况资料的相关系数在0.80以上，有22%的站点在0.90 以上(图9a)；而CRA-40 降水资料则有37%的站点与实况资料的相关系数大于0.80(图9b)。

文章来源：《湖南科技学院学报》网址: http://www.hnkjxyxb.cn/qikandaodu/2021/0708/740.html