﻿ 西北地区降水特征分析

# 西北地区降水特征分析Analysis of Precipitation Characteristics in Northwest China

Abstract: In this paper, the monthly precipitation observation data of 111 observation stations in northwest China from 1966 to 2015 were collected from the monthly data of surface climate data in China. The results show that precipitation in northwest China is increasing from northwest to southeast. The annual precipitation in northwest China showed an obvious increase trend, with a linear trend of 0.463 mm/year. The m-k test results of precipitation sequence showed that there was no obvious abrupt change in northwest China, and the annual precipitation showed an increasing trend. The results of EOF analysis on the first eigenvector show that the overall precipitation in northwest China is inversely correlated with that in the east and west. After 1987, the precipitation in the east is less while that in the west is more.

1. 引言

2. 资料与方法

2.1. 资料

2.2. 方法

M-K法全称为Mann-Kendall法，是一种气候诊断与预测技术，应用Mann-Kendall检验法可以判断气候序列中是否存在气候突变，如果存在，可确定出突变发生的时间。M-K检验法也经常用于在气候变化影响下降水等频率趋势检测，根据曲线上升或者下降，再结合a置信水平，判断其增加或减少的趋势是否显著。这个方法是非参数方法，也被称作无分布检验方法，其优点是样本不需要遵循任何特定的分布，也不会受到某些异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量，计算相对简单，它是一种常用的突变检验方法。

EOF分析全称为经验正交函数分析方法，也被称为特征向量分析或者主成分分析。它利用多个变量之间的相互关系来构造新的变量，新的变量能够清楚简明地表达之前变量之间的关系。它是一种利用矩阵数据来分析其中结构特征的方法，优点是能在有限的区域内对不规则分布的站点进行分解，展开收敛快，很容易将变量场信息集中在几个模态上，有利于分析整个地区的时空变化特征。它的原理主要是利用包含p个变量的场在时间变化上进行分解。

3. 研究结果

3.1. 降水量空间分布

Figure 1. Distribution map of average annual precipitation in northwest China from 1981 to 2010 (unit: mm)

3.2. 降水距平分析

Figure 2. Annual precipitation anomaly and 5a moving average in northwest China

3.3. M-K检验

Figure3. M-K test in northwest area

Figure 4. The first and second modes of precipitation EOF in northwest China from 1966 to 2015 (unit: 10 - 3 mm) and their corresponding time series

4. 结论

1) 西北地区年和季节的平均降水量在空间上都呈现出从西北向东南递增的特征，夏季降水量约占全年的一半；整体降水量以及四季降水量也都呈现出增加趋势；甘肃、宁夏整年呈现弱的减少趋势，线性趋势在−0.2 mm/年左右，春夏呈减少趋势，线性趋势在−0.3 mm/年左右，秋冬呈弱的增加趋势；而新疆和青海有相对较强的增加趋势，线性趋势分别为0.836 mm/年和0.655 mm/年，四季都呈增加趋势，春夏两季增加较明显。

2) 降水序列的M-K检验的结果表明西北地区降水量整体呈增加趋势，没有明显突变发生，新疆、青海、甘肃同样没有明显突变发生，而宁夏在1967年前后和2014年前后降水量发生了小的突变，四个省(区)趋势变化与距平分析一致。

3) EOF分析结果表明第一特征向量反映了在空间上西北地区第一时段即1987年以前，呈现出东部降水偏多而西部降水偏少的现象，第二时段则相反，东部降水偏少而西部降水偏多，整体降水呈东西分布。

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