贵阳地区夏季旱涝指数的EOF分析

彭科曼，周博扬，陈海凤，李扬，倪雷

摘要：本文利用贵阳地区8个国家级观测站1988年～2017年夏季（6～8月）逐月降水资料，采用经验正交函数分解（EOF）方法来分析贵阳地区夏季旱涝的时空分布特征。结果表明，全市范围内一致性偏旱或偏涝是贵阳地区夏季旱涝分布的最主要的形态，时间系数的极值出现的年份与贵阳地区发生旱涝的年份有着较好的对应关系。另外，在全市旱涝总趋势一致的基础上，仍具有南北区域旱涝趋势相反的变化趋势。

关键词：贵阳地区；旱涝指数；经验正交函数分解（EOF）

中图分类号： P426.616 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.16.056

旱涝是我国发生最频繁的自然灾害，常给我国的社会经济和人民的生命财产带来巨大的损失。目前，很多学者都对各地的旱涝进行了一定的研究，如：吴尚森等[1]从气候学的角度分析了华南前汛期旱涝的基本特征；孙力等[2]对中国东北地区的夏季旱涝情况进行了研究，并划分了旱涝等级；范可等[3]探讨了长江中下游夏季旱涝与南半球环流异常之间的关系。这些研究表明了人们对于旱涝的研究十分重视。

贵阳地区地形地貌复杂，受季风气候影响，旱涝灾害频繁。但目前人们对贵阳地区的旱涝特征研究还较少，因此本文通过分析贵阳地区夏季旱涝的时空分布特征，了解其发生分布的规律，对减少该地区由旱涝引起的灾害损失具有一定的现实意义。

1 资料与方法

1.1 资料

本文对贵阳地区8个国家级地面观测站1988～2017年夏季（6～8月）的逐月降水资料进行分析。

1.2 經验正交函数分解（EOF）方法

经验正交函数分解的原理是把包含p个空间点的气象要素场随时间变化进行分解。利用经验正交函数展开，就是把X分解成正交的空间函数F与正交的时间函数T的乘积，即：■。

根据正交性，F和T应满足以下条件：

当k=l时：■，当k≠l时：■

2 贵阳地区夏季旱涝指数的EOF分析

目前关于区域旱涝指数的定义与选取，学者已进行不少研究，由于谭桂容[4]定义的区域旱涝指数既可以反映旱涝的空间范围，又能够反映旱涝的强度，并且旱涝等级的划分标准较为客观，具有一定的普适性。因此本文采用谭桂容[4]定义的区域旱涝指数，来对贵阳地区的夏季旱涝指数进行计算，并用经验正交函数分解（EOF）方法来对贵阳地区1988～2017年的夏季旱涝指数进行分解。如果空间模态为正（负），时间系数大于1（小于-1），则该区域为涝；如果空间模态为负（正），时间系数大于1（小于-1），则该区域为旱；时间系数在正负1之间时，则该区域降水为正常。

2.1 空间分布特征

从图1中可以看出，第一特征向量（图a）的空间分布为一致的正值，表明全市旱涝趋势变化具有较好的一致性。中心位于西南部的清镇，由中心向东北，正值逐渐减小。第二特征向量（图b）各向量呈明显的南正北负，表明贵阳地区夏季旱涝除了具有全市一致性的特征以外，其南北两部分还具有相反的变化趋势，贵阳城区、乌当、花溪为正值，其余地区为负值。

2.2 时间分布特征

第一特征向量的方差贡献率为77.9%，该模态反映了贵阳地区夏季旱涝最主要的分布特征。第一空间模态均为正，对应的时间系数大于1的年份有1991年、1996年、1999年、2014年、2017年，说明这些年份中，贵阳地区均为夏涝年，其中1996年时间系数值最大，说明该年夏季最涝，这与实际情况是吻合的；时间系数小于-1的年份有1990年、1994年、2003年、2006年、2009年、2011年、2013年。说明这些年份中，贵阳地区均为夏旱年，其中2011年时间系数值最小，说明该年夏季最旱，这与实际情况也是符合的。

第二特征向量的方差贡献率为8.3%，空间模态分布中，贵阳城区、乌当、花溪为正值，其余地区为负值。对应时间系数大于1的年份有1994年、2014年、2016年，说明这些年份中，贵阳城区、乌当、花溪为夏涝年，其余地区为夏旱年；时间系数小于-1的年份有2002年、2007年、2015年、2017年，说明这些年份中，贵阳城区、乌当、花溪为夏旱年，其余地区为夏涝年。

3 结论

通过对贵阳地区夏季旱涝指数的EOF 分析表明，全市旱涝趋势变化具有一致性是最主要的分布形态，时间系数的极值出现的年份与贵阳地区发生旱涝的年份有着较好的对应关系。另外，在全市旱涝总趋势一致性的基础上，仍具有南北区域旱涝趋势相反的变化趋势。

参考文献

[1]吴尚森，梁建茵.华南前汛期旱涝时空分布特征[J].热带气象学报，1992（01）：87-92.

[2]孙力，安刚，丁立.中国东北地区夏季旱涝的分析研究[J].地理科学，2002，22（03）：311-316.

[3]范可.南半球环流异常与长江中下游夏季旱涝的关系[J]. 地球物理学报，2006，49（03）：672-679.

作者简介：彭科曼，本科学历，助理工程师，天气预报服务。