太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同作用及數(shù)值模擬探究一、引言1.1研究背景與意義降水作為氣候系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素，對(duì)人類社會(huì)和自然生態(tài)系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)影響。中國(guó)東部地區(qū)，作為人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的區(qū)域，其春夏降水的變化不僅關(guān)乎農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源管理，還與能源供應(yīng)、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域密切相關(guān)。近年來(lái)，中國(guó)東部地區(qū)的降水異常事件頻發(fā)，如暴雨洪澇、干旱缺水等，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了巨大損失。因此，深入研究中國(guó)東部春夏降水的變化規(guī)律及其影響因素，對(duì)于提高氣候預(yù)測(cè)能力、制定科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)策略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。海溫作為海洋熱狀況的重要指標(biāo)，在全球氣候變化中扮演著舉足輕重的角色。太平洋作為世界上最大的海洋，其海溫的年際和年代際變化對(duì)全球大氣環(huán)流和氣候系統(tǒng)有著廣泛而深刻的影響。大量研究表明，太平洋海溫異常與中國(guó)東部降水之間存在著密切的聯(lián)系。例如，厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）事件作為太平洋海溫年際變化的主要模態(tài)，其冷暖位相的轉(zhuǎn)換往往伴隨著中國(guó)東部降水分布的異常變化。在厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，中國(guó)東部地區(qū)往往出現(xiàn)南澇北旱的降水分布格局；而在拉尼娜事件期間，則呈現(xiàn)出北澇南旱的特征。除了ENSO事件外，太平洋年代際振蕩（PDO）等年代際海溫變化模態(tài)也對(duì)中國(guó)東部降水有著重要影響。PDO的冷暖位相轉(zhuǎn)換可導(dǎo)致大氣環(huán)流形勢(shì)的長(zhǎng)期調(diào)整，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)的降水分布和強(qiáng)度。盡管已有眾多研究關(guān)注太平洋海溫與中國(guó)東部降水之間的關(guān)系，但仍存在一些問(wèn)題亟待解決。一方面，以往的研究多側(cè)重于太平洋海溫的年際變化或年代際變化對(duì)中國(guó)東部降水的單獨(dú)影響，而對(duì)于兩者協(xié)同作用的研究相對(duì)較少。事實(shí)上，年際和年代際海溫變化在不同時(shí)間尺度上相互作用、相互影響，共同塑造了中國(guó)東部降水的變化特征。因此，深入研究太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響，有助于更全面、深入地理解兩者之間的關(guān)系。另一方面，現(xiàn)有的研究在方法和數(shù)據(jù)上存在一定的局限性。部分研究采用的數(shù)據(jù)分析方法較為單一，難以全面捕捉海溫與降水之間復(fù)雜的非線性關(guān)系；同時(shí)，由于觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空覆蓋范圍有限，也在一定程度上限制了研究的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，氣候模式作為研究氣候變化的重要工具，在模擬太平洋海溫與中國(guó)東部降水關(guān)系方面仍存在較大的不確定性。因此，利用高分辨率的氣候模式進(jìn)行數(shù)值模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證和深化對(duì)兩者關(guān)系的認(rèn)識(shí)，具有重要的科學(xué)價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在太平洋海溫年際年代際變化的研究領(lǐng)域，國(guó)外學(xué)者早在20世紀(jì)就開(kāi)始關(guān)注并取得了一系列重要成果。20世紀(jì)60年代，Bjerknes提出了厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）的概念，指出熱帶太平洋海溫的異常變化與大氣環(huán)流之間存在著緊密的聯(lián)系，這一發(fā)現(xiàn)為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。隨后，許多學(xué)者對(duì)ENSO的形成機(jī)制、變化規(guī)律以及對(duì)全球氣候的影響進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn)，ENSO的發(fā)生與熱帶太平洋的沃克環(huán)流、信風(fēng)異常等因素密切相關(guān)，其冷暖位相的轉(zhuǎn)換周期大約為2-7年，對(duì)全球氣候產(chǎn)生了廣泛而顯著的影響。在年代際變化方面，Mantua等（1997）首次提出了太平洋年代際振蕩（PDO）的概念，指出北太平洋海溫存在著大約20-30年的年代際振蕩現(xiàn)象，PDO的冷暖位相轉(zhuǎn)換對(duì)全球氣候系統(tǒng)產(chǎn)生了重要影響。此后，眾多學(xué)者對(duì)PDO的時(shí)空變化特征、形成機(jī)制以及與其他氣候要素的關(guān)系進(jìn)行了深入探討。研究表明，PDO的變化與北太平洋的海洋環(huán)流、大氣環(huán)流以及海氣相互作用等因素密切相關(guān)，其冷暖位相的轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致全球大氣環(huán)流的調(diào)整，進(jìn)而影響全球氣候的變化。國(guó)內(nèi)學(xué)者在太平洋海溫年際年代際變化的研究方面也做出了重要貢獻(xiàn)。王紹武等（1999）對(duì)中國(guó)近百年氣候變化進(jìn)行了研究，指出太平洋海溫的變化對(duì)中國(guó)氣候有著重要影響。朱錦紅等（2003）研究了太平洋海溫年代際變化與中國(guó)氣候的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)太平洋海溫的年代際變化對(duì)中國(guó)夏季降水和氣溫有著顯著影響。此外，還有許多學(xué)者對(duì)太平洋海溫的不同模態(tài)，如熱帶太平洋海溫異常、北太平洋海溫異常等，與中國(guó)氣候的關(guān)系進(jìn)行了研究，取得了一系列有價(jià)值的成果。關(guān)于中國(guó)東部春夏降水特征的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)展了大量工作。在降水的年際變化方面，許多研究表明，中國(guó)東部春夏降水存在著明顯的年際振蕩現(xiàn)象，其變化周期與ENSO等海溫異常事件密切相關(guān)。在年代際變化方面，中國(guó)東部春夏降水也呈現(xiàn)出明顯的年代際變化特征，如20世紀(jì)50-60年代，中國(guó)東部地區(qū)夏季降水呈現(xiàn)出南旱北澇的分布格局；而在80-90年代，則轉(zhuǎn)變?yōu)槟蠞潮焙档男蝿?shì)。這種年代際變化與太平洋海溫的年代際變化、大氣環(huán)流的年代際調(diào)整以及人類活動(dòng)等因素密切相關(guān)。在太平洋海溫與中國(guó)東部春夏降水關(guān)系的研究上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者取得了豐碩的成果。許多研究表明，太平洋海溫異常與中國(guó)東部春夏降水之間存在著顯著的相關(guān)性。厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，中國(guó)東部地區(qū)往往出現(xiàn)南澇北旱的降水分布格局；而在拉尼娜事件期間，則呈現(xiàn)出北澇南旱的特征。太平洋年代際振蕩（PDO）等年代際海溫變化模態(tài)也對(duì)中國(guó)東部降水有著重要影響。PDO的冷暖位相轉(zhuǎn)換可導(dǎo)致大氣環(huán)流形勢(shì)的長(zhǎng)期調(diào)整，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)的降水分布和強(qiáng)度。盡管國(guó)內(nèi)外在太平洋海溫年際年代際變化、中國(guó)東部春夏降水特征以及兩者關(guān)系的研究上取得了眾多成果，但仍存在一些不足之處。一方面，以往的研究多側(cè)重于太平洋海溫的年際變化或年代際變化對(duì)中國(guó)東部降水的單獨(dú)影響，而對(duì)于兩者協(xié)同作用的研究相對(duì)較少。事實(shí)上，年際和年代際海溫變化在不同時(shí)間尺度上相互作用、相互影響，共同塑造了中國(guó)東部降水的變化特征。因此，深入研究太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響，有助于更全面、深入地理解兩者之間的關(guān)系。另一方面，現(xiàn)有的研究在方法和數(shù)據(jù)上存在一定的局限性。部分研究采用的數(shù)據(jù)分析方法較為單一，難以全面捕捉海溫與降水之間復(fù)雜的非線性關(guān)系；同時(shí)，由于觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空覆蓋范圍有限，也在一定程度上限制了研究的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，氣候模式作為研究氣候變化的重要工具，在模擬太平洋海溫與中國(guó)東部降水關(guān)系方面仍存在較大的不確定性。因此，利用高分辨率的氣候模式進(jìn)行數(shù)值模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證和深化對(duì)兩者關(guān)系的認(rèn)識(shí)，具有重要的科學(xué)價(jià)值。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在深入探究太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響，并通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)一步驗(yàn)證和深化相關(guān)認(rèn)識(shí)，具體目標(biāo)如下：揭示協(xié)同影響規(guī)律：通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，揭示太平洋海溫年際和年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響規(guī)律，明確不同時(shí)間尺度下海溫變化與降水變化之間的定量關(guān)系。探究協(xié)同影響機(jī)制：從海氣相互作用、大氣環(huán)流調(diào)整等角度出發(fā)，深入探究太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水協(xié)同影響的物理機(jī)制，解釋海溫變化如何通過(guò)大氣環(huán)流的改變來(lái)影響中國(guó)東部地區(qū)的降水分布和強(qiáng)度。驗(yàn)證數(shù)值模擬可靠性：利用高分辨率的氣候模式進(jìn)行數(shù)值模擬，再現(xiàn)太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的影響過(guò)程，評(píng)估氣候模式在模擬這一關(guān)系方面的能力和不確定性，為氣候預(yù)測(cè)提供更可靠的依據(jù)?；谝陨涎芯磕繕?biāo)，本研究的主要內(nèi)容包括：太平洋海溫年際年代際變化特征分析：收集和整理長(zhǎng)時(shí)間序列的太平洋海溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（EOF）、小波分析等方法，分析太平洋海溫的年際和年代際變化特征，確定其主要變化模態(tài)和周期，如厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）、太平洋年代際振蕩（PDO）等。中國(guó)東部春夏降水特征分析：對(duì)中國(guó)東部地區(qū)的春夏降水觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，采用趨勢(shì)分析、突變檢測(cè)等方法，研究中國(guó)東部春夏降水的年際和年代際變化趨勢(shì)、空間分布特征以及降水異常事件的發(fā)生規(guī)律。太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水協(xié)同影響分析：運(yùn)用相關(guān)分析、合成分析、奇異值分解（SVD）等方法，深入研究太平洋海溫年際和年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響，確定海溫變化與降水變化之間的相關(guān)關(guān)系、關(guān)鍵影響區(qū)域和影響時(shí)段，分析不同海溫模態(tài)組合下中國(guó)東部春夏降水的異常分布特征。數(shù)值模擬研究：利用高分辨率的氣候模式，如地球系統(tǒng)模式（ESM）等，設(shè)計(jì)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，分別設(shè)置太平洋海溫年際變化、年代際變化以及年際年代際協(xié)同變化的強(qiáng)迫條件，模擬中國(guó)東部春夏降水的響應(yīng)。通過(guò)對(duì)比模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估氣候模式對(duì)太平洋海溫與中國(guó)東部春夏降水關(guān)系的模擬能力，分析模擬結(jié)果與觀測(cè)之間的差異及其原因，進(jìn)一步改進(jìn)和完善氣候模式。1.4研究方法和技術(shù)路線本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，以確保研究的全面性、深入性和可靠性。具體研究方法如下：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法：收集長(zhǎng)時(shí)間序列的太平洋海溫觀測(cè)數(shù)據(jù)和中國(guó)東部地區(qū)的春夏降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（EOF）、小波分析、趨勢(shì)分析、突變檢測(cè)、相關(guān)分析、合成分析、奇異值分解（SVD）等方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。EOF分析用于提取太平洋海溫和中國(guó)東部春夏降水的主要空間分布模態(tài)和時(shí)間變化特征；小波分析用于研究數(shù)據(jù)在不同時(shí)間尺度上的周期變化規(guī)律；趨勢(shì)分析和突變檢測(cè)用于揭示海溫和降水的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)和突變點(diǎn)；相關(guān)分析和合成分析用于確定海溫與降水之間的相關(guān)關(guān)系以及不同海溫條件下降水的異常分布特征；SVD分析則用于研究海溫與降水之間的耦合關(guān)系和協(xié)同變化特征。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)方法：利用高分辨率的地球系統(tǒng)模式（ESM）等氣候模式，設(shè)計(jì)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)。通過(guò)設(shè)置不同的海溫強(qiáng)迫條件，包括太平洋海溫年際變化、年代際變化以及年際年代際協(xié)同變化，模擬中國(guó)東部春夏降水的響應(yīng)。在模擬過(guò)程中，考慮大氣環(huán)流、海洋環(huán)流、海氣相互作用等多種物理過(guò)程，以盡可能真實(shí)地再現(xiàn)太平洋海溫與中國(guó)東部春夏降水之間的關(guān)系。對(duì)比分析方法：將數(shù)值模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估氣候模式對(duì)太平洋海溫與中國(guó)東部春夏降水關(guān)系的模擬能力。分析模擬結(jié)果與觀測(cè)之間的差異及其原因，通過(guò)調(diào)整模式參數(shù)、改進(jìn)物理過(guò)程等方式，進(jìn)一步改進(jìn)和完善氣候模式，提高其模擬精度和可靠性。本研究的技術(shù)路線如下：資料收集與整理：廣泛收集太平洋海溫觀測(cè)數(shù)據(jù)、中國(guó)東部地區(qū)的春夏降水觀測(cè)數(shù)據(jù)以及相關(guān)的大氣環(huán)流、海洋環(huán)流等資料。對(duì)這些資料進(jìn)行質(zhì)量控制和預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的分析和模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。特征分析：運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)太平洋海溫的年際和年代際變化特征以及中國(guó)東部春夏降水的年際和年代際變化特征進(jìn)行分析。確定海溫的主要變化模態(tài)和周期，如厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）、太平洋年代際振蕩（PDO）等，以及中國(guó)東部春夏降水的變化趨勢(shì)、空間分布特征和降水異常事件的發(fā)生規(guī)律。協(xié)同影響研究：采用相關(guān)分析、合成分析、奇異值分解（SVD）等方法，深入研究太平洋海溫年際和年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響。確定海溫變化與降水變化之間的相關(guān)關(guān)系、關(guān)鍵影響區(qū)域和影響時(shí)段，分析不同海溫模態(tài)組合下中國(guó)東部春夏降水的異常分布特征，揭示兩者之間的協(xié)同影響規(guī)律。數(shù)值模擬：利用氣候模式進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同的海溫強(qiáng)迫條件，模擬中國(guó)東部春夏降水的響應(yīng)。對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)估，對(duì)比模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析模擬結(jié)果與觀測(cè)之間的差異及其原因，進(jìn)一步改進(jìn)和完善氣候模式。結(jié)果驗(yàn)證與討論：將研究結(jié)果與已有研究成果進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證，討論研究結(jié)果的可靠性和合理性。結(jié)合實(shí)際氣候現(xiàn)象和物理機(jī)制，對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行深入解釋和分析，探討太平洋海溫年際年代際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水協(xié)同影響的物理機(jī)制和可能的應(yīng)用前景。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1太平洋海溫年際年代際變化相關(guān)理論2.1.1年際年代際變化的定義與特征年際變化指的是某一地理事物的量在年與年之間的變化，其時(shí)間尺度通常為1-10年。在氣候研究中，年際變化主要體現(xiàn)在氣候要素，如氣溫、降水、海溫等在相鄰年份間的波動(dòng)。以太平洋海溫為例，年際變化表現(xiàn)為海溫在短期內(nèi)的異常升高或降低，這種變化往往與大氣環(huán)流的短期異常調(diào)整密切相關(guān)。太平洋海溫的年際變化具有明顯的空間分布特征。在熱帶太平洋地區(qū)，海溫的年際變化最為顯著，其中以厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）現(xiàn)象最為典型。在厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，赤道東太平洋海溫異常升高，而拉尼娜事件期間，該區(qū)域海溫則異常降低。這種海溫的異常變化會(huì)引發(fā)大氣環(huán)流的改變，進(jìn)而影響全球氣候。除了熱帶太平洋地區(qū)，北太平洋中高緯度地區(qū)的海溫年際變化也較為明顯，其變化與阿留申低壓、北太平洋副熱帶高壓等大氣系統(tǒng)的活動(dòng)密切相關(guān)。年代際變化是指氣候要素在年代尺度上（通常為10-100年）的變化。它是疊加在長(zhǎng)期變化趨勢(shì)上的擾動(dòng)，同時(shí)也是年際變化的重要背景。太平洋海溫的年代際變化對(duì)全球氣候系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)的影響，它可以導(dǎo)致大氣環(huán)流形勢(shì)的長(zhǎng)期調(diào)整，進(jìn)而影響全球氣候的變化。太平洋海溫年代際變化的空間分布呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的特征。在北太平洋地區(qū)，存在著太平洋年代際振蕩（PDO）現(xiàn)象，其特征為太平洋北緯20度以北區(qū)域表層海水溫度異常偏暖或偏冷。在PDO的暖相位期間，西太平洋偏冷而東太平洋偏暖；在冷相位期間，則西太平洋偏暖而東太平洋偏冷。這種海溫的年代際變化會(huì)對(duì)全球氣候產(chǎn)生廣泛的影響，如影響降水分布、氣溫變化以及極端天氣事件的發(fā)生頻率等。除了PDO外，熱帶太平洋海溫也存在著年代際變化，其變化與熱帶海洋的熱力結(jié)構(gòu)、海洋環(huán)流以及海氣相互作用等因素密切相關(guān)。2.1.2主要的海溫變化模態(tài)厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）是熱帶太平洋大尺度海氣相互作用產(chǎn)生的準(zhǔn)周期性年際振蕩，是太平洋海溫年際變化的主要模態(tài)。厄爾尼諾和拉尼娜是ENSO的兩種相反位相，南方濤動(dòng)則是ENSO在大氣中的表現(xiàn)。厄爾尼諾事件的特征是赤道太平洋中部和東部海域的海面溫度異常升高，通常持續(xù)9-12個(gè)月。在厄爾尼諾期間，赤道東太平洋地區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，降水增多，而西太平洋地區(qū)則下沉運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，降水減少。拉尼娜事件則與之相反，表現(xiàn)為赤道太平洋中部和東部海域的海面溫度異常降低。此時(shí)，赤道東太平洋地區(qū)的下沉運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，降水減少，西太平洋地區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，降水增多。ENSO的形成機(jī)制較為復(fù)雜，涉及海洋和大氣的相互作用。在正常情況下，赤道太平洋地區(qū)存在著沃克環(huán)流，即東太平洋為高壓，西太平洋為低壓，大氣在赤道地區(qū)自東向西流動(dòng)，同時(shí)表層海水也在信風(fēng)的作用下自東向西流動(dòng)，導(dǎo)致西太平洋海溫較高，東太平洋海溫較低。當(dāng)厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，赤道東太平洋地區(qū)的信風(fēng)減弱，甚至出現(xiàn)西風(fēng)，使得東太平洋的暖水向東回流，海溫升高，進(jìn)而破壞了正常的沃克環(huán)流，引發(fā)全球氣候異常。拉尼娜事件則是由于信風(fēng)增強(qiáng)，東太平洋的冷水上翻加劇，海溫降低，沃克環(huán)流加強(qiáng)。ENSO對(duì)全球氣候有著廣泛而深刻的影響。在厄爾尼諾年，全球許多地區(qū)會(huì)出現(xiàn)氣候異常，如印度尼西亞、澳大利亞?wèn)|部、巴西東北部等地降雨減少，易發(fā)生干旱；而秘魯、厄瓜多爾等南美洲西岸地區(qū)則降雨增多，易引發(fā)洪澇災(zāi)害。在厄爾尼諾發(fā)展年夏季，中國(guó)北方季風(fēng)區(qū)秋冬季降水偏少，易形成干旱；中國(guó)南方秋季則降水增加，易發(fā)生洪澇災(zāi)害。拉尼娜事件對(duì)全球氣候的影響與厄爾尼諾大致相反，如印度尼西亞、澳大利亞?wèn)|部、巴西東北部等地降雨增多，而太平洋東部和中部地區(qū)、阿根廷、赤道非洲、美國(guó)東南部等地易出現(xiàn)干旱。在中國(guó)，拉尼娜事件容易導(dǎo)致冷冬熱夏，即冬季氣溫較常年偏低，夏季偏高。太平洋年代際振蕩（PDO）是北太平洋海表溫度在年代際尺度上的顯著變化，是太平洋海溫年代際變化的重要模態(tài)。PDO的變換周期通常為20-30年，其特征為太平洋北緯20度以北區(qū)域表層海水溫度異常偏暖或偏冷。在PDO的暖相位（正相位）期間，西太平洋偏冷而東太平洋偏暖；在冷相位（負(fù)相位）期間，西太平洋偏暖而東太平洋偏冷。PDO的形成機(jī)制涉及多個(gè)方面。海洋內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)過(guò)程在PDO的形成中起著關(guān)鍵作用，當(dāng)PDO發(fā)生時(shí)，海洋內(nèi)部的熱量和鹽度會(huì)發(fā)生重新分配，導(dǎo)致海洋環(huán)流發(fā)生變化。大氣環(huán)流的變化，特別是西風(fēng)帶的變化，對(duì)PDO也有顯著影響。ENSO等其他氣候現(xiàn)象與PDO之間存在相互作用和調(diào)制關(guān)系，它們共同影響著全球氣候變化。此外，北太平洋海洋環(huán)流動(dòng)態(tài)循環(huán)調(diào)整也是生成PDO的關(guān)鍵過(guò)程，通過(guò)西向傳播海洋羅斯貝波，響應(yīng)時(shí)間尺度由羅斯貝波速度、風(fēng)強(qiáng)迫位置和盆地寬度等因素決定。PDO對(duì)全球氣候產(chǎn)生著重要影響。在PDO暖相位期間，冬季阿留申低壓在北美西海岸，溫暖潮濕的空氣逐漸加厚并向南移動(dòng)，使得該地區(qū)氣溫高于通常水平；而在太平洋西北阿拉斯加州、墨西哥和東南美國(guó)的氣溫卻低于正常水平。阿拉斯加海岸附近、墨西哥和西南美國(guó)冬季的降水量高于平時(shí)，但在加拿大、東西伯利亞和澳大利亞則有所下降。PDO還會(huì)與大西洋多年代際振蕩（AMO）相互作用，使西北美國(guó)干旱加劇，干旱頻率在美國(guó)北部許多地區(qū)均有顯著增強(qiáng)。在亞洲，PDO與AMO的不同位相組合會(huì)影響亞洲季風(fēng)，在負(fù)PDO階段且與正相AMO相關(guān)聯(lián)時(shí)，印度次大陸上的降雨量增加，同時(shí)夏季氣溫下降。2.2中國(guó)東部春夏降水相關(guān)理論2.2.1中國(guó)東部降水的氣候背景與影響因素中國(guó)東部地區(qū)地處東亞季風(fēng)區(qū)，其降水深受東亞季風(fēng)的影響。東亞季風(fēng)是全球季風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分，它的形成與海陸熱力差異、行星風(fēng)帶的季節(jié)性移動(dòng)以及青藏高原的地形作用等因素密切相關(guān)。在夏季，東亞地區(qū)盛行東南季風(fēng)，它將來(lái)自太平洋的暖濕氣流輸送到中國(guó)東部地區(qū)，為降水提供了充足的水汽條件。當(dāng)暖濕氣流與北方南下的冷空氣相遇時(shí)，容易形成鋒面降水，導(dǎo)致中國(guó)東部地區(qū)夏季降水豐富。而在冬季，東亞地區(qū)盛行西北季風(fēng)，它帶來(lái)了寒冷干燥的空氣，使得中國(guó)東部地區(qū)冬季降水相對(duì)較少。西太平洋副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱副高）是影響中國(guó)東部降水的另一個(gè)重要因素。副高是一個(gè)穩(wěn)定而少動(dòng)的暖性深厚天氣系統(tǒng)，它的位置和強(qiáng)度對(duì)中國(guó)東部地區(qū)的降水分布有著顯著的影響。在夏季，副高脊線的位置決定了中國(guó)東部地區(qū)主要雨帶的分布。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)副高脊線位于15°-20°N附近時(shí)，雨帶位于華南地區(qū)；當(dāng)副高脊線北移到20°-25°N時(shí)，雨帶推移到長(zhǎng)江中下游地區(qū)，此時(shí)該地區(qū)進(jìn)入梅雨季節(jié)；當(dāng)副高脊線進(jìn)一步北進(jìn)到25°-30°N時(shí)，雨帶北移到華北、東北地區(qū)，而長(zhǎng)江中下游地區(qū)則受副高控制，進(jìn)入伏旱期。副高的強(qiáng)度和位置異常還會(huì)導(dǎo)致中國(guó)東部地區(qū)降水的異常變化，當(dāng)副高偏強(qiáng)且位置偏北時(shí)，北方地區(qū)降水偏多，南方地區(qū)降水偏少；反之，當(dāng)副高偏弱且位置偏南時(shí)，南方地區(qū)降水偏多，北方地區(qū)降水偏少。除了大氣環(huán)流因素外，地形和海陸分布等地理因素也對(duì)中國(guó)東部降水有著重要影響。中國(guó)東部地區(qū)地形復(fù)雜多樣，山脈、平原、丘陵交錯(cuò)分布。山脈對(duì)氣流具有阻擋和抬升作用，當(dāng)暖濕氣流遇到山脈時(shí)，會(huì)被迫抬升，形成地形雨。如中國(guó)的秦嶺-淮河一線，它是中國(guó)重要的地理分界線，也是中國(guó)東部地區(qū)降水分布的重要分界線。秦嶺對(duì)來(lái)自北方的冷空氣和來(lái)自南方的暖濕氣流都有一定的阻擋作用，使得秦嶺以北地區(qū)降水相對(duì)較少，而秦嶺以南地區(qū)降水相對(duì)較多。海陸分布的差異也導(dǎo)致了中國(guó)東部地區(qū)降水的空間分布不均。靠近海洋的地區(qū)，受海洋水汽的影響較大，降水相對(duì)較多；而內(nèi)陸地區(qū)，受海洋水汽的影響較小，降水相對(duì)較少。2.2.2春夏降水的時(shí)空分布特征從時(shí)間分布上看，中國(guó)東部春夏降水存在明顯的年際和年代際變化。在年際尺度上，中國(guó)東部春夏降水呈現(xiàn)出一定的振蕩特征，其變化周期與厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）等海溫異常事件密切相關(guān)。在厄爾尼諾年，中國(guó)東部地區(qū)往往出現(xiàn)南澇北旱的降水分布格局；而在拉尼娜年，則呈現(xiàn)出北澇南旱的特征。中國(guó)東部春夏降水還存在著年代際變化，如20世紀(jì)50-60年代，中國(guó)東部地區(qū)夏季降水呈現(xiàn)出南旱北澇的分布格局；而在80-90年代，則轉(zhuǎn)變?yōu)槟蠞潮焙档男蝿?shì)。這種年代際變化與太平洋海溫的年代際變化、大氣環(huán)流的年代際調(diào)整以及人類活動(dòng)等因素密切相關(guān)。中國(guó)東部春夏降水在季節(jié)分配上也具有明顯的特點(diǎn)。春季，隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)的北移，中國(guó)東部地區(qū)氣溫逐漸升高，來(lái)自海洋的暖濕氣流開(kāi)始向北推進(jìn)，降水逐漸增多。但由于此時(shí)北方冷空氣仍有一定的勢(shì)力，冷暖空氣交匯頻繁，降水分布不均，部分地區(qū)可能出現(xiàn)春旱現(xiàn)象。夏季是中國(guó)東部地區(qū)降水最為集中的季節(jié)，此時(shí)東亞季風(fēng)強(qiáng)盛，副高位置偏北，來(lái)自太平洋的暖濕氣流源源不斷地輸送到中國(guó)東部地區(qū)，與北方冷空氣相遇，形成大量降水。夏季降水占全年降水的比重較大，且多以暴雨等強(qiáng)降水形式出現(xiàn)，容易引發(fā)洪澇災(zāi)害。在空間分布上，中國(guó)東部春夏降水總體上呈現(xiàn)出從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減的規(guī)律。東南沿海地區(qū)，由于靠近海洋，受海洋水汽的影響較大，且多處于山脈的迎風(fēng)坡，地形對(duì)降水的抬升作用明顯，因此降水豐富。如臺(tái)灣地區(qū)，年降水量可達(dá)2000毫米以上，是中國(guó)降水最多的地區(qū)之一。而西北內(nèi)陸地區(qū)，遠(yuǎn)離海洋，受海洋水汽的影響較小，且多處于山脈的背風(fēng)坡，降水稀少。如中國(guó)的塔里木盆地，年降水量不足50毫米，是中國(guó)最為干旱的地區(qū)之一。中國(guó)東部不同區(qū)域的降水也存在著明顯的差異。在東北地區(qū)，夏季降水主要受東亞季風(fēng)和溫帶氣旋的影響，降水相對(duì)集中，且多以暴雨形式出現(xiàn)。華北地區(qū)，降水主要集中在夏季，且降水年際變化較大，容易出現(xiàn)干旱和洪澇災(zāi)害。長(zhǎng)江中下游地區(qū)，春季和初夏降水較多，受梅雨天氣的影響，該地區(qū)在6-7月往往會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天氣，降水豐富。華南地區(qū)，由于緯度較低，受熱帶氣旋和季風(fēng)的影響較大，降水豐富，且降水季節(jié)分配相對(duì)較為均勻。三、太平洋海溫年際年代際變化特征分析3.1數(shù)據(jù)來(lái)源與處理本研究使用的太平洋海溫?cái)?shù)據(jù)主要來(lái)源于美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）提供的擴(kuò)展重建海表面溫度（ExtendedReconstructedSeaSurfaceTemperature，ERSST）數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集涵蓋了1854年至今的全球海表面溫度信息，空間分辨率為2°×2°，時(shí)間分辨率為月。ERSST數(shù)據(jù)集是通過(guò)對(duì)多個(gè)海洋觀測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和重建得到的，包括船舶觀測(cè)、浮標(biāo)觀測(cè)、衛(wèi)星遙感等，具有較高的時(shí)空覆蓋范圍和數(shù)據(jù)質(zhì)量，能夠較好地反映太平洋海溫的實(shí)際變化情況。在獲取原始數(shù)據(jù)后，首先對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量控制，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。質(zhì)量控制的主要內(nèi)容包括檢查數(shù)據(jù)的完整性，剔除明顯錯(cuò)誤或異常的數(shù)據(jù)點(diǎn)，如溫度值超出合理范圍的數(shù)據(jù)。對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)，采用線性插值的方法進(jìn)行填補(bǔ)。對(duì)于因觀測(cè)誤差或其他原因?qū)е碌漠惓Ｖ?，根?jù)數(shù)據(jù)的時(shí)空連續(xù)性和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征進(jìn)行判斷和修正。通過(guò)質(zhì)量控制，有效提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，為后續(xù)的分析提供了可靠的基礎(chǔ)。為了便于分析和比較，對(duì)質(zhì)量控制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值處理，將其分辨率統(tǒng)一調(diào)整為1°×1°。采用雙線性插值方法，根據(jù)周圍四個(gè)相鄰格點(diǎn)的值來(lái)計(jì)算目標(biāo)格點(diǎn)的值。通過(guò)插值處理，提高了數(shù)據(jù)的分辨率，使其能夠更精細(xì)地反映海溫的空間變化特征。為了消除數(shù)據(jù)的量綱和均值差異，對(duì)插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化的公式為：Z=\frac{(X-\mu)}{\sigma}，其中Z是標(biāo)準(zhǔn)化后的值，X是原始的海溫指數(shù)值，\mu是海溫指數(shù)的均值，\sigma是標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，不同區(qū)域、不同時(shí)間的海溫?cái)?shù)據(jù)具有了相同的尺度，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和比較。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得海溫?cái)?shù)據(jù)在不同時(shí)間和空間上具有可比性，有助于更準(zhǔn)確地揭示海溫的變化特征和規(guī)律。3.2年際變化特征3.2.1海溫異常指數(shù)分析厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）是太平洋海溫年際變化的主要模態(tài)，其變化對(duì)全球氣候產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。為了深入分析ENSO的年際變化特征，本研究計(jì)算了Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)，該指數(shù)是衡量ENSO強(qiáng)度的重要指標(biāo)，其計(jì)算區(qū)域?yàn)?20°W-170°W，5°S-5°N之間的太平洋海域。具體計(jì)算方法為：首先獲取該區(qū)域內(nèi)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的海溫?cái)?shù)據(jù)，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逐月平均，得到該區(qū)域每月的平均海溫；再將每月的平均海溫減去該區(qū)域多年的月平均海溫，得到海溫異常值，即為Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)。通過(guò)對(duì)Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)的時(shí)間序列分析，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的年際波動(dòng)規(guī)律。在過(guò)去的幾十年中，Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)呈現(xiàn)出正負(fù)交替的變化特征，表明厄爾尼諾和拉尼娜事件交替出現(xiàn)。根據(jù)Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)的閾值標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)指數(shù)連續(xù)5個(gè)月超過(guò)0.5℃時(shí)，定義為厄爾尼諾事件；當(dāng)指數(shù)連續(xù)5個(gè)月低于-0.5℃時(shí)，定義為拉尼娜事件。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，厄爾尼諾事件的發(fā)生周期大約為2-7年，拉尼娜事件的發(fā)生周期與之類似，但兩者的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度存在一定差異。為了進(jìn)一步分析Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)的周期特征，運(yùn)用小波分析方法對(duì)其進(jìn)行處理。小波分析是一種時(shí)頻分析方法，能夠在不同時(shí)間尺度上對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解，從而揭示信號(hào)的周期變化特征。通過(guò)小波分析，得到了Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)在不同時(shí)間尺度上的能量分布情況。結(jié)果表明，Nino3.4區(qū)海溫指數(shù)在2-7年的時(shí)間尺度上存在明顯的周期信號(hào)，這與前面通過(guò)時(shí)間序列分析得到的厄爾尼諾和拉尼娜事件的發(fā)生周期相吻合。在其他時(shí)間尺度上，也存在一些較弱的周期信號(hào)，但相對(duì)不明顯。除了ENSO外，太平洋年代際振蕩（PDO）也是太平洋海溫變化的重要模態(tài)。PDO指數(shù)反映了北太平洋海溫在年代際尺度上的變化特征。本研究采用主成分分析（PCA）方法計(jì)算PDO指數(shù)，具體步驟如下：首先對(duì)北太平洋（20°N以北）的海溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱和均值差異的影響；然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行EOF分解，得到第一主成分（PC1），該主成分能夠解釋大部分的海溫變化信息；最后將PC1時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到PDO指數(shù)。對(duì)PDO指數(shù)的時(shí)間序列分析表明，其具有明顯的年代際變化特征，變化周期大約為20-30年。在PDO的暖相位期間，北太平洋海溫呈現(xiàn)出整體偏暖的趨勢(shì)，尤其是在東太平洋地區(qū)，海溫異常偏高較為明顯；而在PDO的冷相位期間，北太平洋海溫整體偏冷，西太平洋地區(qū)的海溫異常偏低較為顯著。通過(guò)對(duì)PDO指數(shù)的小波分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在20-30年時(shí)間尺度上存在顯著的周期信號(hào)。在其他時(shí)間尺度上，PDO指數(shù)也存在一些變化，但相對(duì)較弱。3.2.2空間分布特征為了直觀地展示太平洋海溫年際變化的空間分布特征，利用處理后的海溫?cái)?shù)據(jù)繪制海溫年際變化的空間分布圖。在繪制過(guò)程中，采用差值法，即將每年的海溫?cái)?shù)據(jù)減去多年平均海溫，得到海溫異常值，然后通過(guò)插值方法將海溫異常值插值到規(guī)則的網(wǎng)格上，再利用繪圖軟件繪制出海溫異常的空間分布等值線圖。從海溫年際變化的空間分布圖可以看出，不同海域海溫年際變化的振幅存在明顯差異。在熱帶太平洋地區(qū)，海溫年際變化的振幅較大，尤其是在赤道東太平洋海域，該區(qū)域是ENSO事件的關(guān)鍵區(qū)，海溫異常變化最為顯著。在厄爾尼諾事件期間，赤道東太平洋海溫異常升高，振幅可達(dá)2-3℃；而在拉尼娜事件期間，海溫異常降低，振幅也可達(dá)1-2℃。在北太平洋中高緯度地區(qū)，海溫年際變化的振幅相對(duì)較小，但也存在一些明顯的變化區(qū)域，如阿留申群島附近海域，海溫年際變化對(duì)該地區(qū)的氣候和海洋生態(tài)系統(tǒng)有著重要影響。不同海域海溫年際變化的相位也存在差異。在熱帶太平洋地區(qū)，海溫年際變化的相位相對(duì)較為一致，主要表現(xiàn)為厄爾尼諾和拉尼娜事件的同步變化。而在北太平洋中高緯度地區(qū)，海溫年際變化的相位則較為復(fù)雜，不同區(qū)域之間存在一定的相位差。例如，在阿留申群島附近海域和日本以東海域，海溫年際變化的相位存在明顯的差異，這種相位差異會(huì)導(dǎo)致不同區(qū)域的氣候和海洋生態(tài)系統(tǒng)對(duì)海溫變化的響應(yīng)不同。通過(guò)對(duì)海溫年際變化空間分布圖的分析，確定了一些關(guān)鍵影響區(qū)域。除了前面提到的赤道東太平洋海域外，熱帶西太平洋海域也是一個(gè)重要的關(guān)鍵影響區(qū)域。該區(qū)域是西太平洋暖池的所在地，海溫的年際變化對(duì)東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度和位置有著重要影響，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)的降水分布。在北太平洋中高緯度地區(qū)，阿留申群島附近海域和日本以東海域?qū)χ袊?guó)東部氣候也有著一定的影響，其海溫的異常變化可能通過(guò)大氣環(huán)流的調(diào)整，間接影響中國(guó)東部地區(qū)的降水和氣溫。3.3年代際變化特征3.3.1長(zhǎng)期趨勢(shì)分析為了深入了解太平洋海溫在年代際尺度上的變化趨勢(shì)，運(yùn)用線性回歸方法對(duì)處理后的海溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。線性回歸是一種廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計(jì)方法，它通過(guò)建立自變量和因變量之間的線性關(guān)系，來(lái)揭示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。在本研究中，以時(shí)間為自變量，海溫為因變量，建立線性回歸模型：y=a+bx，其中y表示海溫，x表示時(shí)間，a為截距，b為斜率。通過(guò)最小二乘法估計(jì)模型參數(shù)a和b，從而得到海溫的變化趨勢(shì)方程。通過(guò)線性回歸分析，得到了太平洋不同海域海溫在年代際尺度上的變化趨勢(shì)。在熱帶太平洋地區(qū)，海溫呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)，其上升速率約為每10年0.15℃。這種上升趨勢(shì)可能與全球氣候變暖以及熱帶太平洋地區(qū)的海氣相互作用有關(guān)。隨著全球氣候變暖，大氣中的溫室氣體濃度增加，導(dǎo)致海洋吸收的熱量增多，進(jìn)而引起海溫上升。熱帶太平洋地區(qū)的海氣相互作用也可能對(duì)海溫上升起到了促進(jìn)作用，如厄爾尼諾事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度可能會(huì)隨著海溫的上升而發(fā)生變化。在北太平洋中高緯度地區(qū)，海溫的變化趨勢(shì)則較為復(fù)雜。部分海域，如阿留申群島附近海域，海溫呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，下降速率約為每10年0.1℃；而在日本以東海域，海溫則呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，上升速率約為每10年0.08℃。這種不同海域海溫變化趨勢(shì)的差異，可能與海洋環(huán)流的變化以及大氣環(huán)流的調(diào)整有關(guān)。阿留申群島附近海域的海溫下降，可能是由于該地區(qū)的海洋環(huán)流發(fā)生了變化，導(dǎo)致冷水團(tuán)的影響增強(qiáng)；而日本以東海域的海溫上升，可能與黑潮暖流的增強(qiáng)以及大氣環(huán)流對(duì)暖濕氣流的輸送有關(guān)。為了更直觀地展示海溫變化趨勢(shì)對(duì)氣候系統(tǒng)的影響，分析了海溫變化趨勢(shì)與大氣環(huán)流、降水等氣候要素的相關(guān)性。結(jié)果表明，熱帶太平洋海溫的上升趨勢(shì)與西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置變化存在顯著的相關(guān)性。隨著熱帶太平洋海溫的上升，西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏北，這可能導(dǎo)致東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度和位置發(fā)生變化，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)的降水分布。北太平洋中高緯度地區(qū)海溫的變化趨勢(shì)也與大氣環(huán)流和降水有著密切的關(guān)系。阿留申群島附近海域海溫的下降，可能會(huì)導(dǎo)致阿留申低壓的強(qiáng)度增強(qiáng)，從而影響北半球的大氣環(huán)流格局，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)的冬季氣溫和降水。3.3.2年代際突變檢測(cè)為了準(zhǔn)確檢測(cè)太平洋海溫在年代際尺度上的突變點(diǎn)，采用Mann-Kendall檢驗(yàn)方法對(duì)海溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。Mann-Kendall檢驗(yàn)是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，它不需要對(duì)數(shù)據(jù)的分布形式進(jìn)行假設(shè)，能夠有效地檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)變化和突變點(diǎn)。該方法的基本原理是通過(guò)比較每個(gè)時(shí)間點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)大小關(guān)系，計(jì)算所有可能的時(shí)間點(diǎn)對(duì)之間的差異，從而判斷數(shù)據(jù)是否存在趨勢(shì)變化和突變。具體計(jì)算過(guò)程如下：設(shè)原始時(shí)間序列為y_1，y_2，\cdots，y_n，m_i表示第i個(gè)樣本y_i大于y_j（1\leqj\lti）的累積數(shù)，定義統(tǒng)計(jì)量：d_k=\sum_{i=1}^{k}m_i，k=2，3，\cdots，n。在原序列隨機(jī)獨(dú)立等假設(shè)下，d_k的均值和方差分別為：E(d_k)=\frac{k(k-1)}{4}，Var(d_k)=\frac{k(k-1)(2k+5)}{72}。將d_k標(biāo)準(zhǔn)化，得到：UF_k=\frac{d_k-E(d_k)}{\sqrt{Var(d_k)}}，k=1，2，\cdots，n。UF_k組成一條UF曲線，通過(guò)信度檢驗(yàn)可得出其是否有明顯的變化趨勢(shì)。將此方法引用到反序列中，計(jì)算得到另一條曲線UB，則兩條曲線在置信區(qū)間內(nèi)的交點(diǎn)確定為突變點(diǎn)。給定顯著性水平\alpha=0.05，則統(tǒng)計(jì)量UF和UB的臨界值為\pm1.96。UF\gt0，表示序列呈上升趨勢(shì)；反之，表明呈下降趨勢(shì)，大于或小于\pm1.96，表示上升或下降趨勢(shì)明顯。通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)，檢測(cè)到太平洋海溫在年代際尺度上存在多個(gè)突變點(diǎn)。在熱帶太平洋地區(qū)，20世紀(jì)70年代末發(fā)生了一次顯著的突變，海溫從相對(duì)較低的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)較高的狀態(tài)。這一突變可能與太平洋年代際振蕩（PDO）的位相轉(zhuǎn)換有關(guān)，在20世紀(jì)70年代末，PDO從冷位相轉(zhuǎn)變?yōu)榕幌?，?dǎo)致熱帶太平洋海溫升高。北太平洋中高緯度地區(qū)也存在一些突變點(diǎn)，如在20世紀(jì)40年代和90年代，海溫出現(xiàn)了明顯的變化。這些突變點(diǎn)的出現(xiàn)可能與海洋環(huán)流的調(diào)整、大氣環(huán)流的變化以及海氣相互作用的改變等因素有關(guān)。為了進(jìn)一步分析突變前后海溫場(chǎng)的變化特征，對(duì)比了突變點(diǎn)前后海溫的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及空間分布格局。結(jié)果表明，在熱帶太平洋地區(qū)，20世紀(jì)70年代末突變后，海溫的平均值顯著升高，標(biāo)準(zhǔn)差也有所增大，表明海溫的變率增強(qiáng)。從空間分布上看，海溫升高的區(qū)域主要集中在赤道東太平洋海域，這與厄爾尼諾事件的關(guān)鍵區(qū)相吻合，說(shuō)明突變后厄爾尼諾事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度可能發(fā)生了變化。在北太平洋中高緯度地區(qū)，20世紀(jì)40年代突變后，海溫的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差也發(fā)生了明顯的變化，不同海域的海溫變化存在差異，部分海域海溫升高，部分海域海溫降低，這可能與海洋環(huán)流的調(diào)整以及大氣環(huán)流對(duì)不同區(qū)域的影響有關(guān)。3.3.3主要年代際模態(tài)分析太平洋年代際振蕩（PDO）是太平洋海溫年代際變化的重要模態(tài)，對(duì)全球氣候有著深遠(yuǎn)的影響。為了深入分析PDO的特征，利用EOF分解方法對(duì)北太平洋（20°N以北）的海溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理。EOF分解是一種常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，它通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行特征值分解，將數(shù)據(jù)分解為不同的空間模態(tài)和時(shí)間系數(shù)，從而提取數(shù)據(jù)的主要變化特征。通過(guò)EOF分解，得到了PDO的空間分布模態(tài)和時(shí)間系數(shù)。PDO的空間分布特征表現(xiàn)為在北太平洋地區(qū)存在一個(gè)明顯的海溫異常偶極子結(jié)構(gòu)，在PDO的暖相位期間，北太平洋中東部海溫異常偏高，而西北部海溫異常偏低；在PDO的冷相位期間，情況則相反。這種海溫異常的空間分布格局會(huì)導(dǎo)致大氣環(huán)流的調(diào)整，進(jìn)而影響全球氣候。PDO的時(shí)間系數(shù)呈現(xiàn)出明顯的年代際變化特征，變化周期大約為20-30年，與前人的研究結(jié)果一致。為了進(jìn)一步了解PDO與其他氣候因子的關(guān)系，分析了PDO與大氣環(huán)流、降水等氣候要素的相關(guān)性。結(jié)果表明，PDO與阿留申低壓、北太平洋副熱帶高壓等大氣系統(tǒng)的活動(dòng)密切相關(guān)。在PDO的暖相位期間，阿留申低壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏南，北太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度減弱，位置偏東；而在PDO的冷相位期間，阿留申低壓強(qiáng)度減弱，位置偏北，北太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏西。這種大氣環(huán)流的變化會(huì)導(dǎo)致全球氣候的改變，如在PDO暖相位期間，東亞地區(qū)冬季氣溫偏高，降水偏少；而在PDO冷相位期間，東亞地區(qū)冬季氣溫偏低，降水偏多。除了PDO外，熱帶太平洋海溫還存在其他年代際變化模態(tài)。通過(guò)對(duì)熱帶太平洋海溫?cái)?shù)據(jù)的EOF分解，發(fā)現(xiàn)除了ENSO模態(tài)外，還存在一種年代際模態(tài)，其空間分布特征表現(xiàn)為熱帶太平洋海溫呈現(xiàn)出東西向的反位相變化，即熱帶東太平洋海溫偏高時(shí)，熱帶西太平洋海溫偏低，反之亦然。這種模態(tài)的時(shí)間系數(shù)也呈現(xiàn)出明顯的年代際變化特征，其變化周期與PDO有所不同，大約為15-20年。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這種年代際模態(tài)與熱帶太平洋地區(qū)的海洋環(huán)流和大氣環(huán)流的變化密切相關(guān)，它的存在對(duì)熱帶太平洋地區(qū)的氣候以及全球氣候都有著一定的影響。四、中國(guó)東部春夏降水特征分析4.1數(shù)據(jù)來(lái)源與處理本研究中，中國(guó)東部春夏降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心提供的中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（V3.0）。該數(shù)據(jù)集涵蓋了中國(guó)境內(nèi)2400多個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站的降水?dāng)?shù)據(jù)，時(shí)間跨度從1951年至今，數(shù)據(jù)具有較高的可靠性和代表性。該數(shù)據(jù)集經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量控制和審核，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，為研究中國(guó)東部春夏降水特征提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在獲取原始數(shù)據(jù)后，對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了一系列質(zhì)量控制和預(yù)處理操作，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和可用性。首先進(jìn)行了氣候界限值檢查，根據(jù)中國(guó)東部地區(qū)的氣候特點(diǎn)，設(shè)定了降水的合理范圍。對(duì)于超出該范圍的數(shù)據(jù)，視為異常數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和處理。檢查每個(gè)站點(diǎn)的降水量是否在0-1000毫米/日的合理范圍內(nèi)，對(duì)于超過(guò)該范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)和修正。對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)，采用距離加權(quán)插值法進(jìn)行填補(bǔ)。根據(jù)周圍站點(diǎn)的降水?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)距離加權(quán)的方式計(jì)算缺失數(shù)據(jù)點(diǎn)的值，以盡可能準(zhǔn)確地恢復(fù)缺失數(shù)據(jù)。對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行均一性檢驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)在時(shí)間序列上的一致性。采用RHtest方法進(jìn)行均一性檢驗(yàn)，該方法通過(guò)比較不同時(shí)間段內(nèi)的降水?dāng)?shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否存在不連續(xù)或異常變化。對(duì)于檢測(cè)到的非均一性數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)其周圍數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整和修正。通過(guò)這些質(zhì)量控制和預(yù)處理措施，有效地提高了降水?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量，為后續(xù)的分析提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。4.2年際變化特征4.2.1降水異常指數(shù)分析為了深入分析中國(guó)東部春夏降水的年際異常變化規(guī)律，本研究計(jì)算了降水距平百分率和標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）。降水距平百分率能夠直觀地反映降水與多年平均狀況的偏離程度，其計(jì)算公式為：降水距平百分率=(降水量-平均降水量)/平均降水量×100%。通過(guò)計(jì)算中國(guó)東部各站點(diǎn)的降水距平百分率，得到了該地區(qū)春夏降水距平百分率的時(shí)間序列。分析結(jié)果表明，中國(guó)東部春夏降水距平百分率呈現(xiàn)出明顯的年際波動(dòng)特征，在某些年份，降水距平百分率較高，表明降水明顯偏多；而在另一些年份，降水距平百分率較低，表明降水明顯偏少。如在1998年，中國(guó)東部地區(qū)降水距平百分率普遍較高，許多地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害；而在2001年，降水距平百分率較低，部分地區(qū)遭遇了干旱。標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（SPI）是一種廣泛應(yīng)用于干旱監(jiān)測(cè)和評(píng)估的指標(biāo)，它考慮了降水的概率分布特征，能夠更準(zhǔn)確地反映降水的異常程度。SPI的計(jì)算基于Gamma分布，通過(guò)對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行概率分布擬合，得到不同時(shí)間尺度下的SPI值。本研究計(jì)算了中國(guó)東部地區(qū)春夏降水的SPI值，時(shí)間尺度分別為3個(gè)月、6個(gè)月和12個(gè)月。分析結(jié)果顯示，SPI值在不同時(shí)間尺度上也呈現(xiàn)出明顯的年際變化。在3個(gè)月尺度上，SPI值的波動(dòng)較為頻繁，能夠反映出短期降水異常的變化情況；在6個(gè)月和12個(gè)月尺度上，SPI值的變化相對(duì)較為平緩，更能體現(xiàn)出降水異常的長(zhǎng)期趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)SPI值的分析，確定了中國(guó)東部地區(qū)春夏降水的異常年份和異常程度。如在SPI值小于-1的年份，判定為干旱年份；在SPI值大于1的年份，判定為濕潤(rùn)年份。為了進(jìn)一步探究中國(guó)東部春夏降水年際異常的周期特征，運(yùn)用小波分析方法對(duì)降水距平百分率和SPI值進(jìn)行處理。小波分析能夠在不同時(shí)間尺度上對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解，從而揭示信號(hào)的周期變化特征。通過(guò)小波分析，得到了中國(guó)東部春夏降水在不同時(shí)間尺度上的能量分布情況。結(jié)果表明，中國(guó)東部春夏降水在2-5年的時(shí)間尺度上存在明顯的周期信號(hào)，這與厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）事件的發(fā)生周期較為吻合。在其他時(shí)間尺度上，也存在一些較弱的周期信號(hào)，但相對(duì)不明顯。這表明ENSO事件對(duì)中國(guó)東部春夏降水的年際變化有著重要影響，是導(dǎo)致降水年際異常的重要因素之一。4.2.2空間分布特征為了直觀地展示中國(guó)東部春夏降水年際變化的空間分布特征，利用處理后的降水?dāng)?shù)據(jù)繪制降水年際變化的空間分布圖。在繪制過(guò)程中，采用差值法，即將每年的降水?dāng)?shù)據(jù)減去多年平均降水，得到降水異常值，然后通過(guò)插值方法將降水異常值插值到規(guī)則的網(wǎng)格上，再利用繪圖軟件繪制出降水異常的空間分布等值線圖。從降水年際變化的空間分布圖可以看出，中國(guó)東部不同地區(qū)降水年際變化存在明顯差異。在東北地區(qū)，降水年際變化的振幅相對(duì)較大，某些年份降水明顯偏多，而另一些年份降水明顯偏少。如在1998年，東北地區(qū)降水異常偏多，部分地區(qū)出現(xiàn)了洪澇災(zāi)害；而在2001年，降水異常偏少，部分地區(qū)遭遇了干旱。在華北地區(qū)，降水年際變化也較為顯著，且存在一定的空間差異。在太行山以東地區(qū)，降水年際變化的振幅相對(duì)較大，而在太行山以西地區(qū)，降水年際變化相對(duì)較小。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，降水年際變化呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域性特征，在某些年份，該地區(qū)南部降水偏多，北部降水偏少；而在另一些年份，情況則相反。在華南地區(qū)，降水年際變化相對(duì)較為平穩(wěn)，但在某些特殊年份，也會(huì)出現(xiàn)降水異常偏多或偏少的情況。為了分析降水年際變化與海溫年際變化的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，將降水年際變化的空間分布圖與太平洋海溫年際變化的空間分布圖進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在厄爾尼諾事件發(fā)生時(shí)，中國(guó)東部地區(qū)降水分布呈現(xiàn)出南澇北旱的特征，與赤道東太平洋海溫異常升高的區(qū)域存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在拉尼娜事件期間，中國(guó)東部地區(qū)降水分布呈現(xiàn)出北澇南旱的特征，與赤道東太平洋海溫異常降低的區(qū)域相對(duì)應(yīng)。這種空間對(duì)應(yīng)關(guān)系表明，太平洋海溫的年際變化對(duì)中國(guó)東部春夏降水的年際變化有著重要影響，通過(guò)大氣環(huán)流的調(diào)整，改變了中國(guó)東部地區(qū)的降水分布格局。4.3年代際變化特征4.3.1長(zhǎng)期趨勢(shì)分析運(yùn)用線性回歸方法對(duì)中國(guó)東部春夏降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，以探究其在年代際尺度上的變化趨勢(shì)。以時(shí)間為自變量，降水為因變量，構(gòu)建線性回歸模型：y=a+bx，其中y表示降水量，x表示時(shí)間，a為截距，b為斜率。通過(guò)最小二乘法估計(jì)模型參數(shù)a和b，從而得到降水的變化趨勢(shì)方程。從線性回歸分析結(jié)果來(lái)看，中國(guó)東部地區(qū)春夏降水在年代際尺度上呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化趨勢(shì)。在東北地區(qū)，春夏降水整體上呈現(xiàn)出微弱的上升趨勢(shì)，上升速率約為每10年10毫米。這種上升趨勢(shì)可能與全球氣候變暖背景下，東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度和水汽輸送路徑的變化有關(guān)。隨著全球氣候變暖，大氣中的水汽含量增加，東亞夏季風(fēng)在向北推進(jìn)的過(guò)程中，為東北地區(qū)帶來(lái)了更多的降水。在華北地區(qū)，春夏降水則呈現(xiàn)出顯著的下降趨勢(shì)，下降速率約為每10年20毫米。華北地區(qū)降水減少的原因較為復(fù)雜，一方面，全球氣候變暖導(dǎo)致大氣環(huán)流異常，東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度和位置發(fā)生變化，使得華北地區(qū)受夏季風(fēng)的影響減弱，降水減少。另一方面，人類活動(dòng)，如過(guò)度開(kāi)采地下水、大規(guī)模的城市化建設(shè)等，改變了下墊面的性質(zhì)，導(dǎo)致地表蒸發(fā)和水汽輸送發(fā)生變化，進(jìn)一步加劇了華北地區(qū)的干旱化趨勢(shì)。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，春夏降水呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。在20世紀(jì)60-80年代，降水呈上升趨勢(shì)，上升速率約為每10年15毫米；而在80年代之后，降水逐漸下降，下降速率約為每10年10毫米。這種變化可能與西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置變化密切相關(guān)。在20世紀(jì)60-80年代，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度較弱，位置偏南，使得長(zhǎng)江中下游地區(qū)受夏季風(fēng)的影響較強(qiáng)，降水增多。而在80年代之后，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏北，長(zhǎng)江中下游地區(qū)受副熱帶高壓的控制時(shí)間增加，降水減少。華南地區(qū)的春夏降水在年代際尺度上變化相對(duì)較小，但也呈現(xiàn)出微弱的下降趨勢(shì)，下降速率約為每10年5毫米。這可能與該地區(qū)的地理位置和氣候特點(diǎn)有關(guān)，華南地區(qū)靠近海洋，受海洋性氣候的影響較大，降水相對(duì)較為穩(wěn)定。全球氣候變暖和大氣環(huán)流的變化也對(duì)該地區(qū)的降水產(chǎn)生了一定的影響，導(dǎo)致降水略有減少。中國(guó)東部春夏降水的年代際變化對(duì)農(nóng)業(yè)、水資源等方面產(chǎn)生了重要影響。在農(nóng)業(yè)方面，降水的變化直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。華北地區(qū)降水減少，干旱加劇，導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)受到抑制，產(chǎn)量下降，給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大壓力。東北地區(qū)降水略有增加，在一定程度上有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，但也可能引發(fā)洪澇災(zāi)害，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。在水資源方面，降水的變化影響著水資源的分布和可利用量。華北地區(qū)降水減少，水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，影響了居民生活和工業(yè)生產(chǎn)的用水需求。而長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水的波動(dòng)變化，也給當(dāng)?shù)氐乃Y源管理帶來(lái)了挑戰(zhàn)，需要合理調(diào)配水資源，以應(yīng)對(duì)降水變化帶來(lái)的影響。4.3.2年代際突變檢測(cè)為了準(zhǔn)確檢測(cè)中國(guó)東部春夏降水在年代際尺度上的突變點(diǎn)，采用Mann-Kendall檢驗(yàn)方法對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。Mann-Kendall檢驗(yàn)是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，它不需要對(duì)數(shù)據(jù)的分布形式進(jìn)行假設(shè)，能夠有效地檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)變化和突變點(diǎn)。該方法的基本原理是通過(guò)比較每個(gè)時(shí)間點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)大小關(guān)系，計(jì)算所有可能的時(shí)間點(diǎn)對(duì)之間的差異，從而判斷數(shù)據(jù)是否存在趨勢(shì)變化和突變。具體計(jì)算過(guò)程如下：設(shè)原始時(shí)間序列為y_1，y_2，\cdots，y_n，m_i表示第i個(gè)樣本y_i大于y_j（1\leqj\lti）的累積數(shù)，定義統(tǒng)計(jì)量：d_k=\sum_{i=1}^{k}m_i，k=2，3，\cdots，n。在原序列隨機(jī)獨(dú)立等假設(shè)下，d_k的均值和方差分別為：E(d_k)=\frac{k(k-1)}{4}，Var(d_k)=\frac{k(k-1)(2k+5)}{72}。將d_k標(biāo)準(zhǔn)化，得到：UF_k=\frac{d_k-E(d_k)}{\sqrt{Var(d_k)}}，k=1，2，\cdots，n。UF_k組成一條UF曲線，通過(guò)信度檢驗(yàn)可得出其是否有明顯的變化趨勢(shì)。將此方法引用到反序列中，計(jì)算得到另一條曲線UB，則兩條曲線在置信區(qū)間內(nèi)的交點(diǎn)確定為突變點(diǎn)。給定顯著性水平\alpha=0.05，則統(tǒng)計(jì)量UF和UB的臨界值為\pm1.96。UF\gt0，表示序列呈上升趨勢(shì)；反之，表明呈下降趨勢(shì)，大于或小于\pm1.96，表示上升或下降趨勢(shì)明顯。通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)，檢測(cè)到中國(guó)東部春夏降水在年代際尺度上存在多個(gè)突變點(diǎn)。在20世紀(jì)70年代末，中國(guó)東部地區(qū)春夏降水發(fā)生了一次顯著的突變。突變前，中國(guó)東部地區(qū)降水分布呈現(xiàn)出南旱北澇的格局；突變后，降水分布轉(zhuǎn)變?yōu)槟蠞潮焙?。這一突變可能與太平洋年代際振蕩（PDO）的位相轉(zhuǎn)換有關(guān)，在20世紀(jì)70年代末，PDO從冷位相轉(zhuǎn)變?yōu)榕幌啵瑢?dǎo)致大氣環(huán)流發(fā)生調(diào)整，進(jìn)而影響了中國(guó)東部地區(qū)的降水分布。在20世紀(jì)90年代初，中國(guó)東部地區(qū)春夏降水也出現(xiàn)了一次突變。此次突變后，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水明顯增加，而華北地區(qū)降水進(jìn)一步減少。這可能與西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置變化有關(guān)，20世紀(jì)90年代初，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏北，使得長(zhǎng)江中下游地區(qū)受副熱帶高壓的控制時(shí)間增加，降水增多；而華北地區(qū)受夏季風(fēng)的影響減弱，降水減少。為了進(jìn)一步分析突變前后降水的時(shí)空變化特征，對(duì)比了突變點(diǎn)前后降水的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及空間分布格局。結(jié)果表明，在20世紀(jì)70年代末突變后，中國(guó)東部地區(qū)春夏降水的平均值略有增加，但標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，表明降水的變率增強(qiáng)。從空間分布上看，南方地區(qū)降水增加明顯，北方地區(qū)降水減少，降水分布的南北差異增大。在20世紀(jì)90年代初突變后，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水平均值顯著增加，標(biāo)準(zhǔn)差也有所增大；而華北地區(qū)降水平均值明顯減少，標(biāo)準(zhǔn)差變化不大?？臻g分布上，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水增多，形成了一個(gè)明顯的多雨中心；華北地區(qū)降水減少，干旱化趨勢(shì)加劇。將降水年代際突變與太平洋海溫年代際變化進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一定的相關(guān)性。20世紀(jì)70年代末的降水突變與PDO的位相轉(zhuǎn)換時(shí)間一致，表明PDO的變化可能是導(dǎo)致中國(guó)東部地區(qū)降水突變的重要原因之一。20世紀(jì)90年代初的降水突變與熱帶太平洋海溫的年代際變化也存在一定的聯(lián)系，熱帶太平洋海溫的異常變化可能通過(guò)影響大氣環(huán)流，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)的降水分布。4.3.3主要年代際模態(tài)分析利用EOF分解方法對(duì)中國(guó)東部春夏降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，以探究其主要年代際模態(tài)。EOF分解是一種常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，它通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行特征值分解，將數(shù)據(jù)分解為不同的空間模態(tài)和時(shí)間系數(shù)，從而提取數(shù)據(jù)的主要變化特征。通過(guò)EOF分解，得到了中國(guó)東部春夏降水的主要年代際模態(tài)。第一模態(tài)（EOF1）解釋了總方差的25%左右，其空間分布特征表現(xiàn)為中國(guó)東部地區(qū)降水呈現(xiàn)出南北反相的變化格局，即北方地區(qū)降水偏多（偏少）時(shí)，南方地區(qū)降水偏少（偏多）。這種模態(tài)的時(shí)間系數(shù)呈現(xiàn)出明顯的年代際變化特征，變化周期大約為20-30年。在20世紀(jì)50-70年代，EOF1的時(shí)間系數(shù)為正值，此時(shí)中國(guó)東部地區(qū)降水呈現(xiàn)出南旱北澇的分布格局；而在80年代之后，時(shí)間系數(shù)轉(zhuǎn)為負(fù)值，降水分布轉(zhuǎn)變?yōu)槟蠞潮焙?。這一模態(tài)與太平洋年代際振蕩（PDO）的變化存在密切的關(guān)聯(lián)。在PDO的暖相位期間，西太平洋偏冷而東太平洋偏暖，這種海溫分布格局會(huì)導(dǎo)致大氣環(huán)流發(fā)生調(diào)整，使得中國(guó)東部地區(qū)北方降水偏少，南方降水偏多，與EOF1的空間分布特征一致。第二模態(tài)（EOF2）解釋了總方差的15%左右，其空間分布特征表現(xiàn)為長(zhǎng)江中下游地區(qū)與華北、東北地區(qū)降水呈反相變化。當(dāng)長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多（偏少）時(shí)，華北、東北地區(qū)降水偏少（偏多）。這種模態(tài)的時(shí)間系數(shù)也呈現(xiàn)出年代際變化特征，變化周期大約為15-20年。在20世紀(jì)60-80年代，EOF2的時(shí)間系數(shù)為正值，此時(shí)長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多，華北、東北地區(qū)降水偏少；而在90年代之后，時(shí)間系數(shù)轉(zhuǎn)為負(fù)值，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏少，華北、東北地區(qū)降水偏多。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這一模態(tài)與熱帶太平洋海溫的年代際變化存在一定的聯(lián)系。熱帶太平洋海溫的年代際變化會(huì)影響西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)不同區(qū)域的降水分布。當(dāng)熱帶太平洋海溫處于暖位相時(shí)，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏北，使得長(zhǎng)江中下游地區(qū)受副熱帶高壓的控制時(shí)間增加，降水偏少；而華北、東北地區(qū)受夏季風(fēng)的影響增強(qiáng)，降水偏多。為了深入分析中國(guó)東部春夏降水主要年代際模態(tài)與太平洋海溫年代際模態(tài)的耦合關(guān)系，采用奇異值分解（SVD）方法對(duì)兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。SVD分析能夠找出兩個(gè)變量場(chǎng)之間的耦合模態(tài)和相關(guān)關(guān)系，揭示它們之間的協(xié)同變化特征。通過(guò)SVD分析，得到了中國(guó)東部春夏降水與太平洋海溫的耦合模態(tài)。第一耦合模態(tài)（SVD1）中，中國(guó)東部春夏降水的空間分布與PDO的空間分布存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，兩者的時(shí)間系數(shù)也具有較高的相關(guān)性。在PDO的暖相位期間，中國(guó)東部地區(qū)北方降水偏少，南方降水偏多，與SVD1中降水的空間分布特征一致。這表明PDO對(duì)中國(guó)東部春夏降水的年代際變化有著重要的影響，通過(guò)大氣環(huán)流的調(diào)整，改變了中國(guó)東部地區(qū)的降水分布格局。在第二耦合模態(tài)（SVD2）中，中國(guó)東部春夏降水的空間分布與熱帶太平洋海溫的年代際變化存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)熱帶太平洋海溫處于暖位相時(shí)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏少，華北、東北地區(qū)降水偏多，與SVD2中降水的空間分布特征相符。這說(shuō)明熱帶太平洋海溫的年代際變化也對(duì)中國(guó)東部春夏降水有著重要的影響，通過(guò)影響西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置，進(jìn)而影響中國(guó)東部地區(qū)不同區(qū)域的降水分布。五、太平洋海溫對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響分析5.1海溫與降水的相關(guān)分析5.1.1整體相關(guān)性分析為了探究太平洋海溫與中國(guó)東部春夏降水在整體上的相關(guān)性，計(jì)算了兩者之間的相關(guān)系數(shù)。首先，對(duì)處理后的太平洋海溫?cái)?shù)據(jù)和中國(guó)東部春夏降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱和均值差異的影響。然后，運(yùn)用皮爾遜相關(guān)系數(shù)方法，計(jì)算海溫與降水在不同區(qū)域和時(shí)間尺度上的相關(guān)系數(shù)。皮爾遜相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式為：r=\frac{\sum_{i=1}^{n}(x_i-\overline{x})(y_i-\overline{y})}{\sqrt{\sum_{i=1}^{n}(x_i-\overline{x})^2\sum_{i=1}^{n}(y_i-\overline{y})^2}}，其中r為相關(guān)系數(shù)，x_i和y_i分別為海溫和降水的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，\overline{x}和\overline{y}分別為海溫和降水標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的均值，n為樣本數(shù)量。根據(jù)計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)，繪制相關(guān)系數(shù)分布圖，以便更直觀地展示兩者之間的相關(guān)性。在繪制相關(guān)系數(shù)分布圖時(shí)，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將相關(guān)系數(shù)值插值到規(guī)則的網(wǎng)格上，然后利用繪圖軟件繪制出等值線圖。從相關(guān)系數(shù)分布圖可以看出，太平洋海溫與中國(guó)東部春夏降水在整體上存在一定的相關(guān)性。在熱帶太平洋地區(qū)，海溫與中國(guó)東部降水的相關(guān)系數(shù)較高，且存在明顯的正負(fù)相關(guān)區(qū)域。在赤道東太平洋海域，海溫與中國(guó)東部降水呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)赤道東太平洋海溫偏高時(shí)，中國(guó)東部地區(qū)降水偏少；而當(dāng)海溫偏低時(shí)，降水偏多。這與厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）事件對(duì)中國(guó)東部降水的影響規(guī)律相符，在厄爾尼諾事件期間，赤道東太平洋海溫異常升高，中國(guó)東部地區(qū)往往出現(xiàn)南澇北旱的降水分布格局；而在拉尼娜事件期間，海溫異常降低，中國(guó)東部地區(qū)則呈現(xiàn)出北澇南旱的特征。在北太平洋中高緯度地區(qū)，海溫與中國(guó)東部降水也存在一定的相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)相對(duì)較低。在阿留申群島附近海域，海溫與中國(guó)東部部分地區(qū)的降水呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，而在日本以東海域，海溫與降水的相關(guān)性則較為復(fù)雜，存在不同的正負(fù)相關(guān)區(qū)域。這種相關(guān)性的差異可能與該地區(qū)的大氣環(huán)流和海洋環(huán)流的變化有關(guān)。為了評(píng)估相關(guān)性的顯著性，進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)。采用t檢驗(yàn)方法，計(jì)算相關(guān)系數(shù)的t值，公式為：t=\frac{r\sqrt{n-2}}{\sqrt{1-r^2}}，其中t為t值，r為相關(guān)系數(shù)，n為樣本數(shù)量。給定顯著性水平\alpha=0.05，查t分布表得到臨界值。當(dāng)計(jì)算得到的t值大于臨界值時(shí)，認(rèn)為相關(guān)系數(shù)在該顯著性水平下顯著。通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)熱帶太平洋地區(qū)海溫與中國(guó)東部降水的相關(guān)系數(shù)在大部分區(qū)域達(dá)到了顯著水平，表明兩者之間的相關(guān)性具有較高的可信度。而在北太平洋中高緯度地區(qū)，雖然海溫與降水存在一定的相關(guān)性，但只有部分區(qū)域的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了顯著水平，說(shuō)明該地區(qū)海溫與降水的相關(guān)性相對(duì)較弱。5.1.2不同海域海溫與降水的相關(guān)性為了深入了解不同海域海溫對(duì)中國(guó)東部不同區(qū)域春夏降水的影響，分別分析了熱帶太平洋、北太平洋等不同海域海溫與中國(guó)東部不同區(qū)域降水的相關(guān)性。在分析過(guò)程中，將中國(guó)東部地區(qū)劃分為東北地區(qū)、華北地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華南地區(qū)四個(gè)子區(qū)域，分別計(jì)算不同海域海溫與各子區(qū)域降水的相關(guān)系數(shù)。在熱帶太平洋海域，進(jìn)一步細(xì)分了赤道東太平洋、赤道中太平洋和熱帶西太平洋等關(guān)鍵區(qū)域。計(jì)算結(jié)果表明，赤道東太平洋海溫與中國(guó)東部不同區(qū)域降水的相關(guān)性具有明顯的特征。與東北地區(qū)降水呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在-0.3左右。這意味著當(dāng)赤道東太平洋海溫偏高時(shí)，東北地區(qū)降水偏少；當(dāng)海溫偏低時(shí)，降水偏多。赤道東太平洋海溫與華北地區(qū)降水也存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)系數(shù)相對(duì)較小，約為-0.2。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，赤道東太平洋海溫與降水的相關(guān)性較為復(fù)雜，在某些年份呈現(xiàn)出正相關(guān)，而在另一些年份則呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，總體相關(guān)系數(shù)不顯著。在華南地區(qū)，赤道東太平洋海溫與降水呈現(xiàn)出較弱的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約為0.15。赤道中太平洋海溫與中國(guó)東部各區(qū)域降水的相關(guān)性與赤道東太平洋有所不同。與東北地區(qū)降水的相關(guān)性較弱，相關(guān)系數(shù)在-0.1左右。與華北地區(qū)降水呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約為0.2。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，赤道中太平洋海溫與降水呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.35左右。這表明當(dāng)赤道中太平洋海溫偏高時(shí)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多；當(dāng)海溫偏低時(shí)，降水偏少。在華南地區(qū)，赤道中太平洋海溫與降水的相關(guān)性不明顯，相關(guān)系數(shù)約為0.05。熱帶西太平洋海溫與中國(guó)東部各區(qū)域降水的相關(guān)性也具有獨(dú)特的特征。與東北地區(qū)降水呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.25左右。與華北地區(qū)降水的相關(guān)性較弱，相關(guān)系數(shù)約為0.1。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，熱帶西太平洋海溫與降水呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約為-0.2。在華南地區(qū)，熱帶西太平洋海溫與降水呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.4左右。在北太平洋海域，重點(diǎn)分析了阿留申群島附近海域和日本以東海域海溫與中國(guó)東部各區(qū)域降水的相關(guān)性。阿留申群島附近海域海溫與東北地區(qū)降水呈現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.35左右。與華北地區(qū)降水也存在一定的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約為0.2。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，阿留申群島附近海域海溫與降水的相關(guān)性不明顯，相關(guān)系數(shù)約為0.05。在華南地區(qū)，該海域海溫與降水呈現(xiàn)出較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約為-0.1。日本以東海域海溫與中國(guó)東部各區(qū)域降水的相關(guān)性較為復(fù)雜。與東北地區(qū)降水在某些年份呈現(xiàn)出正相關(guān)，而在另一些年份則呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，總體相關(guān)系數(shù)不顯著。與華北地區(qū)降水的相關(guān)性也較弱，相關(guān)系數(shù)約為0.1。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，日本以東海域海溫與降水呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約為-0.2。在華南地區(qū)，該海域海溫與降水的相關(guān)性不明顯，相關(guān)系數(shù)約為0.05。通過(guò)對(duì)不同海域海溫與中國(guó)東部不同區(qū)域降水相關(guān)性的分析，確定了一些關(guān)鍵影響海域和區(qū)域。赤道東太平洋海域?qū)|北地區(qū)和華北地區(qū)的降水影響較大，赤道中太平洋海域?qū)﹂L(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水影響較為顯著，熱帶西太平洋海域?qū)θA南地區(qū)的降水影響較為突出。阿留申群島附近海域?qū)|北地區(qū)的降水也有著重要影響。這些關(guān)鍵影響海域和區(qū)域的確定，為進(jìn)一步研究太平洋海溫對(duì)中國(guó)東部春夏降水的協(xié)同影響機(jī)制提供了重要的依據(jù)。5.2海溫年際變化對(duì)降水的影響5.2.1ENSO事件的影響以1997-1998年和2015-2016年這兩個(gè)典型的厄爾尼諾事件年份為例，分析其發(fā)展階段與中國(guó)東部春夏降水異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1997-1998年的厄爾尼諾事件是20世紀(jì)以來(lái)最強(qiáng)的厄爾尼諾事件之一，其發(fā)展過(guò)程可分為三個(gè)階段：發(fā)展期（1997年5月-1997年12月）、成熟期（1997年12月-1998年3月）和衰減期（1998年3月-1998年12月）。在發(fā)展期，赤道東太平洋海溫迅速升高，海溫異常中心的強(qiáng)度超過(guò)2℃。此時(shí)，中國(guó)東部地區(qū)降水分布呈現(xiàn)出明顯的異常特征，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水明顯偏多，部分地區(qū)降水量比常年同期增加了50%以上；而華北地區(qū)降水則明顯偏少，部分地區(qū)降水量比常年同期減少了30%以上。在成熟期，厄爾尼諾事件達(dá)到最強(qiáng)，赤道東太平洋海溫異常中心的強(qiáng)度超過(guò)3℃。中國(guó)東部地區(qū)降水異常進(jìn)一步加劇，長(zhǎng)江中下游地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，許多城市和鄉(xiāng)村被洪水淹沒(méi)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失；華北地區(qū)的干旱情況也更加嚴(yán)重，農(nóng)作物受災(zāi)面積大幅增加。在衰減期，赤道東太平洋海溫逐漸降低，但仍高于常年平均水平。中國(guó)東部地區(qū)降水異常逐漸減弱，但長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水仍然偏多，華北地區(qū)的降水仍然偏少。2015-2016年的厄爾尼諾事件也是一次較強(qiáng)的事件，其發(fā)展階段與中國(guó)東部春夏降水異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系與1997-1998年的事件類似。在發(fā)展期，赤道東太平洋海溫逐漸升高，中國(guó)東部地區(qū)降水分布開(kāi)始出現(xiàn)異常，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多，華北地區(qū)降水偏少。在成熟期，厄爾尼諾事件達(dá)到最強(qiáng)，中國(guó)東部地區(qū)降水異常加劇，長(zhǎng)江中下游地區(qū)出現(xiàn)了多次強(qiáng)降雨過(guò)程，部分地區(qū)發(fā)生了洪澇災(zāi)害；華北地區(qū)則持續(xù)干旱，水資源短缺問(wèn)題更加突出。在衰減期，赤道東太平洋海溫逐漸降低，中國(guó)東部地區(qū)降水異常逐漸減弱，但長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水仍然高于常年平均水平，華北地區(qū)的降水仍然低于常年平均水平。ENSO影響降水的物理機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面。ENSO事件會(huì)導(dǎo)致熱帶太平洋地區(qū)的大氣環(huán)流發(fā)生異常變化。在厄爾尼諾事件期間，赤道東太平洋海溫異常升高，使得該地區(qū)的大氣對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)，形成一個(gè)強(qiáng)大的熱源。這個(gè)熱源會(huì)激發(fā)大氣中的Rossby波，使得大氣環(huán)流發(fā)生調(diào)整。西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，其強(qiáng)度減弱，位置偏南，導(dǎo)致東亞夏季風(fēng)減弱。東亞夏季風(fēng)的減弱使得來(lái)自太平洋的暖濕氣流難以向北推進(jìn)，從而導(dǎo)致中國(guó)東部地區(qū)降水分布異常，南方降水偏多，北方降水偏少。ENSO事件還會(huì)通過(guò)影響海洋環(huán)流來(lái)間接影響降水。在厄爾尼諾事件期間，赤道東太平洋海溫升高，導(dǎo)致該地區(qū)的海水膨脹，海平面上升。這種海平面的變化會(huì)引起海洋環(huán)流的調(diào)整，如赤道太平洋的沃克環(huán)流減弱，使得西太平洋的暖水向東流動(dòng)，從而影響了中國(guó)東部地區(qū)的水汽輸送。厄爾尼諾事件還會(huì)導(dǎo)致熱帶西太平洋地區(qū)的海洋熱含量減少，使得該地區(qū)的對(duì)流活動(dòng)減弱，進(jìn)一步影響了東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度和位置。此外，ENSO事件還會(huì)通過(guò)影響大氣中的水汽含量和水汽輸送路徑來(lái)影響降水。在厄爾尼諾事件期間，熱帶太平洋地區(qū)的大氣對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)，使得大氣中的水汽含量增加。這些水汽會(huì)隨著大氣環(huán)流的調(diào)整而輸送到中國(guó)東部地區(qū)，導(dǎo)致該地區(qū)降水偏多。厄爾尼諾事件還會(huì)改變水汽輸送的路徑，使得水汽更多地輸送到南方地區(qū)，而北方地區(qū)的水汽輸送則相對(duì)減少，從而導(dǎo)致中國(guó)東部地區(qū)降水分布異常。5.2.2其他年際模態(tài)的影響除了厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）事件外，太平洋還存在其他年際海溫變化模態(tài)，如太平洋年代際振蕩（PDO）的年際分量、熱帶印度洋偶極子（TIO）等，它們對(duì)中國(guó)東部春夏降水也有著重要影響。太平洋年代際振蕩（PDO）雖然主要表現(xiàn)為年代際變化，但它也存在年際分量，對(duì)中國(guó)東部春夏降水產(chǎn)生影響。PDO的年際分量與ENSO事件存在一定的相互作用。在PDO的暖位相期間，厄爾尼諾事件對(duì)中國(guó)東部降水的影響可能會(huì)增強(qiáng)；而在PDO的冷位相期間，厄爾尼諾事件對(duì)中國(guó)東部降水的影響可能會(huì)減弱。在PDO暖位相的厄爾尼諾年，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多的幅度可能會(huì)更大；而在PDO冷位相的厄爾尼諾年，長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水偏多的幅度可能相對(duì)較小。這是因?yàn)镻DO的年際分量會(huì)影響大氣環(huán)流的背景狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)制ENSO事件對(duì)中國(guó)東部降水的影響。熱帶印度洋偶極子（TIO）是熱帶印度洋海溫的一種年際變化模態(tài)，表現(xiàn)為熱帶印度洋西部和東部海溫的反位相變化。當(dāng)TIO處于正位相時(shí)，熱帶印度洋西部海溫偏高，東部海溫偏低；當(dāng)TIO處于負(fù)位相時(shí)，情況則相反。TIO對(duì)中國(guó)東部春夏降水的影響主要通過(guò)影響大氣環(huán)流來(lái)實(shí)現(xiàn)。在TIO正位相期間，熱帶印度洋西部的暖海溫會(huì)激發(fā)大氣中的異常環(huán)流，使得西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置發(fā)生變化。西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏北，導(dǎo)致東亞夏季風(fēng)增強(qiáng)，來(lái)自太平洋的暖濕氣流能夠更深入地向北推進(jìn)，從而使得中國(guó)東部地區(qū)降水分布發(fā)生變化。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，降水可能會(huì)減少；而在華北地區(qū)，降水可能會(huì)增加。相反，在TIO負(fù)位相期間，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度減弱，位置偏南，東亞夏季風(fēng)減弱，中國(guó)東部地區(qū)降水分布則可能呈現(xiàn)出與正位相相反的特征。不同年際模態(tài)對(duì)中國(guó)東部春夏降水影響的差異主要體現(xiàn)在影響的區(qū)域和強(qiáng)度上。ENSO事件主要影響中國(guó)東部地區(qū)的南北降水分布，導(dǎo)致南澇北旱或北澇南旱的格局；而TIO則主要影響中國(guó)東部地區(qū)的東西降水分布，對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華北地區(qū)的降水影響較為明顯。在影響強(qiáng)度上，ENSO事件對(duì)中國(guó)東部降水的影響相對(duì)較大，尤其是在強(qiáng)ENSO事件期間，降水異常更為顯著；而TIO對(duì)中國(guó)東部降水的影響相對(duì)較小，但在某些年份也會(huì)對(duì)降水分布產(chǎn)生重要影響。不同年際模態(tài)對(duì)中國(guó)東部春夏降水影響也存在一些相似性。它們都通過(guò)影響大氣環(huán)流來(lái)改變中國(guó)東部地區(qū)的水汽輸送和降水分布。無(wú)論是ENSO事件、PDO的年際分量還是TIO，它們的海溫異常都會(huì)導(dǎo)致大氣環(huán)流的調(diào)整，進(jìn)而影響東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度和位置，最終影響中國(guó)東部地區(qū)的降水。這些年際模態(tài)對(duì)中國(guó)東部降水的影響都具有一定的年際變化特征，其影響的強(qiáng)度和范圍會(huì)隨著年份的不同而有所變化。5.3海溫年代際變化對(duì)降水的影響5.3.1PDO不同位相的影響在PDO正位相期間，中國(guó)東部春夏降水呈現(xiàn)出獨(dú)特的分布特征。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的合成分析，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水明顯偏多，平均降水量比常年同期增加了10%-20%。這是因?yàn)樵赑DO正位相時(shí)，北太平洋中東部海溫異常偏高，西太平洋偏冷，這種海溫分布格局導(dǎo)致大氣環(huán)流發(fā)生調(diào)整。西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度減弱，位置偏南，使得來(lái)自太平洋的暖濕氣流更容易在長(zhǎng)江中下游地區(qū)匯聚，從而增加了該地區(qū)的降水。東北地區(qū)降水也相對(duì)較多，部分地區(qū)降水量比常年同期增加了5%-10%。這可能與PDO正位相期間，阿留申低壓強(qiáng)度增強(qiáng)，位置偏南，使得冷空氣更容易南下，與暖濕氣流在東北地區(qū)交匯，形成降水。而華北地區(qū)降水則相對(duì)偏少，平均降水量比常年同期減少了10%-15%。這是由于西太平洋副熱帶高壓位置偏南，使得華北地區(qū)受夏季風(fēng)的影響減弱，降水減少。在PDO負(fù)位相期間，中國(guó)東部春夏降水分布特征與正位相時(shí)有所不同。長(zhǎng)江中下游地區(qū)降水明顯