Page 167 - 《高原气象》2023年第1期
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第 42 卷  第 1 期                        高     原     气    象                             Vol. 42  No. 1
                 2023 年 2 月                       PLATEAU METEOROLOGY                              February， 2023


               吴浩， 王劲松， 侯威，等， 2023.  近 60 年中国区域干湿转换早期预警信号［J］. 高原气象， 42（1）： 163-172. WU Hao， WANG
               Jinsong， HOU Wei，et al， 2023.  Early Warning Signals of Dry-Wet Transition in China in Recent 60 Years［J］. Plateau Meteorolo‐
               gy， 42（1）： 163-172. DOI： 10. 7522/ j. issn. 1000-0534. 2022. 00018.




                           近60年中国区域干湿转换早期预警信号



                                 吴 浩     1， 2， 3 ， 王劲松 ， 侯 威 ， 李忆平 ， 王 莺                    2
                                                                                 2
                                                                     4
                                                         2
                                               （1. 湖南省气候中心，  湖南  长沙    410118；
                                          2. 中国气象局兰州干旱气象研究所，  甘肃  兰州    730020；
                                          3. 气象防灾减灾湖南省重点实验室，  湖南  长沙    410118；
                                                   4. 国家气候中心，  北京    100081）

                       摘要： 近年来， 中国各地干湿转换越来越频繁。干湿转换事关区域性洪涝、 干旱等灾害事件的形成。如
                       何有效识别干湿转换过程， 寻找其早期预警信号是目前非线性动力学研究的热点科学问题， 但目前对此
                       类转换过程的识别及其早期预警信号尚缺乏有效且深入的研究。幸运的是， 临界慢化理论在研究复杂
                       非线性动力系统的早期预警信号方面展示了重要潜力。鉴于此， 本文基于临界慢化原理， 对我国 13 个
                       干旱分区的代表站的 K 干旱指数资料进行处理， 研究其干湿转换的早期预警信号。首先通过滑动 t检验
                       确定 K干旱指数序列干湿转换的时间， 进而借助于表征临界慢化现象的方差和自相关系数， 研究了 K干
                       旱指数干湿转换的早期预警信号。结果表明， 不同干旱分区代表站的 K 干旱指数序列均出现了不同程
                       度的干湿转换； 各代表站在其干湿转换发生前 10 年内均出现了方差和自相关系数增大的临界慢化现
                       象， 表征了临界慢化现象可能是干湿转换发生前的一个早期预警信号； 论证了临界慢化理论作为突变早
                       期预警信号的可靠性， 为该方法的广泛应用提供了理论和实验基础。
                       关键词： K干旱指数； 临界慢化； 干湿转换； 早期预警信号
                       文章编号： 1000-0534（2023）01-0163-10   中图分类号： P467   文献标识码： A
                       DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2022. 00018



               1  引言                                             频繁（王邵武和叶瑾琳， 1995； 秦大河和 Stocker，
                                                                 2014）。干湿转换事件包括干转湿以及湿转干两
                   中国地处东亚季风区， 受地理位置、 地形地貌
                                                                 种， 是一种典型的降水异常事件。相比于某次干旱
               及气候特征等因素的影响， 气象灾害种类多， 气象
                                                                 或者洪涝事件， 干湿转换事件往往能够导致巨大的
               灾害频发， 其中干旱与洪涝是我国最主要的气象灾
               害（马柱国和任小波， 2007； 黄荣辉等， 2012； He et                灾害（Wu et al， 2006； 王革丽等 ， 2007； Li et al，
                                                                 2015）。我国的长江流域、 淮河流域及西南地区干
               al， 2016a； 庞轶舒等， 2021）， 并且干旱是我国影响
                                                                 湿转换灾害发生较多， 例如 2011 年长江中下游地
               范围最广、 造成经济损失最严重的自然灾害。统计
               资料表明（张庆云等， 2008； 王劲松等， 2012）， 干                   区的旱涝急转给人们的生命财产带来了重大的损
               旱造成农作物受灾面积占农作物受灾总面积的                              失（封国林等， 2012； 沈柏竹等， 2012； 谢五三等，
               55%， 洪涝占 27%， 每年我国三分之二的领土及超                       2021）。
               过一半的人口都受到各种干旱、 洪涝事件的影响。                               干湿转换往往带来区域性洪涝、 干旱或者水环
               受全球变暖的影响， 我国洪涝与干旱呈现频发多发                           境恶化等问题（王映思等， 2021）。若在干湿转换前
               之势， 并且干湿转换（旱涝转换/临界转换）越来越                          能够进行有效的预警， 政府和相关部分便有足够的


                  收稿日期： 2021⁃10⁃31； 定稿日期： 2022⁃03⁃02
                  资助项目： 国家自然科学基金项目（42005058， 41675092）； 湖南省自然科学基金项目（2020JJ5298）； 干旱气象科学研究基金项目
                         （IAM202104）； 气象干旱及其灾害风险研究团队项目（GHSCXTD-2020-2）
                  作者简介： 吴浩（1988 -）， 男， 湖南汨罗人， 工程师， 主要从事早期预警信号、 极端天气气候事件方面的研究. E-mail： wuhaophy@163.com
                  通信作者： 侯威（1981 -）， 男， 江苏扬州人， 研究员， 主要从事气候变化及气象灾害风险研究. E-mail： houweil@cam.gov.cn
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