Page 172 - 《高原气象》2023年第1期

高 原 气 象 42 卷
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表1 不同干旱分区代表站干湿转换时间
Table 1 Dry-wet transition time of representative stations in different drought zones
分区 站名 站号 经度/（°E） 纬度/（°N） 省份 突变年份
1 榆林 53646 109. 70 38. 23 陕西 1985年
2 天门 57483 113. 17 30. 67 湖北 2004年
3 赣州 57993 114. 95 25. 85 江西 2004年
4 白城 50936 122. 83 45. 63 吉林 1995年
5 佛坪 57134 107. 98 33. 53 陕西 1981年
6 兴仁 57902 105. 18 25. 43 贵州 2002年
7 福海 51068 87. 47 47. 12 新疆 1985年
8 甘孜 56146 100. 00 31. 62 四川 1989年
9 桦甸 54273 126. 75 42. 98 吉林 1990年
10 兖州 54916 116. 85 35. 57 山东 1989年
11 佳木斯 50873 130. 28 46. 82 黑龙江 2010年
12 吕泗 58265 121. 60 32. 07 江苏 2001年
13 都兰 52836 96. 42 36. 43 青海 1995年

年干湿转换的早期预警信号出现在 2003 年。通过 了 K 干旱指数序列干湿转换的早期预警信号， 此次
分析我国 13 个干旱分区检测结果， 可以发现 K 指 干湿转换早期预警信号出现的时间与其干湿转换发
数序列的方差系数在其干湿转换发生前均出现了 生的时间提前了约 6 年。同样分析其他 12 个分区
先变小后增大（箭头标识处）的现象， 根据临界慢化 ［图6（b）~（m）］， 将各分区干湿转换时间及自相关系
理论可以认为在箭头标识处出现了干湿转换的早 数信号时间进行汇总［图6（n）］。分析图6（n）可以发
期预警信号。综上所述， 尽管不同的干旱分区不同 现， 我国干旱分区2区、 3区、 5区及7区干湿转换发
其干湿转换时间有差异， 不过我国各干旱分区的方 生前 3 年出现了转换的早期预警信号； 而我国的东
差系数信号检测显示在干湿转换发生前 10 年内均 北、 华北、 华东及西藏地区的干湿转换早期预警信
出现了方差增大的临界慢化现象即干湿转换的早 号时间较早， 提前 7 年左右出现了干湿转换的早期
期预警信号， 这对转换的发生具有指示意义， 验证 预警信号。针对自相关系数信号同样存在数据量一
了方差信号的有效性。 定的情况下， 窗口越大、 滑动步长越长， 结果越稳定
3. 2. 3 我国不同干旱分区干湿转换早期预警信号- 的现象。因此针对我国13个干旱分区代表站K干旱
自相关系数信号 指数的干湿转换发生前10内均出现了自相关系数增
临界慢化理论表明， 系统趋近临界点时会发生 大的临界慢化现象即干湿转换的早期预警信号。
自相关系数增大的现象。本节将利用表征临界慢化 综上所述， 通过计算序列方差和自相关系数指
现象的自相关系数研究干湿转换的早期预警信号。 示的 K 干旱指数干湿转换早期预警信号的时间基
图 6所示为不同干旱分区代表站 K 干旱指数干 本一致， 进一步验证了基于临界慢化理论研究不同
湿转换的自相关系数信号的检测结果。文中 L1 干旱分区干湿转换早期预警信号的可行性。
（L12）， L2（L22）， L3（L32）， ···Ln（Ln2）···即 ML 4 结论
取为 120个月（10年）， MT 取为 3个月， LT 取为 1个
月。选定 ML、 MT 及 LT 后滑动计算序列自相关系 针对干湿转换的复杂非线性特征， 结合非线性
数具体操作可参阅参考文献（Wu et al， 2015）。从干 科学的相关理论和方法， 本文基于 K 干旱指数对我
旱分区 1区河套华北地区代表站榆林站 K 干旱指数 国 13 个干旱区域近 60 年的干湿转换及早期预警信
1985 年干湿转换的自相关系数信号检测结果［图 6 号进行了研究， 论证了表征临界慢化现象的方差和
（a）］可以发现， 1979年（箭头标识处）序列的自相关 自相关系数作为突变早期预警信号的可靠性。主
系数开始陡然增大。根据临界慢化理论可知， 系统 要结论如下：
趋近临界点时的自相关增大的现象可以作为系统将 （1） 基于我国 589 个站的降水及蒸发资料， 通
发生干湿转换的早期预警信号， 即1979年左右出现 过REOF方法可以将我国划分为13个干旱分区。各