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全球变暖背景下,极端气候事件的变化引起了广泛关注,极端强降水事件极大的影响国民经济的持续发展,威胁人民生命财产的安全。因此,全面认识极端强降水事件的变化及其机理,并在此基础上进行预测试验,具有重要的科学意义和应用价值。目前关于极端降水的研究主要集中在强度和频率的变化趋势上,很少关于时空分布,另外海温异常同极端强降水的关系也很少涉及。
本文利用流行的百分位法定义了广东前汛期极端降水事件的阈值,进而研究了近45a来广东极端强降水事件的时空特征,并通过分析太平洋海温异常同极端降水的关系,找到广东前汛期极端降水事件的太平洋关键区,分析了其可能的影响机制,最后利用广义极值分布对广东前汛期极值降水进行了模拟,得出的结果主要有:
(1)一致性异常特征为广东省前汛期极端降水事件的主要异常模态,而东北部同西南部反向变化以及北部和东南部反向变化特征也是重要的异常模态；广东前汛期极端降水事件可以分为4个次区域空间模态,分别为西南部型,中部型,东南沿海型以及东北部型。
(2)广东省前汛期极端降水事件近45a来各分区的变化特征不完全一致,其中西南部表现为明显增加趋势,而东南沿海没有明显的趋势变化,中部和东北部都表现为明显的减少趋势；广东省前汛期极端降水事件近45a来主要表现出准24a、14a-16a、8a-10a的年代际振荡,不过由于资料年代有限,所以准24a周期还有待进一步的检验。另外在不同的年代4a-6a的年际振荡也有所反映。
(3)广东前汛期极端降水事件同汛期降水量之间表现为正相关,也就是说,前汛期极端降水事件偏多,则汛期降水量偏多,反之亦然:前汛期极端降水事件同后汛期极端降水事件为负相关,也就是说若前汛期极端降水事件偏多,则后汛期极端降水事件偏少,反之亦然。
(4)太平洋SSTA变化同广东前汛期极端降水事件的变化有着显著的相关关系。热带西太平洋是影响广东前汛期极端降水事件的关键区,如果该海域前秋SSTA为正异常,则广东前汛期极端降水事件减少,反之亦然。赤道中东太平洋是影响广东东部前汛期极端降水事件的关键区,如果该海域前秋SSTA为正异常,广东东部前汛期极端降水事件偏少,反之亦然。
(5)在秋季热带西太平洋异常暖年,次年前汛期高层盛行异常偏南风,而低层盛行异常偏北风,冷空气直达南海,这样的环流不利于东亚夏季风的发展及增强,使得前汛期达到广东地区的水汽偏少,从而广东前汛期极端降水事件偏少；而异常冷年,次年前汛期高层盛行异常偏北风,而低层盛行异常偏南风,这样的环流有利于东亚夏季风发展及增强,使得前汛期达到广东地区的水汽充足,而且冷暖空气平均在南岭附近交汇,有利于广东地区的降水,因而极端降水事件异常偏多,这暗示着前秋热带西太平洋SSTA异常是影响广东前汛期极端降水事件的重要机制。
(6)在秋季赤道中东太平洋异常暖年,次年前汛期500hPa高度场表现为WP遥相关型,这样从秋季到次年前汛期西太平洋高压强度偏强,面积偏大,西伸边界越西,而次年前汛期广东东部及南部地区容易受副高控制,这样极端降水事件有偏少倾向,而偏北区域容易受副高西北侧暖湿气流和北方冷空气交汇影响,极端降水事件有偏多倾向；而异常冷年正好相反,次年前汛期表现为反WP遥相关型,这样从秋季到次年前汛期西太平洋高压强度偏弱,面积偏小,西伸边界偏东,而次年前汛期广东地区特别是偏南偏东地区容易受副高边缘西南暖湿气流和北方冷空气交汇影响,极端降水事件偏多,而偏北区域由于远离副高,不处于交汇地带,极端降水事件偏少。这可能是秋季赤道中东太平洋SSTA异常下,副热带高压变异影响广东前汛期极端降水事件的重要机制。
(7)用Pareto分布对广东地区的前汛期极端降水分布进行拟合。Pareto分布能较好的拟合极端降水的分布,且资料年份越长,效果越好；广东前汛期的极端降水南部地区要大于北部地区,而均值与尺度参数分布大体一致；在当前气候条件下,50年一遇和100年一遇的极端降水的分布特征基本一致,总体上呈现出由北向南增加的趋势,且南北差异较大,广东南部极端降水值可能达到北部地区的一倍左右。
综合上述各点可以看出,广东各地区前汛期极端降水事件变化不完全一致,其中西南部明显增加,中部和东北部明显减少,东南沿海没有明显变化,其成因主要是上年秋季热带西太平洋和赤道中东太平洋SSTA异常导致东亚夏季风和副热带高压异常,从而影响广东前汛期极端降水所致。