江苏省近50 a气候干湿特征研究

赵晶,包云轩,张仁陟,孟翠丽,申双和

(1.甘肃农业大学 资源与环境学院,甘肃 兰州 730070;2.南京信息工程大学 江苏省农业气象重点实验室,江苏 南京 210044;3.南京信息工程大学 应用气象学院,江苏 南京 210044;4.武汉农业气象试验站,湖北 武汉 430040)

江苏省近50a气候干湿特征研究

赵晶1,包云轩2,3,张仁陟1,孟翠丽4,申双和2,3

(1.甘肃农业大学 资源与环境学院,甘肃 兰州 730070;2.南京信息工程大学 江苏省农业气象重点实验室,江苏 南京 210044;3.南京信息工程大学 应用气象学院,江苏 南京 210044;4.武汉农业气象试验站,湖北 武汉 430040)

根据江苏省1960—2009年54个气象台站常规气象观测资料,利用Penman-Monteith公式计算了全省各地区50 a的逐日潜在蒸散量,结合逐日降水量,推算出了相对湿润度指数值,并采用国家标准《气象干旱等级》(GB/T20481-2006)中的相对湿润度分级指标对全省干湿状况进行了评估,分析其时空变化特征。研究表明:1)就全年而言,江苏省半干旱区与湿润区各占50%左右的面积,其中淮北、江淮北部、苏北沿海的北部为半干旱区,江淮南部、苏北沿海的南部、沿江、苏南地区为湿润区;2)降水量和潜在蒸散量是影响相对湿润度指数的两个关键因子,降水量的变化对相对湿润度的时空分布起着主导作用,潜在蒸散量起着辅助作用。3)江苏省1 a中冬季的南北气候干湿反差最大、夏季最小,湿润区范围夏季最大、秋季最小,半干旱区范围秋季最大、夏季没有,干旱区范围春季最大、夏季和秋季没有。夏季气候最湿润、春季气候最干燥。4)淮北和苏北沿海地区的相对湿润度指数年变化呈“单峰型”,江淮、沿江和苏南地区的年变化呈“双峰型”,苏北沿海地区相对湿润度年内变化最大,沿江地区最小。

干湿状况;Penman-Monteith公式;潜在蒸散;相对湿润度指数;时空变化

0 引言

江苏省位于我国东部沿海的中部及长江、淮河的下游地区,属于东亚季风区,又属亚热带和暖温带的过渡区。全省年降水量为724～1 210 mm,降水季节分配不均匀,夏季多,冬季少,且地区差异明显,全省年蒸发量为900～1 050 mm,呈自东向西递增,其干湿时空变化极为复杂。

一个地区的气候干湿状况主要取决于大气水分收支的两个主要分量,即降水量和潜在蒸散量。孙永罡等(2004)认为温度升高、蒸发量加大是近50 a来东北地区干旱日趋严重的主要原因,而降水减少的影响相对较小。荣艳淑和屠其璞(2004)、马柱国等(2000)的研究表明,潜在蒸散量是影响一个地区水热平衡的重要因子和气候特征参数,是主要的水分支出项,它在很大程度上会影响到该地区气候的干湿状况。郭建平等(2001)利用相关气象资料,分析了中国北方地区与干旱有关的气象因素(可能蒸散量、水面蒸发量和降水量)的区域分布,认为可能蒸散量的变化对地区干旱有直接影响。气候变暖导致蒸发量增加可能是影响气候干湿状况的主要因素,但目前江苏省气候状况的研究,大多侧重于汛期降水分析(周连童,2010;潘敖大等,2011;祁海霞等,2011;毛宇清等,2012),缺少对蒸发的考虑。

国内外已有多种表征气候干湿状况的指标,主要可归结为4类:降水量、干燥度、水热系数和相对湿润度指数。如Palmer(1965)提出的帕尔默干旱指标。Mckee et al.(1993)提出的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)。Bordi et al.(2005)还利用Gamma最高概率预测法计算滞后一个月的SPI序列,发现预测月的降水分布符合实际降水序列,尤其对于春夏季节,效果较好,并在国内外得到广泛应用。孙凤华等(2006)通过分析辽西地区干燥度指数,研究该地区气候干湿的年代际变化特征。孙力等(2003)通过计算地表最大潜在蒸散、大气干燥度指数和地表水分盈亏量,分析了东北地区及其7个不同气候区域地表干湿状况的时空分布规律及其演变趋势。在干旱指标方面,降水量距平百分率、湿润度或干燥度、标准化降水指数(SPI)和土壤相对湿度等应用较多。相对湿润度指数是比较理想的区域站干旱监测指标(孙智辉等,2011),但目前只在一定区域得到应用(江和文等,2010;王备等,2011)。

在气候干湿评估研究中,潜在蒸散量的计算是一个关键问题,目前常见的计算方法有3种:1)用观测的蒸发皿蒸发资料来代替(杨建平等,2002),这种方法的缺点在于蒸发皿蒸发并不等同于潜在蒸散。2)采用Thornthwalte方法计算潜在蒸散,这种方法计算简单,在一定程度上能反映气温变化对蒸发的影响(马柱国和符涂斌,2005),但由于该方法是基于美国东部具有充足土壤水份的流域推算出的月平均气温与潜在蒸散之间的统计关系(Thomthwaite,1948),具有一定的局限性。在中国,南北气候差异明显,尤其是北方比较干的地区,用该方法计算出的结果准确性值得商榷。3)由世界粮农组织(Food and Agriculture Organization,FAO)推荐的Penman-Monteith公式综合考虑了降水、气温、风速、湿度、太阳辐射等多个气象因子的影响,具有明确的物理意义,能够更加客观真实地反映实际气候的干湿状况,最重要的是该公式在很多国家和地区(包括中国的大部分区域)使用后都得到了很好的结果(刘群昌和谢森传,1998;李晓军和李取生,2004)。

为了客观评价江苏省近50 a来气候干湿变化特征,引用Penman-Monteith公式计算了江苏省54个常规气象台站的逐日潜在蒸散量,并结合逐日降水量推算出了各站逐日相对湿润度指数(IRM)值,分析了其时空变化规律,初步探讨了降水和潜在蒸散两大关键因子对江苏省气候干湿的影响,旨在为江苏省有关部门科学应对气候变化提供借鉴。

1 资料和方法

1.1 资料

选用1960—2009年江苏省54个地面气象台站的逐日降水、日平均气温、日最高气温、日最低气温、日照时数、风速、相对湿度等气象要素实测资料。对个别台站的缺测资料进行插补处理,经过订正处理后的54个测站的各要素资料具有较好的连续性。

1.2 计算方法

相对湿润度指数IRM的计算公式为:

(1)

其中:IRM为相对湿润度指数,是表征某时段降水量与蒸发量之间平衡的指标之一,可反映作物生长季节的水份平衡特征,适用于作物生长季节旬以上时间尺度的干湿状况监测和评估;P是某时段的降水量;E为某时段的潜在蒸散量(单位:mm),采用FAO推荐的Penman-Monteith蒸散公式:

(2)

式中:Rn表示作物表面净辐射量(单位:MJ·(m2·d)-1);G为土壤热通量(单位:MJ·(m2·d)-1,G≪Rn,计算过程中可忽略);Δ为饱和水汽压与温度关系曲线的斜率(kPa·℃-1);γ为湿度计常数(kPa·℃-1);T为空气平均温度(℃);U2为在地面以上2 m高处的风速(m·s-1);es为空气饱和水汽压(kPa);ea为空气实际水汽压(kPa)。

计算得到潜在蒸散量E后,可结合实测降水量资料计算得到相对湿润度指数IRM,对IRM按表1进行分级处理,再对研究区气候干湿特征进行分析、评价。

表1相对湿润度气候干湿等级划分

Table 1 Grade divisions of relative moisture index in climate

类型相对湿润度干旱区-100%0

2 结果与分析

2.1 江苏省气候干湿状况的空间分布

根据计算得到的江苏省54个气象台站1960—2009年期间逐日IRM值,参照全国干湿划分标准(刘波和马柱国,2007),结合表1,对各站点IRM值进行统计分析,发现所有台站的多年平均IRM值都在-30%～25%之间,表明这些台站的气候都是半干旱型或湿润型,再以IRM=0作为半干旱区与湿润区的分界线,在ArcGIS中将各台站IRM值制成空间等值线分布(图1)。从图1可以看出,江苏省半干旱区与湿润区各占50%左右的面积,其中淮北、江淮北部、苏北沿海的北部为半干旱区,江淮南部、苏北沿海的南部、沿江、苏南地区为湿润区。丰县为相对湿润度指数最小(IRM=-30%)的半干旱区,也是江苏省气候最干燥的地区。在半干旱区内,从西北的丰县向东南直至里下河地区北界IRM值依次递增,气候逐渐由半干旱向湿润转变。太湖西南岸的宜兴为相对湿润度指数最大的湿润区,IRM值达24%,从宜兴向北至里下河地区北界IRM值依次增减,气候逐渐由湿润向半干旱转变。

实际上,降水是影响一个地方气候干湿(IRM值)的第一关键因子。从近50 a(1960—2009年)江苏省年平均降水量的空间分布(图2)上可以直观地看出:降水量与IRM值有极为相似的空间分布格局,年平均降水量由北向南依次递增,淮北、江淮北部和苏北沿海北部的年平均降水量均小于1 000 mm,且同纬度上西部较东部少;而苏南、沿江、江淮南部(除江都市外)和苏北沿海南部的年平均降水量基本上都大于1 000 mm,西南部多于东北部;年平均降水量的最小值出现在丰县,仅714 mm;最大值出现在宜兴,达1 199 mm。

图1 1960—2009年江苏省年平均相对湿润度指数的空间分布(单位:%)Fig.1 Spatial distribution of multi-year mean relative moisture index in Jiangsu Province from 1960 to 2009(units:%)

图2 1960—2009年江苏省年平均降水量空间分布(单位:mm)Fig.2 Spatial distribution of multi-year mean precipitation in Jiangsu Province from 1960 to 2009(units:mm)

潜在蒸散是影响气候干湿(IRM)的另一关键因子。从图3所示的江苏省近50 a的多年平均潜在蒸散量的空间分布上可以看出:淮北地区年潜在蒸散量均大于1 000 mm,最大值出现在铜山县,达1 056 mm;江淮地区较淮北地区年潜在蒸散量略小,且区内西部E值最大,中部最小,东部居中;苏北沿海地区年潜在蒸散量从北部向南部递减,南部的南通地区也是全省年潜在蒸散量的最小值区,最小值中心在如皋(963 mm);苏南地区西南部的宁镇丘陵山区是江苏省年潜在蒸散量的另一低值区,低值中心出现在宜兴市(967 mm),从宁镇丘陵腹地向东西两侧E值快速递增,特别是位于其东面太湖平原的吴江市成为该省多年平均潜在蒸散量的次高值区(达1 045 mm),而从此向北经沿江地区西部再至里下河地区年潜在蒸散量呈微增趋势,苏南东部、沿江地区东部、苏北沿海南部从南向北年潜在蒸散量则呈明显的递增趋势。

图3 1960—2009年江苏省年平均潜在蒸散量空间分布(单位:mm)Fig.3 Spatial distribution of multi-year mean potential evapotranspiration in Jiangsu Province from 1960 to 2009(units:mm)

相对湿润度指数IRM受降水量P和潜在蒸散量E两个关键因子的共同影响,尽管从IRM的定义(式1)可以看出:P值越大,IRM值越大;E值越大,IRM值越小。但IRM的空间分布与P空间分布一致,且由于P的空间变化率(标准差为94.14 mm)大于年平均E(标准差为24.67 mm),因此,P的空间分布对IRM空间分布起着主导作用。

图4 1960—2009年江苏省历年降水量(黑线)、潜在蒸散量(红线)和相对湿润度指数(蓝线)曲线Fig.4 Curves of the annual precipitation(black line),potential evapotranspiration(red line) and relative moisture index(blue line) in Jiangsu Province from 1960 to 2009

2.2 江苏省干湿状况的时间变化特征

2.2.1 江苏省干湿状况的年际变化

分析江苏省历年降水量、潜在蒸散量和相对湿润度指数的时间变化曲线(图4)可以发现:全省平均的年降水量(图中黑线)最大值为1 391 mm,出现在1991年;最小值为556 mm,出现在1978年;近50 a来全省平均的年降水量没有显著的线性变化趋势,但存在较大的年际波动,多年平均值为937.67 mm,振幅为835 mm,标准差为155.22 mm。全省平均年潜在蒸散总量(图中红线)最大值为1 108 mm,出现在1978年;最小值为919 mm,出现在1991年;近50 a来全省平均的年潜在蒸散量也没有显著的线性变化趋势,且年际波动较小,多年平均值为1 004 mm,振幅为189 mm,标准差为46.8 mm。可见年降水量的年际变化要比年潜在蒸散量小得多。再从IRM值的年际变化来看,最大值为51.56%,出现在1991年,最小值为-49.69%,出现在1978年。其波动曲线(图中蓝线)与年降水量变化趋势基本一致,近50 a线性变化趋势也不显著,但年际波动较大,说明IRM值主要受降水量变化的影响。从图4中还可以看出:1966、1967、1968、1978、1994、2004年是IRM低值年,与年降水量少的历史偏旱年(1966年夏秋连旱,1967年冬春连旱,1978年春夏秋连旱,1994年春夏连旱、2004年夏秋连旱)较为吻合;而1974、1987、1991、1993、2003年是IRM高值年,与年降水量多的历史偏涝年有关。

2.2.2 江苏省干湿状况的季节变化

对历年各站逐日IRM值按多年季平均计算后得到图5所示的GIS空间分布,可以看出:江苏省春季相对湿润度值(图5a)空间差异显著,由北向南IRM值依次递增,淮北地区北部春季IRM值小于-50%,属于干旱区;苏南地区南部IRM值大于0,属于湿润区;两者之间的淮北地区南部、江淮地区大部、沿江地区大部、苏南地区北部和苏北沿海的南部IRM值均在0～-50%之间,属于半干旱区。夏季全省各地平均相对湿润度(图5b)均大于0,皆为湿润区,从等值线分布看,纬向分布不显著,出现多个闭合中心,湿润度最大值的中心出现在东部的苏北沿海地区中、北部,最小值中心在淮北地区丰县。秋季除苏南西南部的部分站点外均属于半干旱区(图5c),淮北地区及江淮地区的相对湿润度值沿纬向从北向南依次递增,东部的IRM值大于西部,沿江、苏北沿海南部及苏南地区的IRM值较淮北地区显著减小,除宜兴站出现湿润区中心外,其他地区东部均较西部湿润。冬季是全省南北干湿反差最明显的季节,相对湿润度值(图5d)呈显著的纬向分布,淮北地区西北角为干旱区,淮北的其他地区、江淮中北部和苏北沿海的北部为半干旱区,江淮南部、苏北沿海的南部、沿江和苏南地区均属湿润区,丰县和宜兴分别成为江苏北部气候最干燥和南部气候最湿润的两大极值中心。综合图5可以看出:江苏省一年中冬季的南北气候干湿反差最大、春季次大、夏季最小、秋季次小;湿润区范围夏季最大、冬季次大、秋季最小、春季次小;半干旱区范围夏季没有、秋季面积最大、春季次大、冬季较小;干旱区范围夏季和秋季没有、春季面积大、冬季面积小。

从图6所示的1960—2009年江苏省四季相对湿润度IRM值的年际变化曲线上可以看出:春季IRM值小于-50%的年份有1962、1978、1981、1986、2000、2001年(图6a),夏季有1978年(图6b),秋季有1963、1995、1998、2005年(图6c),冬季有1960、1961、1962、1963、1967、1980、1983、1986、1995、1999年(图6d),与历年典型旱情发生的记录基本一致。综合图6可以看出:江苏省历年夏季的IRM值最大,冬季次大,春季最小、秋季次小,表明该省气候夏季最湿润、冬季次湿润,春季最干燥、秋季次干燥。此外,冬季IRM值线性倾向率为11.3 a-1,呈增大趋势,表明江苏省的冬旱在减轻,且这种趋势通过了α=0.01的显著性检验(图6d)。

图5 1960—2009年江苏省多年平均的四季相对湿润度指数空间分布(单位:%) a.春季;b.夏季;c.秋季;d.冬季Fig.5 Seasonal distribution of multi-year mean relative moisture index in Jiangsu Province from 1960 to 2009 a.spring;b.summer;c.autumn;d.winter (units:%)

图6 1960—2009年江苏省四季相对湿润度值的年际变化曲线 a.春季;b.夏季;c.秋季;d.冬季Fig.6 Seasonal change curves of relative moisture index in Jiangsu Province from 1960 to 2009 a.spring;b.summer;c.autumn;d.winter

2.2.3 江苏省干湿状况的月变化

从多年平均的降水量、潜在蒸散和相对湿润度指数的月变化曲线(图7)可以看到:降水量年变化为“单峰型”,7月最大,1月最小;潜在蒸散也为“单峰型”,7月最大,12月最小;而IRM值则呈“双峰型”,两峰两谷,最大值出现在7月,次大值出现在11月,最小值出现在5月,次小值出现在10月。降水量和相对湿润度指数的年内变幅大,潜在蒸散量的变幅小,降水量变化对相对湿润度指数变化的影响仍占主导地位。从降水量实测资料中也可以分析发现:P的年内变幅大,具有明显的汛期、非汛期特征,汛期(4—9月)累计降水占年总降水量的74.3%,7月平均降水量最大,达199 mm,1月最小,只有31 mm,变幅为168 mm。从潜在蒸散量的时间变化序列中可以看到,E全年的变化较平缓,7月为全年最大值,达136 mm,12月最小,为28 mm,变幅为108 mm;IRM值的年内波动比较大,1—5月,P、E均呈递增趋势,且E增速较P大,因此IRM值呈明显减小趋势;6—7月P的增速较E大,IRM值呈显著增大趋势;8月以后,P、E均呈减小趋势,其中8—9月、11—12月P的减速较E大,IRM呈显著减小趋势;10月,E的减速较P大,IRM呈弱增加趋势。IRM的曲线变化在5—10月趋势与P基本一致,说明主要受P影响。6—8月之间IRM值大于0,属于湿润期;IRM值较低的月份为5月、10月和12月,说明江苏省不易发生夏旱,但春、秋、冬旱发生的可能性较大。

图7 1960—2009年江苏省多年平均的降水量(黑线)、潜在蒸散量(点黑线)和相对湿润度指数(蓝线)逐月变化曲线Fig.7 Monthly change curves of multi-year mean precipitation(black line),multi-year mean potential evapotranspiration(dotted black line) and multi-year mean relative moisture index(blue line) in Jiangsu Province from 1960 to 2009

为了探明江苏省各地区年内气候干湿的月变化,选取淮北地区的丰县(图8a)、江淮地区的高邮(图8b)、苏北沿海的赣榆(图8c)、沿江地区的南京(图8d)和苏南地区的常州(图8e)作为代表性台站,来考察其IRM值的年内变化,发现IRM最大值均出现均在7月,其中淮北地区的相对湿润度年变化呈“单峰型”,7月最大,3月最小;其他地区呈“双峰型”,两峰出现在7月(最大)和11月(次大),两谷出现在5月(最小,个别台站3月最小)和10月(次小);苏北沿海地区的相对湿润度年内变化最大,沿江地区的相对湿润度年内变化最小。

3 结论和讨论

潜在蒸散的估算一直是气象学界关注的焦点问题之一。研究表明(邓云根,1979),当水体面积增大到20 m2以上时其蒸发量才趋于稳定且接近于自由水面蒸发量,因此,目前气象站的蒸发皿观测的蒸发量大于实际潜在蒸发量。本文采用由FAO推荐的具有明确物理意义的Penman-Monteith公式计算了逐日潜在蒸发量,并结合逐日降水量,推算出了相对湿润度指数(IRM)值,据此评估了江苏全省的干湿状况。主要结论如下:

1)从空间分布看:江苏省半干旱区与湿润区各占一半,这与江苏省的地形状况、水系分布密切相关。苏南以丘陵为主,地形起伏,有利于大气对流运动的产生;而其湖泊众多,水网密集,给水汽供应带来了良好的条件,因此,这一地区降水容易形成和维持,为湿润区。苏北大部为平原地带,水系发达程度不如苏南,为半干旱区。IRM受降水和潜在蒸散量两个因子的共同影响,IRM的空间分布特征与降水基本一致,即由北向南依次增大。降水的空间分布对IRM的空间分布起着主导作用。

图8 1960—2009年江苏省典型站点的多年平均相对湿润度指数逐月变化曲线 a.丰县;b.赣榆;c.高邮;d.南京;e.常州Fig.8 Monthly change curves of multi-year mean relative moisture index at typical stations in Jiangsu Province from 1960 to 2009 a.Fengxian;b.Ganyu;c.Gaoyou;d.Nanjing;e.Changzhou

2)年际变化上:虽然E的年际波动与气温的年际变化一致,但IRM的年际波动曲线与年降水量P的变化曲线一致,说明IRM受降水量变化的影响较大。

3)季节变化上:江苏省春季IRM由北向南依次增大;夏季全省都属湿润区,南北差异小;秋季除苏南部分站点外全省均属半干旱区;冬季IRM呈显著的纬向分布,从北向南显著递增。一年中夏季的IRM最大,冬季次大,春季最小,秋季次小,这与该省四季降水和潜在蒸散量的时空变化密切相关。

4)淮北和苏北沿海地区的相对湿润度年变化呈“单峰型”,江淮、沿江和苏南地区的年变化呈“双峰型”,苏北沿海地区的相对湿润度年内变化最大,沿江地区的相对湿润度年内变化最小。

邓根云.1979.水面蒸发量的一种气候学计算方法[J].气象学报,37(3):87-96.

郭建平,高素华,毛飞.2001.中国北方地区干旱化趋势与防御对策研究[J].自然灾害学报,10(3):32-36.

江和文,迟春艳,陈红磊.2010.盘锦作物生长季气象干旱特征分析[J].安徽农业科学,38(1):231-233.

李晓军,李取生.2004.东北地区参考作物蒸散确定方法研究[J].地理科学,24:212-216.

刘波,马柱国.2007.过去45年中国干湿气候区域变化特征[J].干旱区地理,30(1):7-15.

刘群昌,谢森传.1998.华北地区夏玉米田间水分转化规律研究[J].水利学报,1:62-68.

马柱国,符涂斌.2005.中国干早和半干早带10年际演变特征[J].地球物理学报,48(3):519-525.

马柱国,魏和林,符淙斌.2000.中国东部区域土壤湿度的变化及其与气候变率的关系[J].气象学报,58(6):278-287.

毛宇清,吴海英,裴海瑛,等.2012.近50 a南京夏季降水的气候特征[J].气象科学,32(6):646-652.

潘敖大,王珂清,曾燕,等.2011.长江三角洲近46 a气温和降水的变化趋势[J].大气科学学报,34(2):180-188.

祁海霞,智协飞,白永清.2011.中国干旱发生频率的年代际变化特征及趋势分析[J].大气科学学报,34(4):447-455.

荣艳淑,屠其璞.2004.天津地区蒸发演变及对本地气候干旱化影响的研究[J].气候与环境研究,9(4):575-584.

孙凤华,吴志坚,李丽光.2006.辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征[J].中国沙漠,26(6):969-975.

孙力,沈柏竹,安刚.2003.中国东北地区地表干湿状况的变化及趋势分析[J].应用气象学报,14(5):542-552.

孙永罡,白人海,谢安.2004.中国东北地区干旱趋势的年代际变化[J].北京大学学报:自然科学版,40(5):806-813.

孙智辉,雷延鹏,曹雪梅,等.2011.气象干旱精细化监测指数在陕西黄土高原的研究与应用[J].高原气象,30(1):142-149.

王备,高文明,龙俐.2011.黔西南州越冬作物生长季气象干旱特征分析[J].贵州气象,35(1):18-21.

杨建平,丁永建,陈仁升.2002.近50年来中国干湿气候界线的年际波动[J].地理学报,57(6):654-661.

周连童.2010.欧亚大陆干旱半干旱区感热通量的时空变化特征[J].大气科学学报,33(3):299-306.

Bordi I,Fraedrich K,Petitta M,et al.2005.Methods for predicting drought occurrences[C]//Proceedings of the 6th international conference of the European water resources association.Menton:7-10.

Mckee T B,Doesken N J,Kleist J.1993.The relationship of drought frequency and duration to time scales [C]//Eighth conference on applied climatology.Anaheim:Amer Meteor Soc:179-184.

Palmer W C.1965.Meteorological drought[R]//Research paper No.45.US Weather Bureau.Washington:NOAA Library and Information Services Division.

Thomthwaite C W.1948.An approach toward a rational classification of climate[J].Geographical Review,38:55-94.

(责任编辑：孙宁)

AridandmoistclimatecharacteristicsinJiangsuProvinceinrecent50years

ZHAO Jing1,BAO Yun-xuan2,3,ZHANG Ren-zhi1,MENG Cui-li4,SHEN Shuang-he2,3

(1.Resource and Environment Faculty of Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Jiangsu Key Lab of Agricultural Meteorology,NUIST,Nanjing 210044,China;3.School of Applied Meteorology,NUIST,Nanjing 210044,China;4.Wuhan National Agricultural Meteorology Station,Wuhan 430040,China)

Based on the conventional weather observational data from 54 meteorological stations in Jiangsu Province from 1960 to 2009,the daily potential evapotranspiration at different stations in this province was calculated by Penman-Monteith Equation.Relative moisture index(IRM),an index reflecting arid and moist climate characteristics,was used to evaluate the arid and moist climate conditions in a region.The dailyIRMvalues at different stations in the province were computed from the observed precipitation and the calculated evapotranspiration.According to the Chinese Meteorological Drought Grades in the National Standard GB/T20481-2006 of China,the computedIRMvalues were classified into three grades and the different statistical parameters ofIRMwere used to analyze the arid and moist characteristics in different regions of Jiangsu Province.The research results indicate:1) In a year,the semi-arid area and the moist area occupied a half of the total area in Jiangsu province respectively.Among them,the northern side of the Huaihe River,the north part of the region between the Yangtze River and the Huaihe River and the north part of the coastal region were semi-arid area and the south part between the Yangtze River and the Huaihe River,the south part of the coastal region,the valley of the Yangtze River and the south part of Jiangsu Province were the moist area;2) The precipitation and the potential evapotranspiration in a region were the two key factors influencing the relative moisture index and the climatic dryness and wetness characteristics in the region.The change of precipitation played a dominant role in the tempo-spatial changes ofIRMand the variation of the potential evapotranspiration played an auxiliary effect;3) In winter,there was the most obvious arid and moist contrast between the south and north parts of Jiangsu Province while it was the least in summer.The scope of moist area was largest in summer but it was smallest in autumn.The scope of semi-arid area was largest in autumn but it had no distribution in summer.The scope of arid area was largest in spring but there were no arid area in summer and autumn.The climate in Jiangsu Province was moistest in summer but it was aridest in spring;4) The annual change ofIRMpresented a single peak on the north side of the Huaihe River and the coastal region and there were two peaks in the region between the Yangtze River and the Huaihe River,the Valley of the Yangtze River and the south part of Jiangsu Province.The interannual variability ofIRMwas largest in the coastal region but it was smallest in the valley of the Yangtze River.

arid and moist climate characteristics;Penman-Monteith Equation;potential evapotranspiration;relative moisture index(IRM);tempo-spatial change

2013-11-28；改回日期2014-03-09

江苏省科技支撑计划(BE2009680)

包云轩,博士,教授,博士生导师,研究方向为气象与农业防灾减灾、农业病虫害测报、交通气象、资源遥感与环境信息系统,baoyx@nuist.edu.cn.

13878/j.cnki.dqkxxb.20131128001.

1674-7097(2014)05-0623-08

P462.1

A

13878/j.cnki.dqkxxb.20131128001

赵晶,包云轩,张仁陟，等.2014.江苏省近50 a气候干湿特征研究[J].大气科学学报,37(5):623-630.

Zhao Jing,Bao Yun-xuan,Zhang Ren-zhi,et al.2014.Arid and moist climate characteristics in Jiangsu Province in recent 50 years[J].Trans Atmos Sci,37(5):623-630.(in Chinese)