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user: 3. 结果分析 3.1. 鄱阳湖流域降水变化的气候背景 区域极端降水的变化与全球气候变暖的大背景密切相关。图2显示了1960~2017年间鄱阳湖流域气候变化的整体背景。就气温变化来看(图1(a))，近58 a来全球平均气温呈明显的增加趋势。鄱阳湖流域年平均气温变化与长江流域气温变化具有高度的一致性，二者与全球气温变化过程总体一致，但也存在一定差异。具体表现在：三者气温距平总体上于1990年前后由负转正，表明1990年以来全球和长江流域气温的增加趋势明显加快，而鄱阳湖和长江流域的气温增加幅度更为突出；鄱阳湖和长江流域年平均气温变化的波动幅度明显大于全球平均气温，并且二者存在明显的先下降后上升的过程，特别是1960~1970年间，气温波动下降幅度较大，1990s以来流域气温上升趋势显著，1998年以后温度整体维持在较高水平。 图1. (a) 1960~2017年间全球、长江流域和鄱阳湖流域年平均气温距平变化；(b) 鄱阳湖流域年降水量距平的年代际变化过程 就降水变化情况来看，1960~2017年间鄱阳湖流域年降水量呈现明显的年代际波动特征(图1(b))。1960~1970年间，降水整体偏少，表现为明显的负距平；1970~1990年间，降水波动较小，出现多次的降水枯丰时期转换；1990年以来，降水波动加剧，年代际变化特征明显，其中1990s和2010s降水异常偏多，2000s降水异常偏少。 3.2. 鄱阳湖流域极端降水指数时间变化特征 基于四类极端降水指标，从多角度对鄱阳湖流域极端降水的时间变化特征进行深入分析。由表2可知，绝对指数中的R10、R20和R25均呈现上升趋势，其中R25变化速率为0.78 d/10a，上升趋势显著。相对指数中的R95p和R99p均呈显著的上升趋势，二者的变化速率分别26.74 mm/10a和11.90 mm/10a。这一结果与时光训等 [ 4 ] 的相关分析结果具有一致性，即鄱阳湖流域大部分地区增加趋势较明显。以CWD为代表的持续指数呈现微弱下降趋势，其变化速率为−0.10 d/10a。极端降水强度指数变化显著，均通过了0.05显著性检验，其中SDII更是通过0.01显著性检验，表明近58 a来流域降水强度的增加最为明显。此外，除CDD和CWD外，整个流域极端降水指数的上升站点比重明显高于下降站点比重，特别是RX1day和SDII呈上升趋势的站点比重达到100%，表明流域绝大部分区域极端降水以上升为主。 Table 2 Variations of extreme precipitation indices in the Poyang Lake basin from 1960 to 201 极端降水指数 变化速率 突变点 站点比重% 上升 下降 绝对指数 R10 0.54 d/10a 2011 86.21% 13.79% R20 0.75 d/10a 1991* 96.55% 3.45% R25 0.78 d/10a* 1991* 96.55% 3.45% 相对指数 R95p 26.74 mm/10a* 1991* 96.55% 3.45% R99p 11.90 mm/10a* 1992* 86.21% 13.79% 持续指数 CDD −0.06 d /10a 2014* 34.48% 65.52% CWD −0.10 d/10a 1999* 24.14% 75.86% PRCPTOT 0.58 mm/10a 1991 93.10% 6.09% 强度指数 RX1day 14.14 mm/10a* 1992* 100% - RX5day 29.13 mm/10a* 1991* 96.55% 3.45% SDII 0.32 (mm/d)·10a** 1991* 100% - 表2. 1960~2017年鄱阳湖流域极端降水指数变化特征 注： ** 表示p < 0.01显著水平检验， * 为p < 0.05显著水平检验；-表示无下降站点。 突变分析表明，鄱阳湖流域极端降水指数大多于1990年前后发生突变，且除年总降水量外均通过0.05显著性检验。这一结果表明鄱阳湖流域极端降水自1990s以来出现明显增加趋势，与前述流域降水年代际变化特征结果一致。已有研究结果也表明，鄱阳湖流域在1990s极端降水偏多，暴雨频率和强度均有所增加 [ 22 ] [ 23 ]，且这一时期内流域发生多次洪涝灾害。 3.3. 鄱阳湖流域极端降水指数空间变化特征 图2显示了近58 a来11个极端降水指数多年平均值的空间插值(普通克里格法)结果以及各站点变化趋势的显著性检验，具体表现为：1) 绝对指数：R10、R20和R25空间分布特征基本一致(图2(a)~(c))，大体由东向西呈减小态势。相较而言，R10和R20空间分布较为分散，延续性较低，特别是R10低值区主要集中在西北部，东南部区域主要以下降趋势为主；R25的空间延续性较好，在中西部区域增加趋势较为突出，南部山区局部区域存在下降趋势。2) 相对指数：R95p和R99p的空间分布格局具有很好的一致性，整体由北向南减少(图2(d)、图2(e)，高值区集中于流域东部的鄱阳湖区和饶河及其周边地区，低值区集中于南部赣江流域。就时间变化来看，R95p在整个流域范围内均呈增加趋势，其中东、中部4个站点的增加趋势显著；R99p在东南山区存在部分下降区域。3) 持续指数：CDD、CWD和PRCPTOT空间变化呈现出较强的反向性特征(图2(f)~(h))，CDD和CWD整体由东南向西北减少，而PRCPTOT则表现为由西南向东北减小。各气象站点的CDD和CWD变化趋势空间变异较大，整体上以下降趋势为主，同时也存在部分站点出现上升趋势，而PRCPTOT则以上升趋势 图2. 鄱阳湖流域极端降水指数空间变化特征 为主。4) 强度指数：RX1day、RX5day和SDII的分布具有很好的空间一致性(图2(i)~(k))，均表现为由东北向西南减小的特征。在研究时段内，这三个指标在鄱阳湖流域内均呈增加趋势，特别是SDII在西北—南东方向的大多数站点上增加趋势显著。 3.4. ENSO事件对极端降水的影响分析 3.4.1. 极端降水指数与ENSO事件线性相关分析 表3为鄱阳湖流域各极端降水指数与ENSO相关指标的Pearson相关系数矩阵。整体而言，11个极端降水指数与4个ENSO相关指标构成的44组相关关系中，有40组呈正相关，4组呈负相关。就各极端降水指数而言，除持续干期(CDD)外，其余指数与ENSO指标中4个海区(NINO 1 + 2区、NINO 3区、NINO 3.4区和NINO 4区)海表温度异常均为正相关，说明海温升高对鄱阳湖流域极端降水的增加具有重要影响。其中，NINO 1 + 2区海表温度异常与各极端降水指标之间的相关性最为显著，有6个指数(R20， R25， PRCPTOT， RX1day， RX5day， SDII)相关性通过0.05显著性检验，1个指数(R10)通过0.01显著性检验。这一结果表明，NINO 1 + 2区内的海表温度异常偏高时，鄱阳湖流域中雨日数、大雨日数、暴雨日数、年总降水量、1日最大降水量、5日最大降水量和降水强度等均呈现相对增加的趋势。 Table 3 Correlation coefficients between extreme precipitation indices and ENSO indices in the Poyang Lake basi 极端降水指数 ENSO指数 NINO 1 + 2区 NINO 3区 NINO 4区 NINO 3.4区 绝对指数 R10 0.37** 0.31* 0.14 0.25 R20 0.33* 0.26 0.14 0.20 R25 0.31* 0.24 0.14 0.19 相对指数 R95p 0.25 0.16 0.10 0.09 R99p 0.17 0.13 0.15 0.10 持续指数 CDD −0.02 −0.04 −0.07 −0.07 CWD 0.09 0.04 0.03 0.03 PRCPTOT 0.33* 0.26 0.13 0.19 强度指数 RX1day 0.32* 0.27* 0.21 0.20 RX5day 0.28* 0.22 0.15 0.16 SDII 0.28* 0.22 0.17 0.15 表3. 鄱阳湖流域极端降水指数与ENSO指标相关性分析 注：**表示通过0.01显著性检验；*表示通过0.05显著性检验。 3.4.2. 极端降水指数与ENSO事件非线性趋势相关性分析 由表3表可知，年总降水量(PRCPTOT)与其余指标的相关系数总体高于其他指数，因此可作为典型指标反映极端降水的年代际变化。 图3为不同海区ENSO指标与鄱阳湖流年总降水量的交叉小波谱和小波相干谱。图中小波相干系数越大，表明两者相关性越高。由图可知，NINO 1 + 2区海表温度距平指数与鄱阳湖流域年总降水量的相关性整体高于其他海区，具体为：NINO 1 + 2区 > NINO 3区 > NINO 3.4区 > NINO 4区。从周期性角度来看，4个海区海表温度距平指数与流域年总降水量的交叉小波谱的高能量区均存在于1969~1974年间的2~4 a时间尺度上，以及1997~2003年间的4~6 a时间尺度上，相较而言年总降水量与NINO 1 + 2区和NINO 3区的共振周期强于NINO 3.4区和NINO4区。同时，二者小波相干谱均存在显著性区域，其中NINO 1 + 2区显著相关性出现在1970~1976年、1980~1985年间的3~6 a时间尺度上及1974~1984年的10~12 a时间尺度上，小波相干系数高于0.7，表现出较强的相关性；NINO 3区、NINO 3.4区以及NINO 4区显著相关性均出现1970~1978年间的2~3 a时间尺度上。 图3. 不同海区海表温度距平指数与鄱阳湖流域年总降水量交叉小波谱(XWT) (a)和小波相干谱(WTC) (b) 年际变化中，流域年总降水量与4个海区的海温异常在1970年以前无直接相关性。在2~3 a的时间尺度上，1970~1978年间流域年总降水量滞后NINO 3区、NINO 3.4区和NINO 4区海温异常90˚，后期逐渐转正，但相关性减弱。进入2000年以后，这种相关性近乎消失。在3~6 a的时间尺度上，年总降水量与NINO 1 + 2区海温异常在1970~2000年间以同位相变化(正相关)为主，2000~2010年间两者相关性消失。2010年之后，年总降水量与4个海区的海温异常的相关性均显著增强，表明近年来鄱阳湖流域降水受赤道太平洋海温异常影响逐渐增加。 3.4.3. 暖、冷ENSO事件对鄱阳湖流域极端降水的影响 根据暖、冷ENSO事件发生峰值所在年份进行统计，可知研究时段(1960~2017年)内暖ENSO事件发生年份共计17年；冷ENSO事件发生年份共计11年。 同样，选取流域极端降水代表性指数年总降水量(PRCPTOT)来分析暖冷ENSO事件对流域极端降水的影响 [ 24 ]。图4显示了暖、冷ENSO事件发生年份，流域年总降水量的空间差异性。由图可以看出，当ENSO处于暖事件时，除北部和南部较小范围外，鄱阳湖流域绝大多数区域年总降水量均表现为不同程度的增加。空间上，年总降水量的增加大体以中部为中心，向南北两侧减小，最大值约15%。相较而言，已有研究表明，当ENSO处于暖事件年份时，秦岭–淮河南北区域全年以降水偏少为主 [ 12 ]，而珠江流域上游极端降水量级均呈增加趋势，下游以及南部边缘极端降水量级减少 [ 24 ]。统计检验表明，就鄱阳湖流域内各具体气象站点而言，ENSO暖事件时，流域年总降水量的增加幅度均不显著。