5.2.1 气候分界线位置与淮河流域降水量的关系
1.气候分界线位置与年降水量
首先选择分布在东经110°～120°、北纬27°～38°范围内共35个站的月降水资料，计算各站年降水量序列与气候分界线位置的相关系数。计算结果表明，在整个淮河流域，气候分界线位置变化与年降水量呈明显的负相关，多数站点的负相关系数达到了0.05的显著性水平。而在淮河流域以北的黄河流域和以南的长江流域，相关并不明显。这说明，气候分界线位置的南北变动确实与淮河流域的降水密切相关：气候分界线向北移动，淮河流域的年降水量减少；气候分界线向南移动，则淮河流域的年降水量增多。
对淮河流域旱涝年与气候分界线位置的关系进行分析，选出淮河流域典型的涝年和旱年，与50年分界线的平均位置作比较。1950—2002年，淮河流域发生的典型涝年有1954年、1956年、1963年和1991年共4年；典型旱年有1959年、1966年、1978年、1988年、1999年和2001年共6年。这些典型旱涝年与气候分界线位置的对应关系如图5.2-1所示，图5.2-1中的三角形代表淮河流域的典型旱年，圆圈代表典型涝年。可以看出，除1963年、1988年两个年份外，淮河流域典型旱年对应着气候分界线的明显北跳，而典型涝年都发生在分界线位置偏南的时候。这些典型旱涝年与气候分界线的对应关系与年降水量和气候分界线的负相关是比较一致的。
2.气候分界线位置与夏季降水量
淮河流域的降水主要集中在夏季，包括梅雨季节。因此，气候分界线位置的移动对该地区夏季降水的影响是否明显具有重要意义。通过对气候分界线位置与流域各站夏季降水量相关系数的计算发现，淮河流域是明显的负相关区，而在黄河流域和长江流域相关则不显著。为了更细致地分析淮河流域夏季降水与气候分界线位置的关系，对淮河流域各站夏季降水进行EOF分析，得出夏季降水主要分布类型，进而分析其与气候分界线南北移动的关系。EOF分析用到了上述35个站点的降水资料，每个站点有50年的降水资料，保证了EOF结果的稳定性。计算结果表明在东经110°～120°、北纬27°～38°范围内，夏季降水的EOF第1模态代表了区域总的降水趋势，即以夏季降水量最大的长江下游为主的降水分布型，而第2模态则代表淮河流域的夏季降水分布型。表5.2-1是江淮流域夏季降水EOF分析的前6个模态方差贡献及其时间系数与气候分界线位置的相关系数。可以看出，代表长江流域和淮河水系的前两个模态的解释方差分别为29.7%和15.5%，其中代表淮河水系降水的第2模态所对应的时间系数与气候分界线位置的相关系数达到-0.479。
图5.2-1 典型旱涝年与气候分界线位置的对应关系
注：图中蓝色曲线为气候分界线的变化曲线。
表5.2-1 江淮流域夏季降水EOF分析的前6个模态方差贡献及其时间系数与气候分界线位置的相关系数(https://www.daowen.com)
如图5.2-2所示，夏季降水EOF分析的第1模态空间分布主要覆盖了淮河流域以南北纬27°～32°之间的长江下游地区，其对应的时间系数反映了这一区域夏季降水的年际变化。可以看出该空间型的区域特征十分明显，但其时间系数与气候分界线位置没有显著相关性，相关系数仅为0.070（表5.2-1）。这说明长江下游的夏季降水多少对气候分界线的南北移动不敏感，气候的冷暖变化对长江下游夏季降水量变化没有显著影响。
图5.2-2 夏季降水的EOF分析（第1模态）
在图5.2-3中，夏季降水EOF第2模态异常主要集中在北纬31°～34°的淮河干流区域，代表了淮河流域的夏季降水空间分布和变化特征，对应的第2模态的时间系数代表该区域夏季降水的年际变化。第2模态的时间系数与气候分界线位置的相关系数达到-0.479（表5.2-1），为显著的负相关，与前面计算出的气候分界线位置与降水的相关系数在淮河流域的显著负相关一致。从图5.2-3（b）中夏季降水EOF第2模态对应的时间系数与气候分界线位置的时间变化可以看出，淮河流域的夏季强降水年几乎都对应气候分界线偏南的年份，从气候和大气环流背景上分析，这一特征反映了气候分界线偏南时北方冷空气较强且南压，有利于在该区域与北上的暖湿气流交汇而形成降水；而气候分界线偏北时则表示冷空气较弱，不利于在淮河流域形成冷暖空气的对峙而形成降水。因此，江淮流域夏季降水EOF第2模态时间系数和气候分界线位置的显著负相关反映了该地区夏季梅雨锋活动、冷暖空气强度对比在空间和时间上的变化，以及这种变化对淮河流域主要区域降水的影响。作为气候过渡带，北亚热带和暖温带气候分界线在淮河流域的南北移动直接导致了该地区夏季降水剧烈的年际变化，这也正是该流域旱涝气候异常的主要气候背景。
图5.2-3 夏季降水的EOF分析（第2模态）
对江淮流域夏季降水前4个模态的空间型和时间系数分析表明，第1模态代表该流域的主降水型（解释方差29.7%），即淮河流域与长江下游地区的降水有密切关系，该型降水主要位于淮河以南地区及长江下游，以受长江流域降水的大气环流背景影响为主，属江淮降水区，与淮河以北地区的降水呈负相关（图5.2-2）；其时间系数与气候分界线变化没有显著相关，可以认为该型降水与气候带的移动没有显著相关性。第2模态（图5.2-3）代表淮河水系的降水特征（解释方差15.5%），有特定的大气环流背景，反映了淮河流域降水的特殊性和复杂性以及与江淮地区降水的差异性。如图5.2-3（b）所示，其时间系数与气候分界线为显著的负相关，相关系数达-0.479。可以看出，第2模态表示淮河水系的主降水型，与5000℃积温线位置有很好的负相关，即气候分界线向北移动，淮河流域夏季降水减少；气候分界线向南移动，则夏季降水增多。这种关系可能和北方冷空气活动有关，即北方冷空气活动频繁，当年降水增多；反之则降水减少。上述两个模态结果表明，江淮流域的主要降水型以长江流域为主，其次是淮河流域；而淮河流域的夏季降水与5000℃积温线的位置变化有密切关系。