新疆阿勒泰地區(qū)氣候變化分析

新疆阿勒泰地區(qū)氣候變化分析

根據(jù)ipcc第三次評估報(bào)告，世界平均氣溫自1861年以來逐年增加，20年來增加了0.6.0.2。近50年來,中國氣溫和降水都有顯著的變化。氣溫變化趨勢和全球變暖不完全同步,呈現(xiàn)出北部普遍增暖,被認(rèn)為是北半球增溫型的一部分;而在西南某些地區(qū)出現(xiàn)變冷趨勢,冬季在四季中增暖最明顯。降水略有減少,但近十幾年來,夏季降水明顯增加,尤其是長江中下游地區(qū)、華南地區(qū)和西北西部地區(qū),而華北地區(qū)夏季降水呈明顯減少的趨勢。與此同時(shí),新疆氣溫和降水變化呈現(xiàn)出自己的特色。氣溫升高與全球以及全國有同步性,并且高于全球升溫幅度。全疆氣溫平均增長率為0.27℃·(10a)-1,北疆地區(qū)為0.36℃·(10a)-1,南疆地區(qū)為0.20℃·(10a)-1。降水呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢,尤其是近20年,增加愈發(fā)明顯。本文對阿勒泰地區(qū)8個(gè)站點(diǎn)近40年的氣溫、降水和蒸發(fā)變化情況進(jìn)行了全面分析,由此得出阿勒泰地區(qū)近40年的氣候變化特征。1研究區(qū)域的范圍、數(shù)據(jù)的來源和分析1.1阿勒泰地區(qū)大陸性氣候區(qū)阿勒泰地區(qū)位于新疆北部,地處85°31′37″~91°1′15″E,44°59′35″~49°10′45″N。本區(qū)屬中溫帶,除薩吾爾山區(qū)外,其余地區(qū)皆屬大陸性氣候。資料顯示,阿勒泰地區(qū)年均氣溫3.7℃,年變化幅度大,最冷月(1月)與最熱月(7月)相比,年較差均在30℃以上。年均降水量171.5mm,年均蒸發(fā)量1814.9mm,年均無霜期131d,冬季積雪深厚,雪害頻繁。1.2氣象要素時(shí)間序列計(jì)算用1961-2001年阿勒泰地區(qū)8個(gè)氣象站點(diǎn)的氣象觀測資料(表1),計(jì)算阿勒泰地區(qū)月、季、年的平均氣溫、降水及蒸發(fā)量序列。利用計(jì)算的氣象要素時(shí)間序列,以時(shí)間為自變量,要素為因變量,建立一元回歸(方程和公式略)及6階線性擬合方程。將b1×10稱為變化傾向率,b1<0表示在計(jì)算時(shí)段內(nèi)呈下降趨勢,b1>0表示呈上升趨勢。b1絕對值的大小可以度量其演變趨勢上升、下降的程度,計(jì)算模擬序列與原序列的相關(guān)系數(shù)、氣候變化傾向率以及各年代的平均值,比較其變化的特征,利用統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算年、季之間的相關(guān)性,并分析基本氣候的歷史演變和年代際變化特點(diǎn)。2阿爾泰氣候變化特征近40年2.14溫度變化2.1.1溫度年變化特征(1)世紀(jì)80年代增溫從表2可以看出,從1961-2000年,年平均氣溫呈遞增趨勢。每相鄰10年平均氣溫的差值分別是0.4,0.6,0.3℃,從而可以看出,20世紀(jì)80年代增溫最為明顯,此10年平均較60-70年代分別偏高1.0,0.6℃。1971-2000年阿勒泰地區(qū)年標(biāo)準(zhǔn)氣溫均值較1961-1990年偏高0.4℃,比40年的平均值偏高0.4℃。(2)別偏高,0.3,2.320世紀(jì)90年代四季增暖較明顯,此10年的平均氣溫較60年代四季分別偏高0.3,0.3,1.2,2.9℃?？梢钥闯?冬季是4個(gè)季節(jié)中年代際平均氣溫升高最快的季節(jié)之一。即60-90年代,阿勒泰地區(qū)年和夏、秋、冬3季的氣溫經(jīng)歷了一個(gè)從“低(溫)-高”的歷史演變過程。2.1.2溫度變化的趨勢和趨勢(1)蘇集對阿勒泰地區(qū)年氣溫的變化規(guī)律從圖1一元線性擬合直線中可看出,年平均氣溫總體呈上升趨勢。而6階多項(xiàng)式擬合的年平均氣溫曲線,則反映出自20世紀(jì)70年代初到80年代初呈顯著增暖趨勢,90年代增暖達(dá)到最強(qiáng)。阿勒泰地區(qū)年平均氣溫1966,1967,1975,1985,1986年為相對的低溫年,年平均氣溫都在2.5℃以下,并在1969年達(dá)到最低(1.0℃);而1983,1984,1989,1990年為相對高溫年,并在1997年達(dá)到最高(5.5℃)。從計(jì)算結(jié)果看,阿勒泰地區(qū)年氣溫變化的傾向率和相關(guān)系數(shù)均為正值,它的傾向率為0.38℃·(10a)-1,相關(guān)系數(shù)值為0.432。由以上分析可以看出,在全球氣候變暖的大背景下,阿勒泰地區(qū)的氣溫全年總的趨勢是在變暖。(2)阿勒泰地區(qū)春季氣溫特征從圖2可以看出,季平均氣溫總體呈上升趨勢,并且上升的趨勢日益明顯。而6階多項(xiàng)式擬合的季平均氣溫曲線則反映出四季都有變暖的趨勢,并且,20世紀(jì)60年代中期到70年代初,四季都出現(xiàn)了相對較低的氣溫,90年代初到中期則為相對的高溫期,1997年之后,氣溫開始呈現(xiàn)出略微下降的趨勢。這種增暖趨勢與華北、東北和西北其他地區(qū)變暖的趨勢基本一致,但增暖的幅度相對偏小。從計(jì)算結(jié)果看,阿勒泰地區(qū)四季氣溫變化的傾向率和相關(guān)系數(shù)均為正值,它們的傾向率分別為0.149℃·(10a)-1,0.257℃·(10a)-1,0.365℃·(10a)-1,0.785℃·(10a)-1,相關(guān)系數(shù)值分別為0.112,0.353,0.303,0.410。由以上分析可以得出,阿勒泰地區(qū)1961年以來氣溫季節(jié)變化的特點(diǎn)是四季變暖都比較顯著,尤其是秋、冬兩季的顯著升溫,導(dǎo)致了年平均氣溫顯著增加。(3)顯著性水平檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn),得到四季與年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)值分別為0.679,0.562,0.575,0.491,都通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn);而且,春與夏季,秋與冬季達(dá)到了0.05的顯著性水平檢驗(yàn)。這說明四季氣溫的變化對年氣溫變化影響比較顯著,相對而言,冬季增暖最為明顯,春季增暖最為緩慢。2.240年流量變化2.2.1降水年的變遷特征(1)降水量呈遞增趨勢從表3可以看出,從1961-1971年,年平均降水量有略微的減少,而1971-2000年,則呈遞增趨勢。此后,每相鄰10年平均降水量的差值分別是28.5,20.7mm。年降水最多的出現(xiàn)在氣溫偏暖的20世紀(jì)90年代,而降水最少的出現(xiàn)在相對氣溫偏低的60年代。1971-2000年阿勒泰地區(qū)年降水量均值較1961-1990年偏高13.8mm。(2)冬、秋、冬季降水特征表3可以看出,各季的降水量都是波動(dòng)的。春季的平均降水量呈“⌒”型,夏季呈“V”型,秋季也呈現(xiàn)出“V”型,而冬季卻是持續(xù)遞增的。夏、秋、冬季降水最多的出現(xiàn)在氣溫偏暖的90年代,而降水最少的出現(xiàn)在相對氣溫偏低的60年代。90年代這10年的平均降水量較60年代春、夏、秋、冬四季分別偏高4.8,16.8,9.0,14.7mm。從表3中可以看出,冬季是4個(gè)季節(jié)中年代際平均降水量增大的季節(jié)。2.2.2降水變化趨勢和趨勢(1)降水量的變化從圖3可以看出,年平均降水量總體呈上升趨勢。而6階多項(xiàng)式擬合的年平均氣溫曲線則反映出1961-2001年降水量波動(dòng)比較明顯。自60年代初到70年代初,80年代到90年代中期降水量呈遞增趨勢,而70年代初到80年代初是降水量減少的時(shí)期。阿勒泰地區(qū)1963,1974,1982年為相對的少雨年份,年平均降水量都在110mm以下,并在1974年達(dá)到最低96mm;1969,1984,1987,1993年為相對的多雨年份,并在1992年達(dá)到最大值250mm。從計(jì)算結(jié)果看,阿勒泰地區(qū)年降水量變化的傾向率和相關(guān)系數(shù)均為正值,它的傾向率為14.696mm·(10a)-1,相關(guān)系數(shù)為0.391。由以上分析可以看出,在全球氣候變暖的大背景下,阿勒泰地區(qū)年降水總量呈增加趨勢。近20年來,年降水量變化趨勢與柴達(dá)木盆地基本一致,即80-90年代年降水量比60-70年代明顯增多,基本氣候條件有向暖濕化發(fā)展的趨勢。(2)阿勒泰地區(qū)疫情時(shí)降水的特征從圖4可以看出,季平均降水量總體呈上升趨勢,夏季最為明顯。而6階多項(xiàng)式擬合的季平均降水量曲線則反映出四季都有變濕的趨勢。并很好地反映出60年代初期到70年代初,80年代到90年代中期四季相對多雨的特征,70年代初到80年代相對少雨的特征。從計(jì)算結(jié)果看,阿勒泰地區(qū)四季降水量變化的傾向率和相關(guān)系數(shù)均為正值,它們的傾向率分別為0.937,6.087,3.363,4.766mm·(10a)-1,相關(guān)系數(shù)分別為0.076,0.282,0.275,0.444。從以上分析不難得出,在全球氣候變暖的背景下,阿勒泰地區(qū)的降水量在季節(jié)分配上發(fā)生了變化,表現(xiàn)為四季降水量呈逐步增加的趨勢,但春、秋季增加較緩慢。(3)降水的顯著性分析進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn),得到降水量年度和春、夏、秋季的相關(guān)系數(shù)分別為0.332,0.839,0.557,通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。說明這3個(gè)季節(jié)對阿勒泰地區(qū)年降水量影響十分顯著。此外,春、夏季降水量的相關(guān)系數(shù)也通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。這說明春、夏、秋季降水量的變化對年降水量變化的影響比較顯著。2.340年蒸發(fā)量的變化2.3.1年蒸發(fā)量的年齡變化特征(1)蒸發(fā)量的變化從表4可以看出,從1961-1990年,年平均蒸發(fā)量不是呈遞增趨勢的,而是從80年代,蒸發(fā)量開始減少。1961-2000年阿勒泰地區(qū)年標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)量均值較1971-2000年偏低18.6mm。(2)蒸發(fā)總量分析春季平均蒸發(fā)量呈遞減趨勢,夏、秋季都呈“⌒”型,而冬季卻呈遞增趨勢。1961-2000年阿勒泰地區(qū)春、夏、秋季的蒸發(fā)總量均值較1971-1990年偏高26.4,2.1,3mm,而冬季則偏低5.4mm。80年代四季蒸發(fā)量降低較明顯,此10年的平均值較70年代春、夏、秋季分別偏低13.4,77.1,37.9mm。可以看出,夏季是4個(gè)季節(jié)中年代際平均蒸發(fā)量降低最多的季節(jié)之一。2.3.2蒸發(fā)量變化的趨勢和趨勢(1)阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量的特征從圖5可以看出,阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量略有降低的趨勢。年蒸發(fā)量的6階擬合曲線很直觀地反映了70年代蒸發(fā)量增大,60,80年代后期減少,90年代末蒸發(fā)量明顯減小的特征。計(jì)算分析阿勒泰地區(qū)年地表蒸發(fā)量變化傾向率及蒸發(fā)量與年代相關(guān)系數(shù)得出,年度蒸發(fā)量變化的傾向率為-15.838mm·(10a)-1,相關(guān)系數(shù)為0.053。這說明阿勒泰地區(qū)年蒸發(fā)量變化并不是十分突出,呈緩慢減少趨勢。因?yàn)?蒸發(fā)量不僅受氣溫的影響,還受降水及風(fēng)的制約,所以,在全球氣候變暖的背景下,阿勒泰地區(qū)年蒸發(fā)量并沒有增加。(2)蒸發(fā)量變化的趨勢從圖6可以看出,夏、秋、冬季蒸發(fā)量呈略微上升趨勢,而春季卻呈現(xiàn)出明顯降低的趨勢。年地表蒸發(fā)量的6階擬合曲線反映出60年代中期到80年代,四季都在增長,但80年代后春、夏、冬季都呈現(xiàn)出遞減的趨勢。計(jì)算分析阿勒泰地區(qū)季蒸發(fā)量變化傾向率、蒸發(fā)量與年代相關(guān)系數(shù)得出,除春季蒸發(fā)量變化的氣候傾向率為-17.786mm·(10a)-1、相關(guān)系數(shù)為0.157外,其余各季均為正值,分別為16.56,41.463,3.819mm·(10a)-1,相關(guān)系數(shù)分別為0.01,0.603,0.287。從以上分析不難得出,在全球氣候變暖的背景下,阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量在季節(jié)分配上發(fā)生了變化,表現(xiàn)為夏、秋、冬季節(jié)有逐步增加的趨勢,而春季則呈降低趨勢。(3)春、夏季、春對比進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn),得到年和春、夏、秋季的相關(guān)系數(shù)分別為0.684,0.678,0.410,均通過0.01的顯著性水平檢驗(yàn),而冬季沒有通過檢驗(yàn);春與夏季,春與秋季的相關(guān)系數(shù)也通過0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。這說明春、夏、秋季蒸發(fā)量的變化對年變化影響比較顯著。3顯著性水平檢驗(yàn)(1)在全球氣候變暖的大背景下,阿勒泰地區(qū)的氣溫全年總的趨勢是在變暖,尤其是20世紀(jì)80年代,增溫最為明顯。自1961年以來,四季變暖都比較顯著,尤其是秋、冬兩季顯著升溫,導(dǎo)致了年平均氣溫顯著升高。近10年是新疆近40年最暖的時(shí)期,但增暖的幅度與前期相比已有所減少。阿勒泰地區(qū)的年、四季氣溫變化的傾向率和相關(guān)系數(shù)均為正值。進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn),得到氣溫四季與年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)分別為0.679,0.562,0.575,0.491,都超過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。可以看出,四季氣溫變化對年氣溫變化影響都比較顯著,而冬季增暖較為明顯,春季增暖較為緩慢。(2)阿勒泰地區(qū)降水全年總的趨勢是在增多,但在季節(jié)分配上發(fā)生了變化,表現(xiàn)為夏、冬季節(jié)降水呈逐步增加趨勢,而春、秋季則增加較緩慢。阿勒泰地區(qū)年及四季降水量變化的傾向率和相關(guān)系數(shù)均為正值。進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn),得到降水量年度和春、夏、秋季的相關(guān)系數(shù)分別為0.332,0.839,0.557,通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。可以看出,春、夏、秋季降水量的變化對年降水量變化影響比較顯著。(3)阿勒泰地區(qū)年蒸發(fā)量變化并不是十分突出,蒸發(fā)量沒有隨氣溫的升高而增加,反而呈緩慢減少趨勢。并且,阿勒泰地區(qū)蒸發(fā)量在季節(jié)分配上發(fā)生了變化,表現(xiàn)為夏、秋、冬季有逐漸增加的趨勢,而春季則呈現(xiàn)出減少的趨勢。阿勒泰地區(qū)年、春季蒸