新疆伊犁河谷地區(qū)50 a來氣候變化特征分析

李 聰 ，曹占洲 ，丁 林 ，石 玉 ，楊志華

（1.新疆維吾爾自治區(qū)氣候中心，新疆烏魯木齊830002；2.新疆氣象信息中心，新疆烏魯木齊830002）

近些年來，隨著大氣中CO2等溫室氣體濃度的日益增加，全球氣候變暖已成為國際社會(huì)所關(guān)注的重大問題，是不可逆轉(zhuǎn)的事實(shí)[1]。據(jù)研究，近百年來，全球氣溫平均升高了0.5℃左右[2]，北半球降水顯著增加。2008年IPCC第4次評(píng)估報(bào)告預(yù)測(cè)，與1980—1999年相比，21世紀(jì)末全球平均地表溫度可能會(huì)升高1.1～6.4℃；全球平均海平面將上升0.18～0.59 m，屆時(shí)格陵蘭冰蓋的持續(xù)退縮將導(dǎo)致2100年后海平面繼續(xù)上升；高溫、熱浪以及強(qiáng)降水頻率可能增加，熱帶氣旋強(qiáng)度可能加強(qiáng)[3]。由于氣候變化的影響，未來極端氣候事件將會(huì)增多，自然災(zāi)害頻發(fā)；由于冰川消融加速，水資源問題將更加突出；而且氣候變化也將使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

總之，氣候變化已成為全球性的關(guān)注熱點(diǎn)。受全球氣候變化的影響，近百年來，中國年平均氣溫升高了0.5～0.8℃；近50 a來，變暖尤其明顯，中國大部分地區(qū)呈增溫趨勢(shì)，以北方增溫最為明顯。

在全球氣候變化的背景下，我國西北地區(qū)的氣候變化趨勢(shì)更加明顯[4]。新疆地處我國西北干旱區(qū)，對(duì)氣候變化的響應(yīng)非常敏感。胡汝驥等[5]研究得出，新疆氣候變化與全球和全國氣候變化趨勢(shì)基本一致。但由于新疆地域遼闊，自然條件復(fù)雜，因此，在氣候變化方面有著明顯的地域性特點(diǎn)。有數(shù)據(jù)表明，新疆降水自20世紀(jì)50年代中期至70年代末呈緩慢下降趨勢(shì)，其后轉(zhuǎn)為上升趨勢(shì)，尤其是1987年以后上升幅度十分顯著[6-7]。也有研究表明[8]，新疆的降水量在60—70年代為減少階段，進(jìn)入80年代后轉(zhuǎn)為增加的轉(zhuǎn)型時(shí)期，90年代是逐年增加時(shí)期。

本研究選取伊寧等10個(gè)氣象站作為代表站，利用線性趨勢(shì)、滑動(dòng)平均等方法，用1961—2010年50 a的氣溫和降水觀測(cè)資料對(duì)伊犁河谷進(jìn)行氣候統(tǒng)計(jì)分析，旨在揭示伊犁河谷50 a和近10 a的氣候變化規(guī)律。

1 資料和計(jì)算方法

資料來源于伊犁地區(qū)10個(gè)氣象代表站點(diǎn)（察布查爾、伊犁、尼勒克、伊寧、鞏留、新源、昭蘇、特克斯、霍爾果斯、霍城）。根據(jù)資料分別計(jì)算了1961—2010年（50 a）各氣象要素的年平均值和不同年代各氣象要素的平均值。同時(shí)，根據(jù)新疆氣象局制定的季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)[9]，統(tǒng)計(jì)冬（12—2月）、春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）4個(gè)季節(jié)各氣象要素的平均值。

趨勢(shì)分析利用計(jì)算的氣象要素的時(shí)間序列，以時(shí)間（t）為自變量、要素（Y）為因變量，建立一元回歸方程：Y（t）＝a＋bt（b×10為變化傾向率，b值符號(hào)反映上升或下降的變化趨勢(shì)[10-12]）。各要素進(jìn)行5 a滑動(dòng)平均，其中，30 a均值取WTO規(guī)定的1971—2000年的標(biāo)準(zhǔn)氣候年均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 平均氣溫

伊犁50 a年均氣溫為7.8℃，與30 a均值相當(dāng)。50 a來，氣溫變化總體呈上升趨勢(shì)（圖1），變化傾向率為0.46℃/10 a。

從圖1可以看出，20世紀(jì)60年代最冷，近10 a最暖，大致以20世紀(jì)80年代中后期為界，“前涼后暖”，20世紀(jì)60，70，80年代分別比50 a平均氣溫偏低 0.9，0.5，0.2℃；90年代略高0.2℃；2000—2010年偏高1.2℃，是年平均氣溫上升最強(qiáng)勁的10 a。20世紀(jì)80年代中期前，年平均氣溫大多在50 a平均值以下且其偏低幅度極大，其后則多在平均值以上。最近10 a年平均氣溫大多在50 a平均值以上。

由圖2～5可知，1961—2010年的冬季平均氣溫為-7.0℃，春季為9.9℃，夏季為20.5℃，秋季為8.6℃。與30 a同期均值相比，冬季、夏季和秋季均偏高0.1℃，春季偏高0.5℃，冬、春、夏、秋季平均氣溫總體上均呈逐漸上升趨勢(shì)，變化傾向率分別為 0.59，0.28，0.28，0.42 ℃/10 a（相關(guān)系數(shù)均通過α＝0.1顯著性檢驗(yàn)）。近10 a來，伊犁河谷地區(qū)的年及四季的平均氣溫與50 a均值相比，均呈明顯增加趨勢(shì)，說明近10 a是伊犁河谷地區(qū)50 a中最暖的時(shí)期。

2.2 平均最高氣溫

從圖6可以看出，伊犁河谷地區(qū)年平均最高氣溫略呈下降趨勢(shì)。20世紀(jì)60年代中期和90年代年平均最高氣溫較低，多在50 a平均值以下且振幅小，70—80年代則多在50 a平均值以上，近10 a年平均最高氣溫基本與多年平均值持平。20世紀(jì)60年代和90年代偏低0.6℃，70年代偏高0.7℃，為最高時(shí)期。其中，1983年是近50 a平均最高氣溫最高的一年，比50 a均值偏高2.8℃。

圖7～10表明，20世紀(jì)90年代前，冬季平均最高氣溫偏低的年份占38%，其中，60年代后期及70年代為最冷時(shí)期；90年代后，偏低年份只占16%，即冬季平均最高氣溫自90年代呈現(xiàn)出升溫趨勢(shì)，特別是近10 a平均最高氣溫高于50 a均值0.4℃。春季平均最高氣溫在2000年以前均在均值以下且振幅相對(duì)略小，近10 a春季平均最高氣溫呈現(xiàn)出強(qiáng)勁升溫趨勢(shì)，高于均值1.4℃，2008年最高，區(qū)域平均異常偏高2.9℃。夏季平均最高氣溫逐年代呈“－＋＋－＋”趨勢(shì)，60年代偏低0.1℃，70年代偏高0.3℃，80年代偏高0.2℃，90年代中期以后夏季平均最高氣溫又有所下降，偏低0.5℃。20世紀(jì)60年代和90年代的夏季平均最高氣溫在多年均值以下，70年代、80年代及近10 a的夏季平均最高氣溫大多在50 a均值以上。在20世紀(jì)60年代至2000年以前，秋季平均最高氣溫均在多年均值以下；近10 a秋季平均最高氣溫大多在50 a均值以上，且呈現(xiàn)劇烈的波動(dòng)上升趨勢(shì)。

2.3 平均最低氣溫

由圖11可知，年平均最低氣溫逐年代均出現(xiàn)強(qiáng)勁上升勢(shì)頭。20世紀(jì)60，70年代年平均最低氣溫在50 a平均氣溫以下，而在70年代年平均最低氣溫偏低的年份占90%，為夜間最冷時(shí)期；80年代以后年平均最低氣溫均在50 a平均氣溫以上，90年代僅有1 a的年平均最低氣溫較低，為夜間最暖時(shí)期，其次為近10 a。

圖12表明，冬季平均最低氣溫與年平均最低氣溫變化略相似，20世紀(jì)60，70年代冬季平均最低氣溫在平均氣溫以下，即20世紀(jì)70年代冬季夜間最寒冷，平均最低氣溫偏低1.9℃，60年代次之，80年代以后冬季平均最低氣溫均在平均氣溫以上，90年代出現(xiàn)強(qiáng)勁升溫信號(hào)，偏高1.4℃，近10 a偏高1.8℃。圖13表明，春季平均最低氣溫在90年代以前均在平均值以下，90年代接近50 a均值，近10 a只有2003年在均值以下，其余年份均高于50 a均值，偏高2.1℃，是春季夜間氣溫最高時(shí)期。t檢驗(yàn)表明，1999年前后春季平均氣溫出現(xiàn)突變，顯著性水平在0.05以上。圖14表明，夏季平均最低氣溫逐年代遞增，20世紀(jì)90年代以前均在平均值以下，90年代接近50 a均值，近10 a均高于50 a均值，偏高1.4℃。秋季平均最低氣溫逐年代呈“－＋－＋＋”趨勢(shì)，60年代偏低1.7℃，70年代偏高0.3℃，80年代中期以后春季平均最低氣溫又有所下降，偏低1.1℃，90年代除1993年秋季平均最低氣溫明顯偏低外，其余年份均高于50 a均值，近10 a偏高2.2℃（圖15）。

2.4 平均氣溫、平均最高氣溫及平均最低氣溫增幅比較

從表1可以看出，年與各季平均最低氣溫的線性擬合率均明顯大于平均最高氣溫及平均氣溫的擬合率，即夜間氣溫升幅最大，故年平均氣溫的升高以夜間升溫貢獻(xiàn)最大。從季節(jié)來看，平均氣溫及平均最低氣溫均以冬季增長(zhǎng)率最大，秋季次之，即冬季夜晚最低氣溫上升最快，秋季夜晚次之。夏季平均最高氣溫升溫最不明顯。

表1 年（季）平均氣溫、平均最高氣溫及平均最低氣溫線性擬合率對(duì)比 ℃/10 a

2.5 降水量的變化特征

2.5.1 年降水量 伊犁河谷地區(qū)1961—2010年50 a的平均年降水量為349.3 mm，50 a來年降水量變化呈增濕趨勢(shì)，其線性擬合增長(zhǎng)率為15.4 mm/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.92，且高于北疆年平均降水量255 mm[13]的水平。20世紀(jì)60—70年代降水量較少，80年代以后降水量有所增加。從圖16可以看出，年平均降水量最多年為1998年（區(qū)域平均528.2 mm），最低年為1995年（區(qū)域平均224.4 mm）。從表2可以看出，降水量由20世紀(jì)60年代的322.7 mm增加到近10 a的387.2 mm，說明近50 a伊犁降水是由偏少向偏多趨勢(shì)發(fā)展，1986—2010年25 a年降水量比1961—1985年25 a年降水量增加1.2%。近10 a來，伊犁河谷地區(qū)的年降水量與50 a均值相比，增濕趨勢(shì)明顯。

表2 不同年代、近10 a及四季的降水量與50 a均值的比較 mm

2.5.2 季降水量 冬、春、夏、秋季降水量，50 a來變化呈增濕趨勢(shì)，線性擬合率分別為4.6，3.5，5.2，2.4 mm/10 a。

冬季降水量變化與年降水量的變化趨勢(shì)基本一致，20世紀(jì)90年代以前降水量在50 a均值以下，90年代以后降水量開始逐漸增多，近10 a冬季平均降水量55.3 mm，較常年同期偏多15%；春季降水量在2000年以前均在50 a均值以下，近10 a增加明顯；夏季降水量在20世紀(jì)90年代以前均在50 a均值以下，90年代以后逐漸增多；秋季降水量變化呈“－－＋－＋”趨勢(shì)變化（表2）。近10 a來，伊犁河谷地區(qū)的年及四季的降水量與50 a均值相比，均呈增濕趨勢(shì)，距平值除夏季降水量比90年代略低外，其他季節(jié)降水量明顯高于90年代和50 a同期均值。

3 氣溫、降水的異常

本研究對(duì)氣候異常提出了2種判別標(biāo)準(zhǔn)：一是與50 a平均值的差異超過標(biāo)準(zhǔn)差的2倍以上；二是它出現(xiàn)的幾率為25 a以上一遇。由于標(biāo)準(zhǔn)差是描寫氣象要數(shù)相對(duì)平均值離散程度的統(tǒng)計(jì)量，因此，取距平超過標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)一定程度為異常是科學(xué)和合理的。氣溫、降水異常年份標(biāo)準(zhǔn)為：≥2.0S，其中，X為氣溫或降水值，XP為均值，S為標(biāo)準(zhǔn)差。得出氣溫異常年份標(biāo)準(zhǔn)為≥1.96℃，降水異常年份標(biāo)準(zhǔn)為139.8 mm，結(jié)論顯示，1969年為異常偏冷年，2010年為異常偏暖年；1987，1998年為降水異常偏多年，無降水異常偏少年份。

分析春夏降水偏少情況表明，春夏嚴(yán)重干旱，平均為6～7 a一遇，雖然20世紀(jì)八九十年代以來降水有偏多趨勢(shì)，但階段性干旱還是經(jīng)常發(fā)生。

4 結(jié)論與討論

（1）伊犁河谷地區(qū)年平均氣溫與全疆變化一致，呈逐年代遞增趨勢(shì)，近10 a代最暖，線性擬合增長(zhǎng)率為0.46℃/10 a，比北疆增長(zhǎng)率（0.36～0.37℃/10 a）高[14-16]，符合北疆區(qū)域年平均氣溫上升趨勢(shì)呈西高東低的特點(diǎn)[16]，突出表現(xiàn)是持續(xù)暖冬，且偏暖趨勢(shì)還在繼續(xù)。從季節(jié)來看，增幅大小的順序與全疆一致[15]，為冬＞秋＞春＞夏，其中，冬季增率 0.59℃/10 a，小于全疆（0.61℃/10 a）；秋季 0.42℃/10 a，明顯大于全疆（0.19℃/10 a）；春季 0.28℃/10 a，大于全疆（0.07℃/10 a）；夏季0.27℃/10 a，也大于全疆（0.02℃/10 a）。

（2）伊犁河谷地區(qū)年平均最高氣溫線性擬合增長(zhǎng)率為-0.01℃/10 a，不符合北疆區(qū)域年平均最高氣溫升勢(shì)。20世紀(jì)60年代中期和90年代，年平均最高氣溫較低，多在50 a平均值以下且振幅小，70—80年代則多在多年平均值以上，近10 a年平均最高氣溫基本與多年平均值持平。

（3）伊犁河谷地區(qū)年平均最低氣溫逐年代出現(xiàn)強(qiáng)勁上升勢(shì)頭，增長(zhǎng)率為1.26℃/10 a，高于北疆區(qū)域（0.5℃/10 a），其中，冬季貢獻(xiàn)率最大，秋季次之。20世紀(jì)60，70年代年平均最低氣溫在平均氣溫以下，而在70年代年平均最低氣溫偏低的年份占90%，為夜間最冷時(shí)期；年平均最低氣溫約在20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)明顯均值突變，顯著性水平達(dá)0.01以上。20世紀(jì)90年代僅有1 a的年平均最低氣溫較低，為夜間最暖時(shí)期，其次為近10 a。

（4）伊犁河谷地區(qū)1969年為異常偏冷年，2010年為異常偏暖年；1987，1998年為降水異常偏多年，無異常偏少年份。

（5）伊犁河谷地區(qū)降水偏多趨勢(shì)比較明顯，呈現(xiàn)階段性變化。20世紀(jì)六七十年代為枯水期，八九十年代至今為豐水期。但分布不均勻，階段性干旱時(shí)有發(fā)生，降水偏多趨勢(shì)還將繼續(xù)。

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