甘肅酒泉近50a氣候生產(chǎn)潛力變化分析

曹華++王曉++陳清善

摘 要：該文利用酒泉市8個氣象臺站1961-2010年4～9月份50a的氣象資料，分析氣候生產(chǎn)潛力表明：酒泉市近50a平均氣溫持續(xù)顯著升高，傾向率是0.325℃/10a，在1997年前后發(fā)生突變，呈大幅度上升趨勢；降水量呈波動變化有減少趨勢但不顯著；氣候生產(chǎn)潛力越大的地區(qū)，變率越小，氣候生產(chǎn)潛力越小的地區(qū)，變率越大，氣候生產(chǎn)潛力在戈壁沙漠東多西少，瓜洲—敦煌一帶明顯減少，嚴重的限制了酒泉的農(nóng)、牧業(yè)發(fā)展 ；氣侯變暖與氣候變濕均有利于區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力的提升，但降水條件變化對作物氣候生產(chǎn)潛力的影響比較復雜。一般來說，降水條件差的地區(qū)，降水量增加，作物氣候生產(chǎn)潛力提高，降水對氣候生產(chǎn)潛力產(chǎn)生同步效應的幾率高。因此，酒泉干旱地區(qū)水資源和氣候生產(chǎn)潛力的研究對當?shù)剞r(nóng)業(yè)，尤其是牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展是很有必要的。

關(guān)鍵詞：酒泉市；氣候生產(chǎn)潛力；分析

中圖分類號 S162 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）01-89-03

Analysis of Climatic Potential Productivity Changes in Gansu Jiuquan in Recent 50 years

Cao Hua et al.

（Jiuquan Meteorological Administration，Jiuquan 735000，China）

Abstract：In this paper，the author used the meteorological data collected by eight meteorological offices and stations of Jiuquan city from 1961 to 2010 to calculate the climate productive potential by using the Thornthwaite Memorial model and to analyze its temporal variation characteristics by using EOF empirical orthogonal function and the method of mathematical statistics. The analysis showed that in the past 50 years，the average temperatures of Jiuquan city continued to increase significantly and the trend rate is 0.325℃×10a-1. Its mutations happened in around 1997，which showed a trend of rise. The precipitation showed fluctuations and a trend of reducing but not significantly. when the climate productive potential is greater，the variability of the region is smaller；the smaller the climate productive potential of the region，the greater the variability. In the gobi desert ，the climate production potential was more in the east and little in the west. In Guazhou and Dunhuang area it reduced significantly，which seriously limited the farming and animal husbandry development of Jiuquan. Climate warming and wetting are good for improving regional agricultural production potential，but the impact of the changes of precipitation conditions on crop production potential climate is more complex. In general，in poor rainfall condition area，when precipitation increases，the crop climate production potential improves and the rainfall have synchronous effect on climate production potential. Therefore，the research on the water resources and climate production potential of Jiuquan arid region is necessary to the local agriculture，especially to its animal husbandry and ecological environment development.

Key words：Jiuquan City；Climate production potential；Analysis

酒泉市位于河西走廊西端，北接蒙古國，東接張掖，南連青海，西鄰新疆，東西約680km，南北約550km；轄酒泉、敦煌、玉門3市，瓜州、肅北、阿克賽、金塔4縣，總面積19.12萬km2，有100萬人口。全區(qū)地處內(nèi)陸，屬典型的暖溫帶干旱性氣候。隨著氣候變暖對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)，水資源短缺、土地沙漠化、干旱面積增加，自然災害頻發(fā)，農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)極易受氣候變化的影響和制約。分析表明：氣候變化對環(huán)境脆弱帶生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力將會產(chǎn)生重大影響[3]，因此對其農(nóng)、牧業(yè)氣候生產(chǎn)潛力進行深入分析和研究，減緩氣候變化對發(fā)展農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的影響具有十分重要的意義[1-2]。

目前對酒泉市農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力的研究尚屬空白。郭小芹、劉明春對河西地區(qū)近40a氣候生產(chǎn)潛力特征研究只是把酒泉作為一個點，而本文詳細分析了酒泉市各區(qū)域氣候生產(chǎn)潛力時空分布及其變化規(guī)律，基于Thornthwaite Memorial模型，用EOF經(jīng)驗正交函數(shù)及其數(shù)理統(tǒng)計方法分析，為了更好的發(fā)揮氣候資源優(yōu)勢，推進酒泉農(nóng)、牧業(yè)的發(fā)展提供有力的依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料 本文取酒泉、金塔、敦煌、玉門、瓜洲、肅北、馬鬃山、鼎新8個氣象臺站1961-2010年4～9月份溫度和降水資料，資料來源于8個氣象臺站的實時觀測數(shù)據(jù)，所選時段內(nèi)數(shù)據(jù)完整，無缺失和遺漏，具備了氣象資料的代表性、完整性和比較性。

1.2 方法 為全面反映酒泉市溫度、降水與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力之間的關(guān)系，經(jīng)綜合分析與比較，采用國際通用Thornthwaite Memorial模型和EOF經(jīng)驗正交函數(shù)計算研究區(qū)域氣候生產(chǎn)潛力。

2 應用分析

2.1 酒泉市氣候變化分析 從圖1來分析氣溫線性變化趨勢，線性增長率是0.325℃/10a（通過0.05的信度檢驗），表明酒泉市近50a平均氣溫持續(xù)顯著升高。采用非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法（M-K）對氣溫進行突變檢驗，圖中C1代表正向時間序列統(tǒng)計值（UF），C2代表逆向時間序列統(tǒng)計值（UB），1961-1971年，平均氣溫波動下降，1971-1997年平均氣溫波動上升，上升幅度較為緩慢。C1與C2在正負1.96臨界線間相交于1997年，說明酒泉地區(qū)氣溫在1997年前后發(fā)生突變，呈大幅度上升趨勢。1997-2010年年平均溫度持續(xù)高于多年平均值，2005年達到歷史最高值，較歷年平均值高1.3℃，次高值出現(xiàn)在2008年，較歷年平均值高1.2℃，這種趨勢表明研究區(qū)域?qū)θ驓夂蜃兣捻憫浅ｏ@著。

從圖2分析，酒泉市近50a平均降水量為61.4mm，降水量呈波動變化有減少趨勢，但不顯著，未通過顯著性水平檢驗。平均每10a減少0.16mm，降水量最多年份是1979年的130.7mm，比歷年平均值偏高113.2%，次多年份是2007年，比歷年偏多90.4%；降水量最少年份是2008年和1965年，比歷年平均值分別偏少47%和43.1%，20世紀80年代后期降水偏少。在酒泉比較干旱的區(qū)域，降水變化的不穩(wěn)定性對農(nóng)業(yè)，尤其是牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴重威脅，對降水量的需求極為迫切。

分析表明，酒泉地區(qū)對全球變暖氣候變化響應積極，近50a整體表現(xiàn)為趨暖型，降水在波動中略有減少，西部荒漠地帶的響應最為敏感，這一結(jié)論與西北地區(qū)氣候變化特征相一致[18]。

2.2 氣候生產(chǎn)潛力時間變化特征 從圖3可以看出，酒泉地區(qū)1961-2010年氣候生產(chǎn)潛力在波動變化中呈減少趨勢，但不顯著，未通過顯著性水平檢驗。1961年起氣候生產(chǎn)潛力呈上升趨勢到1979年氣候生產(chǎn)潛力達最高點，1979-1989年是高峰時段，1990-2008年波動減少，2009年開始回升。

近50a酒泉地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力（Ql）年平均值為為128.9kg/hm2·a。年平均氣候潛力最大是肅北，其值為210kg/hm2·a，最小敦煌其值為80.2kg/hm2·a，氣候生產(chǎn)潛力演變趨勢受制于氣候變化，酒泉市平均氣候生產(chǎn)潛力與年平均溫度的相關(guān)系數(shù)為-0.353（通過信度0.05的檢驗），與年平均降水量的相關(guān)系數(shù)為0.846，通過99%顯著性水平檢驗（R0.01=0.4242）。因此，氣候暖干化趨勢是影響酒泉地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力普遍減少的根本原因。將氣溫、降水作為因子建立回歸方程為：

Q1=111.566-0.333T+0.124R（Q1為平均氣候生產(chǎn)潛力、T為平均溫度、R為平均降水量）

2.3 氣候生產(chǎn)潛力EOF變化特征 對酒泉地區(qū)各站氣候生產(chǎn)潛力進行EOF分析，在特征向量方差貢獻值中前3個特征向量累計方差分別為41.90%、69.25%、88.86%，這說明第一、二、三特征向量非常重要，在酒泉市氣候生產(chǎn)潛力場中使用第一、二、三特征向量能夠很好地揭示對象的分布特征。

向量空間分布

氣候生產(chǎn)潛力第一特征向量的空間分布圖4（a）中看出：第一特征向量均為正，表明氣候生產(chǎn)潛力變化趨勢基本一致，總體形成南低北高、東多西少的分布特征；第二特征向量（b）圖中看出低值區(qū)在敦煌-瓜州一帶，高值區(qū)在馬鬃山，在這樣大的環(huán)境來說，負值地區(qū)由于受降水量少和溫度高的影響，高值地區(qū)受降水量較大和溫度相對低的影響；第三特征向量圖（c）省略，從戈壁荒漠來比較等值線在酒泉-金塔、肅北之間分布相對密集，敦煌-瓜洲之間分布稀疏，說明該地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力受當?shù)氐乩項l件的嚴重制約，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況和氣候生產(chǎn)潛力的地域性差異明顯。

3 結(jié)論

（1）酒泉市近50a平均氣溫持續(xù)顯著升高，傾向率是0.325℃/10a，在1997年前后發(fā)生突變，呈大幅度上升趨勢；降水變化波動性大，平均年降水量有減少；

（2）氣候生產(chǎn)潛力越大的地區(qū)，變率越小，氣候生產(chǎn)潛力越小的地區(qū)，變率越大，氣候生產(chǎn)潛力在瓜洲—敦煌一帶明顯減少，嚴重的限制了酒泉的農(nóng)業(yè)，最主要的是牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展；

（3）氣侯變暖與氣候變濕均有利于區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力的提升，但降水條件變化對作物氣候生產(chǎn)潛力的影響比較復雜。一般來說，降水條件差的地區(qū)，降水量增加，作物氣候生產(chǎn)潛力提高，在敦煌較明顯，降水對氣候生產(chǎn)潛力產(chǎn)生同步效應的幾率高。

（4）酒泉市農(nóng)、牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展主要是加大抗旱體系和節(jié)水灌溉工程建設，加強農(nóng)、牧業(yè)基礎設施和人工影響天氣增雨作業(yè)，特別是調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改變灌溉方式，有效緩解氣候變化對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的不利因素。

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（責編：吳祚云）