近61年來渭河上游隴西段氣候變化特征分析

周寶鵬　彭永武　趙春玲　丁春偉　苗國秀　劉小金　王勝

摘要利用隴西縣氣象站1957--2017年氣溫和降水觀測資料，采用趨勢分析、Mann-Kendall檢驗法和滑動t檢驗法，分析近61年來渭河上游隴西段氣候變化特征。結(jié)果表明，近61年來渭河上游隴西段氣溫呈上升趨勢，上升幅度為0.270℃/10a；春夏秋冬四季氣溫均呈上升趨勢，其中冬季氣溫上升最為明顯，上升幅度為0.312℃/10a；20世紀50年代-80年代初，氣溫呈緩慢下降趨勢，80年代后期開始，氣溫逐漸回升，在1997年發(fā)生了一次明顯增暖的突變。近61年來渭河上游隴西段降水量呈下降趨勢，下降幅度為9.535mm/10a：其中夏、秋兩季降水量呈下降趨勢，春、冬兩季降水量呈上升趨勢，上升幅度較?。唤邓吭诮?1年來沒有出現(xiàn)明顯的突變現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞 氣溫；降水量；變化特征；渭河上游；隴西縣

中圖分類號 S16；P467 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）11-0125-04

過去100多年全球氣候變暖趨勢毋庸置疑，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2013年發(fā)布的第五次評估報告指出，全球地表溫度近130年（1880-2012年）來升高了0.85℃?！兜谌螝夂蜃兓瘒以u估報告》指出，近百年（1909-2011年）來我國陸地區(qū)域平均增溫速度高于全球，平均值為每百年升溫0.9～1.5℃。近52年（1961-2012年）來西北區(qū)域氣溫呈顯著上升趨勢，氣溫變化傾向率為0.312℃/10a；以黃河為界，黃河以西區(qū)域降水呈增多趨勢，黃河以東區(qū)域呈減少趨勢，降水量減少的幅度明顯高于增加的幅度。近54年（1960-2013年）來甘肅省平均氣溫呈上升趨勢，平均降水量呈微弱增加趨勢。近47年（1967-2013年）來定西市平均氣溫呈上升趨勢，上升幅度為0.355℃/10a，年降水量呈減少趨勢，減少幅度為11.026mm/10a。在經(jīng)濟高速發(fā)展的時代，人們對天氣變化的關(guān)注度越來越高，氣候變化對人類生產(chǎn)生活、社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的影響越來越深入，研究某一地區(qū)氣候變化趨勢顯得十分重要。

隴西縣位于甘肅省東南部、定西市中部、渭河上游，總面積2408km²，地理坐標位于104°18～104°54E、34°50～35°23N，海拔1612～2798m，地勢自西北向東南傾斜。屬黃土高原地區(qū)，溫帶大陸性季風(fēng)氣候。渭河自西向東貫穿全境，在隴西縣境內(nèi)長46.1km，流域面積2364km²。近年來，許多學(xué)者對渭河流域的氣候變化進行了研究，但針對隴西縣氣候變化方面的分析較少。為了更加深入了解隴西縣氣候變化特征，同時為促進地方經(jīng)濟建設(shè)、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加強環(huán)境保護、改善人居環(huán)境、提高氣候資源利用等提供重要的理論參考依據(jù)，筆者利用近61年來隴西縣氣象站氣溫和降水觀測資料，采用氣候趨勢分析、Mann-Kendall檢驗和滑動t檢驗方法對隴西縣氣溫、降水量的年際和季節(jié)變化趨勢以及氣候突變現(xiàn)象進行了分析。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù)使用隴西縣國家氣象站1957--2017年月平均氣溫和降水量氣象觀測資料。

1.2研究方法

1.2.1氣候傾向率。氣候要素的趨勢變化一般用一元線性回歸方程表示，即

1.2.2Mann-Kendall檢驗法。Mann-Kendall（M-K）檢驗法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗法，在對時間序列分析時，M-K檢驗法是世界氣象組織（WMO）推薦的非參數(shù)檢驗法，廣泛用于分析氣溫和降水等要素隨時間的變化趨勢和突變檢測。

1.2.3滑動t檢驗法?；瑒觮檢驗法是把一氣候序列中兩段子序列均值有無顯著差異看為來自2個總體均值有無顯著差異的問題來檢驗。如果兩段子序列的均值差異超過了一定的顯著性水平，可以認為均值發(fā)生了質(zhì)變，有突變發(fā)生。

2結(jié)果與分析

2.1氣溫變化特征 由圖1可見，近61年來隴西縣氣溫呈上升趨勢，上升幅度為O.270℃/10a，可見隴西縣氣溫變化趨勢與氣候變暖的大背景一致，上升幅度略低于定西市氣溫上升幅度（0.355℃/10a）。最高氣溫出現(xiàn)在2016年，為9.7℃；最低氣溫出現(xiàn)在1984年，為6.8℃。近61年來氣溫出現(xiàn)了一次較大波動，20世紀50年代-80年代初氣溫呈緩慢下降趨勢，下降幅度為0.171℃/10a；80年代后期開始，氣溫逐漸回升；90年代以來，增溫趨勢更加明顯，尤其是1997年以來，年平均氣溫均高于61年來的平均值（8.0℃）。

由圖2可見，近61年隴西縣春、夏、秋、冬四季氣溫變化趨勢與年氣溫變化趨勢一致，均呈上升趨勢。冬季增溫幅度最大，為0.312速度/10a，春、夏、秋三季增溫幅度較均勻，為0.247～0.279℃/10a。結(jié)合圖1可以看出，春季和夏季氣溫變化趨勢與年氣溫變化趨勢相似度較高。

2.2氣溫突變 由圖3a可見，1994年之后，UF曲線大于0，并呈上升趨勢，1999年以后，UF曲線超過了置信水平α=0.05的臨界值（±1.96），之后甚至超過了α=0.01（U_a=+2.58）的顯著性水平。UF曲線和UB曲線相交于1997年，且交點在臨界線之間，表明近61年來隴西縣氣溫在1997年發(fā)生了一次增暖的突變。為了確定這一突變的發(fā)生是否真實，通過滑動t檢驗法做進一步檢驗。序列長度n=61，2個子序列長度均取10，顯著性水平α=0.01，自由度f=18，給定t_0.01=±3.20。由圖3b可見，隴西縣氣溫在1997年發(fā)生了一次明顯增暖的突變，與M—K檢驗結(jié)果一致。隴西縣氣溫突變年份相比張涵丹等分析的定西市氣溫突變年份（1994年）遲3年，說明隴西縣氣溫變化趨勢的區(qū)域差異性和時間滯后性。

2.3降水量變化特征 由圖4可見，近61年來隴西縣降水量呈下降趨勢，下降幅度為9.535mm/10a，這與孫潤等分析的定西市降水量變化趨勢一致，下降幅度小于定西市降水量下降幅度（11.026mm/10a）。最多降水量年份出現(xiàn)在1967年，為607.3mm；最少降水量出現(xiàn)在1997年，為236.0mm，沒有出現(xiàn)明顯的波動。

由圖5可見，近61年來隴西縣降水量四季變化趨勢不一致，冬、春兩季降水有微弱的上升趨勢，但不明顯，上升幅度分別為0.528和0.049mm/10a；夏、秋兩季降水量呈下降趨勢，下降幅度分別為2.827和7.026mm/10a。另分析表明，隴西縣夏、秋兩季降水量占全年降水量的75%，所以這2個季節(jié)降水量分布趨勢在一定程度上決定了隴西縣全年降水量分布趨勢。

2.4降水突變 由圖6a可見，20世紀90年代以來，UF曲線為負值，說明20世紀90年代以來降水量呈下降趨勢。在置信區(qū)間內(nèi)，UF曲線和UB曲線在1990、1992、2003、2004年出現(xiàn)4次交點，但交點之后均未超過置信水平α=0.05的臨界值（±1.96），說明降水量在61年來雖然發(fā)生一定變化，但無突變現(xiàn)象發(fā)生。通過滑動t檢驗法做進一步分析，序列長度n=61，2個子序列長度均取10，顯著性水平α=0.01，自由度f=18，給定t_0.01=±3.20。由圖6b可見，t統(tǒng)計量一直處在給定置信區(qū)間內(nèi)，降水沒有發(fā)生突變，與M-K檢驗結(jié)果一致。這一結(jié)論與張涵丹等分析的定西市降水無明顯突變現(xiàn)象一致。

3結(jié)論與討論

（1）近61年來渭河上游隴西段氣溫呈上升趨勢，上升幅度為0.270℃/10a。四季氣溫變化趨勢與年氣溫變化趨勢一致，均呈上升趨勢，其中冬季氣溫上升最為明顯，上升幅度為O.312℃/10a，春、夏、秋三季增溫幅度較均勻，分別為0.279、0.247、0.257℃/10a。20世紀50年代一80年代初，氣溫呈緩慢下降趨勢，下降幅度為0.171℃/10a；80年代后期開始，氣溫逐漸回升；90年代以來，增溫趨勢更加明顯，在1997年發(fā)生了一次明顯增暖的突變，突變發(fā)生年份比定西市氣溫突變年份遲3年，這說明隴西縣氣溫變化趨勢的區(qū)域差異性和時間滯后性。

（2）近61年來渭河上游隴西段降水量呈下降趨勢，下降幅度為9.535mm/10a。四季降水量變化趨勢不一致，其中夏、秋兩季降水呈下降趨勢，下降幅度分別為2.827和7.026mm/10a，春、冬兩季降水呈緩慢上升趨勢，上升幅度分別為0.528和0.049mm/10a。降水量在近61年來沒有出現(xiàn)明顯的突變現(xiàn)象。

（3）隴西縣氣溫和降水變化趨勢與甘肅省和定西市氣溫和降水量變化趨勢基本一致，但年變化幅度、季節(jié)變化幅度和氣溫突變時間存在差異，這些差異反映了氣象要素的區(qū)域差異性。