格爾木地區(qū)氣溫和降水變化對氣候生產(chǎn)潛力的影響

王發(fā)科 雷玉紅 曾國云 都占良 顏亮東

摘要? ? 利用格爾木地區(qū)4個氣象站1961—2015年平均氣溫、降水量資料，分析了該區(qū)域氣溫、降水量及氣候生產(chǎn)潛力的時空變化特征，探討了氣候生產(chǎn)潛力對氣溫、降水量變化的響應(yīng)。結(jié)果表明，格爾木地區(qū)年平均氣溫呈明顯升高趨勢，升溫率為0.47 ℃/10 a;年降水量呈略增加趨勢，增加傾向率為8.2 mm/10 a;格爾木地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力增加趨勢明顯，增加傾向率為18.0 g/m2·10 a，2001年為增加突變點(diǎn)。格爾木地區(qū)氣溫、降水對氣候生產(chǎn)潛力均有正影響，氣溫升高、降水量增加有利于氣候生產(chǎn)潛力提高，降水量對氣候生產(chǎn)潛力影響較氣溫更明顯。

關(guān)鍵詞? ? 氣候生產(chǎn)潛力;氣溫;降水;格爾木地區(qū)

中圖分類號? ? S161.2;S161.6? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）14-0192-02

在全球氣候變化的背景下，各國各地區(qū)的氣象條件發(fā)生相應(yīng)的改變。氣候生產(chǎn)潛力是指一個地區(qū)在一定的光、溫、水資源條件下，當(dāng)土壤肥力、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等處于最適宜條件下，作物利用光、溫、水資源可能獲得的最高生物學(xué)產(chǎn)量，它反映一個地區(qū)氣象因子之間的配合協(xié)調(diào)程度[1-2]。不同地區(qū)地形地貌、環(huán)境因子不同，其氣候生產(chǎn)潛力的時空變化各有差異[3-5]。

格爾木位于青藏高原東北部，由盆區(qū)和唐古拉山2種不同的地域組成。盆區(qū)位于柴達(dá)木盆地中南部，氣候干旱，降水稀少，光照充足，太陽輻射強(qiáng)，屬綠洲農(nóng)業(yè)區(qū);唐古拉山地區(qū)氣候寒冷，降水充沛，雨熱同期，屬天然草原牧業(yè)區(qū)。轄區(qū)地域遼闊，地形地貌復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候類型復(fù)雜多樣，開展氣候變化對氣候生產(chǎn)潛力的影響對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)意義重大。本文以格爾木地區(qū)為研究區(qū)域，分析了該區(qū)域氣溫、降水量及氣候生產(chǎn)潛力的變化特征，探討氣溫、降水量變化對氣候生產(chǎn)潛力的影響，以期為合理利用氣候資源、提高農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)潛力提供參考依據(jù)。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料來源

本研究選取1961—2015年格爾木、小灶火、五道梁、沱沱河4個氣象站點(diǎn)的氣溫、降水氣象數(shù)據(jù)。

1.2? ? 研究方法

采用氣候傾向率、皮爾遜相關(guān)系數(shù)法等，分析氣象要素、氣候生產(chǎn)潛力等變化趨勢，相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2010實(shí)現(xiàn)。

1.2.1? ? Thornthwaite Memorial模型[6-7]。該模型可反映氣象要素對生產(chǎn)潛力的綜合影響。計(jì)算方法如下：

式中，PV為氣候生產(chǎn)潛力（g/m2·a）;V為年平均實(shí)際蒸散量（mm）;R為年降水量;t為年平均氣溫;L為年平均最大蒸散量（mm）。

1.2.2? ? Mann-Kendall突變檢驗(yàn)。Mann-Kendall法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法[8]，通過構(gòu)造正序列（UF）和逆序列（UB），取α=0.05信度水平，依據(jù)正逆序列統(tǒng)計(jì)量曲線檢驗(yàn)任意要素的變化趨勢。若UF>0，表示序列呈上升趨勢，UF<0表示下降趨勢。當(dāng)超過臨界值線時，表示上升或下降趨勢顯著。如果UF和UB 2個曲線相交，且交叉點(diǎn)位于信度區(qū)間之間，該點(diǎn)即為突變點(diǎn)。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 氣溫變化特征

2.1.1? ? 氣溫的時間變化。由圖1及表1可知，格爾木地區(qū)年平均氣溫呈升高趨勢，升溫率為0.47 ℃/10 a，通過0.01顯著檢驗(yàn)，升溫幅度明顯。年平均氣溫20世紀(jì)60—80年代呈波動略升高趨勢，20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)升溫明顯，21世紀(jì)以來較20世紀(jì)60年代年平均氣溫升高2.3 ℃。

2.1.2? ? 氣溫的空間變化。格爾木地區(qū)各地年平均氣溫均呈升高趨勢，升溫傾向率為0.35～0.64 ℃/10 a，通過0.01顯著檢驗(yàn)，升溫幅度明顯。其中，盆區(qū)格爾木、小灶火兩地升溫顯著，升溫率均大于0.5 ℃/10 a;唐古拉山地區(qū)較盆區(qū)小，升溫率為0.35～0.36℃/10 a。

2.2? ? 降水量變化特征

2.2.1? ? 降水量的時間變化。由圖1、表1可知，格爾木地區(qū)年降水量呈略增加趨勢，增加傾向率為8.2 mm/10 a，通過0.05顯著檢驗(yàn)，增加趨勢較明顯，年降水量最小值為90.0 mm，最大值為257.1 mm。各年代降水量呈波動略增加趨勢，其中21世紀(jì)以來增加較明顯，與20世紀(jì)60年代相比年降水量增加37.5 mm。

2.2.2? ? 降水量的空間變化。格爾木地區(qū)各地降水量呈波動略增加趨勢，增加傾向率為1.7～18.4 mm/10 a，降水量變化率唐古拉山區(qū)大于盆區(qū)，其中唐古拉山區(qū)降水量增加較明顯，通過0.05顯著檢驗(yàn)，盆區(qū)降水量增加不明顯。

2.3? ? 氣候生產(chǎn)潛力變化特征

2.3.1? ? 氣候生產(chǎn)潛力的時間變化。格爾木地區(qū)年平均氣候生產(chǎn)潛力為350.1 g/m2·a，最高氣候生產(chǎn)潛力為505.5 g/m2·a，最低氣候生產(chǎn)潛力為197.0 g/m2·a。由圖2可以看出，55年平均氣候生產(chǎn)潛力呈增加趨勢，增加傾向率為18.0 g/m2·10 a，增加趨勢明顯，通過0.01顯著檢驗(yàn)。氣候生產(chǎn)潛力20世紀(jì)60—80年代呈波動略增加趨勢，90年代以來呈持續(xù)增加趨勢，增加較明顯，21世紀(jì)以來較20世紀(jì)60年代相比年平均氣候生產(chǎn)潛力增加81.4 g/m2·a（表1）。

2.3.2? ? 氣候生產(chǎn)潛力空間變化。格爾木地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力地區(qū)間差異明顯，唐古拉山區(qū)年平均氣候生產(chǎn)潛力明顯大于盆區(qū)，其中唐古拉山區(qū)年平均氣候生產(chǎn)潛力為334.8～391.9 g/m2，盆區(qū)為27.3～71.8 g/m2。55年來各地氣候生產(chǎn)潛力均呈增加趨勢，唐古拉山區(qū)增加傾向率17.4～22.2 g/m2·10 a，增加較明顯，通過0.05顯著檢驗(yàn);盆區(qū)增加傾向率為5.0～10.2 g/m2·10 a，增幅不明顯，未通過0.05顯著檢驗(yàn)。

2.3.3? ? 氣候生產(chǎn)潛力突變檢驗(yàn)。對格爾木地區(qū)年平均氣候生產(chǎn)潛力進(jìn)行Mann-Kendall突變檢驗(yàn)分析，可以看出，年平均氣候生產(chǎn)潛力從1961年開始UF值≥0，UF與UB曲線于2001年相交，2006年后UF線超過a=0.05的信度水平，并保持持續(xù)增加趨勢，說明格爾木地區(qū)年平均氣候生產(chǎn)潛力增加趨勢明顯，2001年為增加突變點(diǎn)（圖3）。

2.4? ? 氣候生產(chǎn)潛力對氣溫和降水的響應(yīng)

由圖4可知，格爾木地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力與氣溫、降水量均成正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)氣溫升高1 ℃時，氣候生產(chǎn)潛力增加34.8 g/m2;當(dāng)降水增加10 mm時，氣候生產(chǎn)潛力增加18.2 g/m2。氣候生產(chǎn)潛力與年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)為0.44，與年降水量的相關(guān)系數(shù)為0.992，均通過0.01顯著檢驗(yàn)。表明氣溫、降水對氣候生產(chǎn)潛力均有正影響，氣溫升高、降水量增加有利于氣候生產(chǎn)潛力提高，降水量對氣候生產(chǎn)潛力影響較氣溫更顯著。

3? ? 結(jié)論

（1）格爾木地區(qū)年平均氣溫呈明顯升高趨勢，升溫率為0.47 ℃/10 a，21世紀(jì)以來較20世紀(jì)60年代相比年平均氣溫升高2.3 ℃;全區(qū)各地年平均氣溫均升高明顯，其中盆區(qū)升溫率大于唐古拉山地區(qū)。

（2）格爾木地區(qū)年降水量呈略增加趨勢，增加傾向率為8.2 mm/10 a，21世紀(jì)以來較20世紀(jì)60年代年降水量增加37.5 mm;全區(qū)各地降水量呈波動略增加趨勢，降水量變化率唐古拉山區(qū)大于盆區(qū)。

（3）格爾木地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力呈增加趨勢，增加傾向率為18.0 g/m2·10 a，增加趨勢明顯，2001年為增加突變點(diǎn)，氣候生產(chǎn)潛力唐古拉山區(qū)明顯大于盆區(qū)。

（4）格爾木地區(qū)氣溫、降水對氣候生產(chǎn)潛力均有正影響，氣溫升高、降水量增加有利氣候生產(chǎn)潛力提高，降水量對氣候生產(chǎn)潛力影響較氣溫更明顯，當(dāng)氣溫升高1 ℃時，氣候生產(chǎn)潛力增加34.8 g/m2;當(dāng)降水量增加10 mm時，氣候生產(chǎn)潛力增加18.2 g/m2。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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