1980—2018年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)氣候變化特征

趙景啟 滿蘇爾·沙比提 阿曼妮薩·庫(kù)爾班 艾克旦·依薩克

摘 要：氣溫與降水作為氣候系統(tǒng)中的2個(gè)重要因子，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于新疆阿克蘇地區(qū)，是我國(guó)為數(shù)不多的高山自然保護(hù)區(qū)之一，其生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣對(duì)其下游居民意義重大。選取近38年來(lái)托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)及其周圍6個(gè)氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)，通過Origin軟件，采用線性回歸法，對(duì)托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)近38年氣溫、降水量進(jìn)行趨勢(shì)分析，進(jìn)而獲得保護(hù)區(qū)氣溫、降水的年際變化趨勢(shì)方程與變化特征。結(jié)果顯示：1980—2018年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多年氣溫、降水量均呈上升趨勢(shì)，兩者均達(dá)顯著水平;近38年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)春、夏、秋、冬季平均氣溫分別為8.22、17.71、6.29、-8.06℃，其線性變化率分別為0.52、0.24、0.32、0.19℃/（10年），其中春、夏、秋3季呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，冬季不顯著;近38年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)春、夏、秋、冬季平均降水量分別為62.17、113.15、43.99、11.92mm，其線性變化率分別為0.27、12.32、6.23、1.68mm/（10年），其中夏、秋、冬3季呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，春季不顯著?？傮w來(lái)說，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)氣候正朝著暖濕化方向發(fā)展，增溫、增濕趨勢(shì)顯著。

關(guān)鍵詞：托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū);氣候變化特征;暖濕化

中圖分類號(hào) P423.3;P426.61+4? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）18-0167-04

氣候變化一直是全球關(guān)注的重點(diǎn)話題，氣溫和降水作為氣候系統(tǒng)中的兩個(gè)重要因子，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。IPCC第5次評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年全球平均地表溫度升高了0.85℃，1951—2012年全球平均地表溫度的升溫速率幾乎是1880年以來(lái)升溫速率的2倍[2-3]。氣候變化也會(huì)引起水循環(huán)的變化，進(jìn)而對(duì)降水量、蒸發(fā)量、河流徑流、水土保持等產(chǎn)生直接或間接的影響，對(duì)全球的自然生態(tài)系統(tǒng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都可能產(chǎn)生重大的影響[4-5]。隨著全球氣候不斷變暖，其對(duì)社會(huì)與自然生態(tài)系統(tǒng)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)不斷增大，如何減緩和適應(yīng)氣候變化已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)話題[6]。新疆地處西北干旱區(qū)，作為古今絲綢之路的重要核心地帶，其氣候變化會(huì)直接影響當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r與自然生態(tài)條件。托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處新疆阿克蘇，是我國(guó)重要的高山自然保護(hù)區(qū)之一，其氣候的變化對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的演變及其生態(tài)安全產(chǎn)生極大的影響，并進(jìn)一步影響其下游地區(qū)居民的居住環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等[7-8]。因此，對(duì)托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)氣候變化特征進(jìn)行研究有著重大意義。

近年來(lái)，全球氣候變化較大，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氣候變化的研究舉不勝數(shù)。任國(guó)玉等[9]利用國(guó)家基準(zhǔn)氣候站和基本氣象站觀測(cè)網(wǎng)資料對(duì)近50年來(lái)全國(guó)氣候研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)近50年來(lái)平均地表氣溫變暖幅度約為1.1℃，增溫速率接近0.22℃/（10年），比全球或半球同期平均增溫速率明顯偏高。降水量變化趨勢(shì)對(duì)所取時(shí)間段和區(qū)域范圍敏感。王遵婭等[10]發(fā)現(xiàn)近50年來(lái)，全國(guó)平均氣溫在20世紀(jì)80年代以后上升更加明顯，西南低溫區(qū)在90年代以后溫度也呈上升狀態(tài);夏季的長(zhǎng)江中上游出現(xiàn)明顯的降溫趨勢(shì)。全國(guó)平均年總降水量波動(dòng)略有減少，但90年代以后夏季降水增加明顯，尤其是長(zhǎng)江以南地區(qū)，而華北、東北地區(qū)降水顯著減少，體現(xiàn)了夏季風(fēng)的減弱。施雅風(fēng)等[11]指出我國(guó)西北地區(qū)正由“暖干型”氣候向“暖濕型”氣候轉(zhuǎn)變。托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處新疆阿克蘇地區(qū)[12]，是我國(guó)重要的高山自然保護(hù)區(qū)之一，海拔高差較大，各海拔之間氣候特征及地理環(huán)境差異巨大[7]。目前，針對(duì)該保護(hù)區(qū)氣候變化特征的研究較少，因此筆者選取托木爾峰自然保護(hù)區(qū)及其周圍6個(gè)氣象站點(diǎn)的氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)，分別代表其高山帶、中山帶與低山帶的氣候特征，并選取這6個(gè)站點(diǎn)氣溫與降水量的平均值來(lái)代表保護(hù)區(qū)的整體氣候狀況，通過對(duì)托木爾峰自然保護(hù)區(qū)的氣候特征進(jìn)行分析，以期為該保護(hù)區(qū)的規(guī)劃、管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于新疆阿克蘇境內(nèi)（79°50′～80°54′E，41°40′～42°04′N），天山南麓，西臨吉爾吉斯斯坦，南抵溫宿以北的低山山麓地帶，北與昭蘇盆地的特克斯河相連，東與木扎爾特河毗連，自然保護(hù)區(qū)長(zhǎng)105km、寬28km，是我國(guó)為數(shù)不多的高山自然保護(hù)區(qū)之一[13-15]。保護(hù)區(qū)海拔高差較大，擁有南天山最完整的7個(gè)垂直自然帶譜[16]。同時(shí)，保護(hù)區(qū)是木札爾特河、大庫(kù)孜巴依河、小庫(kù)孜巴依河、大臺(tái)蘭河、小臺(tái)蘭河、塔克拉克河和阿托依那克河等幾條內(nèi)陸河水系的發(fā)源地，是新疆重要的水資源補(bǔ)給區(qū)，為生物繁衍生存提供了空間，生態(tài)地位十分重要[17]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法 選取中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/user/toLogin.html）的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，以及近38年來(lái)托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)及其周圍6個(gè)氣象站點(diǎn)包括昭蘇、阿合奇、吐爾尕特、拜城、溫宿與烏什氣象站氣象站的氣象數(shù)據(jù)，氣象站點(diǎn)包括昭蘇、阿合奇、吐爾尕特、拜城、溫宿與烏什氣象站。利用Origin軟件，采用線性回歸法，對(duì)托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)近38年氣溫、降水量進(jìn)行趨勢(shì)分析，進(jìn)而獲得保護(hù)區(qū)氣溫、降水的年際變化趨勢(shì)方程與變化特征。其中，季節(jié)的劃分依照慣例，將3—5月劃分為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫、降水量年際變化趨勢(shì) 在全球氣候變化的大背景下，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)氣候也處于動(dòng)態(tài)變化中。由圖1a可知，1980—2018年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)氣溫呈穩(wěn)固上升趨勢(shì)，多年氣溫平均值為6.04℃，其中，最高氣溫出現(xiàn)于2016年，年均氣溫為7.11℃，最低氣溫為1984年的4.95℃，兩者相差2.16℃;其線性變化率為0.3℃/（10年），達(dá)顯著水平（p<0.05），保護(hù)區(qū)增溫現(xiàn)象明顯。由圖1b可知，1980—2018年自然保護(hù)區(qū)降水量亦呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，年降水量平均值為231.69mm，其中，年降水量最大值為2010年的334.20mm，最小值為1985年的148.65mm，兩者相差高達(dá)185.55mm;年降水量的線性變化率為19.3mm/（10年），達(dá)顯著水平，保護(hù)區(qū)增濕現(xiàn)象明顯。

2.2 氣溫、降水量季節(jié)性變化趨勢(shì)

2.2.1 春季 由圖2a可知，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多年春季平均氣溫為8.22℃，其中，春季最高氣溫出現(xiàn)于2007年，為10.10℃，最低春季氣溫為1996年的6.28℃，兩者相差3.82℃;春季氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，其線性變化率為0.52℃/（10年），達(dá)顯著性水平（p<0.05）。由圖2b可知，多年春季平均降水量為62.17mm，春季總降水量占全年降水量的26.89%，最大值為1996年的98.73mm，最小值為2014年的26.40mm，兩者相差72.33mm;春季降水量呈略微增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增濕現(xiàn)象不明顯，未達(dá)顯著水平，其線性增長(zhǎng)率為0.27mm/（10年）。

2.2.2 夏季 由圖3a可知，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多年夏季平均氣溫為17.71℃，其中，夏季最高氣溫出現(xiàn)于1984年，為18.81℃，最低氣溫為1989年的16.27℃，兩者相差2.54℃;夏季氣溫呈穩(wěn)固上升趨勢(shì)，其線性變化率為0.24℃/（10年），達(dá)顯著水平（p<0.05）。由圖3b可知，多年夏季平均降水量為113.15mm，夏季總降水量占全年降水量的48.93%，夏季降水量最大值為1998年的178.08mm;最小值為1984年的45.58mm，兩者相差132.50mm;夏季降水量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，增濕現(xiàn)象明顯，達(dá)顯著水平（p<0.05），其線性增長(zhǎng)率為12.32mm/（10年）。

2.2.3 秋季 由圖4a可知，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多年秋季平均氣溫為6.29℃，其中，最高氣溫出現(xiàn)于2006年，為7.74℃，最低氣溫為1981年的4.32℃，兩者相差3.42℃;秋季氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，其線性變化率為0.33℃/（10年），達(dá)顯著性水平（p<0.05）。由圖4b可知，多年秋季平均降水量為43.99mm，秋季總降水量占全年降水量的19.03%，最大值為2010年的9.92mm，最小值為1997年的14.55mm，兩者相差83.37mm;秋季降水量亦呈上升趨勢(shì)，達(dá)顯著水平，其線性增長(zhǎng)率為6.23mm/（10年）。

2.2.4 冬季 由圖5a可知，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多年冬季平均氣溫為-8.06℃，其中，冬季最高氣溫出現(xiàn)于1998年，為-5.97℃，最低冬季氣溫為2007年的-10.92℃，兩者相差4.95℃;冬季氣溫呈略微上升趨勢(shì)，其線性變化率為0.27℃/（10年），未通過顯著性水平（α=0.05）檢驗(yàn)。由圖5b可知，多年冬季平均降水量為11.92mm，冬季總降水量占全年降水量的5.15%，最大值為1994年的22.82mm，最小值為1996年的3.60mm，兩者相差19.22mm;冬季降水量亦呈上升趨勢(shì)，達(dá)顯著水平（p<0.05），其線性增長(zhǎng)率為1.68mm/（10年）。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：1980—2018年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)多年氣溫、降水量均呈上升趨勢(shì)，多年氣溫平均值為6.04℃，線性變化率為0.3℃/（10年）;年降水量平均值為231.69mm，線性變化率為19.3mm/（10年），兩者均在0.05水平下顯著增長(zhǎng);近38年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)春、夏、秋、冬季平均氣溫分別為8.22、17.71、6.29、-8.06℃，其線性變化率分別為0.52、0.24、0.32、0.19℃/（10年），其中春、夏、秋3季呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，但冬季不顯著;近38年托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)春、夏、秋、冬季平均降水量分別為62.17、113.15、43.99、11.92mm，其線性變化率分別為0.27、12.32、6.23、1.68mm/（10年），其中夏、秋、冬3季呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，但春季不顯著?？傮w而言，托木爾峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)氣候正朝著暖濕化方向發(fā)展，增溫、增濕趨勢(shì)顯著。

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（責(zé)編：徐世紅）