1970—2020年呼倫貝爾草原氣候變化特征分析

洪海岳

摘要 選取呼倫貝爾草原6個(gè)指標(biāo)站代表呼倫貝爾草原特征，利用1991—2020年的氣溫觀測(cè)資料，以氣候?qū)W標(biāo)準(zhǔn)劃分四季，得出呼倫貝爾草原常年四季季長(zhǎng);利用1970—2020年氣溫、降水量資料，以Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法和線性趨勢(shì)估計(jì)法分析呼倫貝爾草原氣候變化特征。結(jié)果表明：（1）呼倫貝爾草原年均氣溫整體呈現(xiàn)變暖的趨勢(shì)，在1988年發(fā)生突變，20世紀(jì)90年代后暖突變更為顯著;（2）呼倫貝爾草原年累計(jì)降水量在2000年前整體呈現(xiàn)增多的變化趨勢(shì)，在2000年前后降水量開始減少;（3）現(xiàn)階段呼倫貝爾草原呈現(xiàn)出氣溫升高、降水減少的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 呼倫貝爾草原;氣候變化;Mann-Kendall突變檢驗(yàn);氣候要素

中圖分類號(hào)：S812.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）12–0084–02

隨著溫室效應(yīng)的不斷累加，全球氣候變暖的形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻，極端天氣氣候事件頻發(fā)。我國(guó)幅員遼闊，不同的地形有著不同的氣候特征，對(duì)全球變暖的響應(yīng)程度也有所不同。呼倫貝爾草原就是具有代表性的區(qū)域之一。呼倫貝爾草原位于內(nèi)蒙古東北部，是世界四大草原之一，東部為大興安嶺山脈，西北部為蒙古高原，呼倫貝爾草原為蒙古高平原地形，草原內(nèi)部河流縱橫交錯(cuò)，其氣候類型為中溫帶大陸性草原氣候，有著獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)和氣候類型。研究表明，內(nèi)蒙古地區(qū)的年平均降水量在1960—2012年呈下降的趨勢(shì)，在空間上呈現(xiàn)出由東南向西北逐漸增加的趨勢(shì)[1-3]。但是，呼倫貝爾草原降水在近20年仍呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，由于呼倫貝爾草原從東至西依次為黑鈣土、暗栗鈣土及栗鈣土，土壤表層有機(jī)質(zhì)層厚度逐漸減少，配合降水量的逐年減少，加上受人類活動(dòng)影響，呼倫貝爾草原階段性氣象干旱頻發(fā)，草甸草原的退化程度加劇[4]。查閱大量的研究資料可知，對(duì)呼倫貝爾草原氣候變化特征的研究相對(duì)較少，因此，主要選取6個(gè)指標(biāo)站研究呼倫貝爾草原的氣溫、降水等氣象要素的變化特征，進(jìn)一步了解呼倫貝爾草原的氣候變化程度，從而提高相關(guān)行業(yè)對(duì)呼倫貝爾草原氣候變化的應(yīng)對(duì)能力。

1 資料與方法

選取新巴爾虎右旗、新巴爾虎左旗、鄂溫克族自治旗、滿洲里市、陳巴爾虎旗、海拉爾市為指標(biāo)站代表呼倫貝爾草原，選取各站氣溫、降水等觀測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來(lái)源于呼倫貝爾市氣象局。

主要采用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)方法和線性趨勢(shì)估計(jì)法。Mann-Kendall法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要樣本遵循一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，更適用于類型變量和順序變量。通過(guò)分析UF值的變化規(guī)律來(lái)判斷相關(guān)要素的變化趨勢(shì)。線性趨勢(shì)估計(jì)法主要將樣本變化趨勢(shì)歸為一元線性分布，可以直觀地看出樣本的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。

2 呼倫貝爾草原氣候特征

2.1 呼倫貝爾草原常年季節(jié)分布和氣候變化趨勢(shì)

參考《內(nèi)蒙古自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)氣候季節(jié)劃分》，利用各站1991年1月—2020年1月3個(gè)年代的日平均氣溫資料，統(tǒng)計(jì)處理為365 d（其中2月不考慮閏年）日平均氣溫的常年值，以氣候季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)各站四季季長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)得出呼倫貝爾草原春季約為60 d，夏季約為51 d，為四季日數(shù)最少季節(jié)，秋季約為57 d，冬季約為197 d，占全年半數(shù)以上。由此可見(jiàn)，呼倫貝爾草原雖冬長(zhǎng)夏短但依舊四季分明。通過(guò)對(duì)各指標(biāo)站1970—2020年1月的日平均氣溫統(tǒng)計(jì)處理，得出各指標(biāo)站的年平均氣溫在0℃上下，新巴爾虎右旗年平均氣溫最高為1.48℃，呼倫貝爾草原年平均氣溫由西南向東北逐漸減少。從年平均氣溫線性變化趨勢(shì)來(lái)看，呼倫貝爾草原所有指標(biāo)站一元線性回歸系數(shù)均為正值，表示在1970—2020年間，呼倫貝爾草原呈現(xiàn)變暖的整體變化趨勢(shì)。其中，東北部指標(biāo)站（鄂溫克族自治旗、陳巴爾虎旗）回歸系數(shù)值相對(duì)于其他區(qū)域較大，表現(xiàn)為呼倫貝爾草原北部變暖升溫的趨勢(shì)相對(duì)呼倫貝爾草原南部區(qū)域更為顯著。

2.2 呼倫貝爾草原氣候突變特征分析

利用Mann-Kendall方法對(duì)呼倫貝爾草原各指標(biāo)站年平均氣溫、年累計(jì)降水量進(jìn)行突變檢驗(yàn)。年平均氣溫的M-K突變檢驗(yàn)如圖1所示，各指標(biāo)站的UF統(tǒng)計(jì)量均為震蕩上升趨勢(shì)，除圖1d的滿洲里市外，各指標(biāo)站M-K突變檢驗(yàn)51年UF值均在0線以上，表示各指標(biāo)站的年均氣溫都處于升溫的狀態(tài)，甚至在20世紀(jì)90年代各指標(biāo)站UF曲線超過(guò)0.001顯著性水平（U0.001=±2.56），表示呼倫貝爾草原在90年代后變暖增溫的狀態(tài)更加顯著。圖1a為新巴爾虎右旗年平均氣溫M-K突變曲線，UF與UB曲線的交點(diǎn)在1988年，且交點(diǎn)在臨界線之間（U0.05=±1.96），表明1988年即是該指標(biāo)站突變開始的年份。圖1d為滿洲里市M-K突變檢驗(yàn)曲線，1976—1989年間UF曲線處于0線以下，表示在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)，滿洲里市有變冷的趨勢(shì)，在1989年后逐漸變暖，至20世紀(jì)90年代初期這種暖突變開始顯著?？v觀圖1a—圖1f，呼倫貝爾草原氣溫整體呈現(xiàn)明顯變暖的趨勢(shì)，各指標(biāo)站的UF與UB曲線的交點(diǎn)均在1988年前后，進(jìn)一步明確1988年為氣溫發(fā)生突變的年份，在20世紀(jì)90年代后這種暖突變開始更加顯著。

年累計(jì)降水量的M-K突變檢驗(yàn)如圖2所示，圖2a為新巴爾虎右旗年累積降水量M-K突變檢驗(yàn)分布圖，新巴爾虎右旗在2004年之前一直表現(xiàn)為年累積降水量增多的變化趨勢(shì)，2004年之后表現(xiàn)為減少的變化趨勢(shì)，2002年存在UF與UB曲線的交點(diǎn)，表示該年份累計(jì)降水量發(fā)生突變。圖2c、圖2e、圖2f變化趨勢(shì)與圖2a十分類似，均為20世紀(jì)70年代初期各站年累計(jì)降水量有變少的趨勢(shì)，至2002年前后，各站年累計(jì)降水量開始呈現(xiàn)減少的變化趨勢(shì)。圖2b新巴爾虎左旗年累計(jì)降水量M-K突變曲線周期震蕩明顯，表現(xiàn)為年累計(jì)降水量的年際變化更多一些。圖2d為滿洲里市年累積降水量M-K突變檢驗(yàn)分布圖，可以看出滿洲里市1970—1982年年累計(jì)降水量有減少趨勢(shì)，1982—1999年年累計(jì)降水量呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)，1999—2019年滿洲里市年累計(jì)降水量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，且在2010—2012年這種年累積降水量減少的趨勢(shì)十分顯著。結(jié)合各指標(biāo)站整體來(lái)看，呼倫貝爾草原在20世紀(jì)70年代—21世紀(jì)00年代，降水量呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)，在21世紀(jì)00年代后呼倫貝爾草原降水量開始減少。

3 小結(jié)與思考

呼倫貝爾草原年均氣溫整體呈現(xiàn)變暖的趨勢(shì)，在1988年發(fā)生突變，在20世紀(jì)90年代后這種暖突變開始變得更為顯著。呼倫貝爾草原年累計(jì)降水量整體呈現(xiàn)先增多、后減少的變化趨勢(shì)，上述趨勢(shì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在2000年前后?，F(xiàn)階段，呼倫貝爾草原呈現(xiàn)出氣溫升高、降水減少的發(fā)展趨勢(shì)，這樣的消極發(fā)展趨勢(shì)使呼倫貝爾草原階段性氣象干旱頻發(fā)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多樣性和水土保持十分不利。由于植被覆蓋類型的不同，地表反照率等因子差異較大，會(huì)導(dǎo)致氣候類型的不同，因此，針對(duì)呼倫貝爾草原周圍不同地形區(qū)域的氣候變化程度還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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[4] 魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)[M].北京：氣象出版社，1999.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of Characteristics of Climate Change in Hulun Buir Grassland During 1970—2020

HONG Hai-yue （Chenbarhu Banner Meteorological Bureau， Chenbarhu Banner， Inner Mongolia 021599）

Abstract Taking six index stations of Hulun Buir Grassland as the characteristics， the days of the four seasons in Hulun Buir Grassland were obtained according to climatological standards by temperature observation data from 1991 to 2020. Based on the temperature and precipitation data from 1970 to 2020， the climate change characteristics of Hulun Buir Grassland were analyzed by Mann-Kendall catastrophe test and linear trend estimation method. The results showed that （1） The average annual temperature of Hulun Buir Grassland had a warming trend as a whole with a sudden change in 1988. What’s more， it began to become more significant after 1990s. （2） The annual accumulative precipitation of Hulun Buir Grassland showed an increasing trend before 2000， and began to decrease around 2000. （3） At present， the Hulun Buir Grassland has the development trend of rising temperature and decreasing precipitation.

Key words Hulun Buir grassland; Climate change; Mann-Kendall test; Climate elements