近50年來(lái)塔里木盆地西緣綠洲氣候變化分析

蔣軍新，劉新華，薛 夢(mèng)，劉云飛

(1.新疆塔里木河流域阿克蘇管理局，新疆 阿克蘇 843000；2.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

1 研究背景

近年來(lái)，全球變暖帶來(lái)的各種氣候因素的變化引起了廣泛關(guān)注[1-5]。干旱區(qū)由于地理位置和環(huán)境因素的特殊性，對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)在時(shí)間和空間分布上與其他地區(qū)相比具有一定的差異[6]。塔里木盆地西緣的綠洲區(qū)屬于我國(guó)的極端干旱區(qū)域，風(fēng)沙災(zāi)害嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。在全球氣候變化的背景下，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行氣候因素變化分析，有助于干旱區(qū)綠洲環(huán)境氣候演變趨勢(shì)的分析研究，對(duì)于干旱區(qū)綠洲長(zhǎng)期規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展能夠提供一定的參考和理論依據(jù)。

目前有許多學(xué)者對(duì)于塔里木盆地的多年氣候因素變化進(jìn)行了分析，并獲得了很多成果。鄭奕等對(duì)塔里木盆地25個(gè)氣象站點(diǎn)近56 a的最高、最低和平均氣溫進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了氣溫隨緯度的下降呈加速增加趨勢(shì)，并且在1993年前后為平均氣溫和最高氣溫的氣候突變年份[7]；殷剛等對(duì)1979—2013年南疆塔里木盆地氣候區(qū)的多年平均降水量進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域多年平均降水量為66.03 mm，并且降水呈現(xiàn)出夏季多，冬季少的特點(diǎn)[8]；耿慶龍等對(duì)塔里木盆地近55 a的降水和氣溫進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了年平均降水量和氣溫均有顯著增加[9]；史玉光等對(duì)1961—2000年的新疆地區(qū)的大氣可降水量進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，在塔里木盆地的大氣中夏季可降雨量最高，冬季最少[10]；楊蓮梅等對(duì)1961—2000年塔里木盆地的21個(gè)站點(diǎn)不同季節(jié)的降水和溫度進(jìn)行分析后認(rèn)為塔里木盆地冬季氣溫和年平均降水量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[11]。基于以上前人的研究結(jié)果，本文選取塔里木盆地綠洲的典型代表區(qū)域阿克蘇河流域綠洲進(jìn)行研究，對(duì)其溫度、降水量和相對(duì)濕度的變化進(jìn)行了分析，以進(jìn)一步探究該地區(qū)的氣候變化發(fā)展趨勢(shì)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源主要為阿克蘇市氣象站提供的1966—2010年，共45 a的月氣溫、月降水和月相對(duì)濕度數(shù)據(jù)。

2.2 處理方法

為了便于對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算如式(1)～式(3)所示：

(1)

(2)

(3)

式(1)為標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算公式，式(2)和式(3)為標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算公式中的參數(shù)計(jì)算方法。

3 結(jié)果與分析

3.1 年降水變化特征

圖1為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后阿克蘇河流域綠洲區(qū)1966—2010年間的年降水量變化趨勢(shì)圖。經(jīng)計(jì)算分析，阿克蘇河流域綠洲區(qū)的年平均降水量為78.9 mm。由圖1可以看出，降水量呈微弱的線性增加趨勢(shì)，增加率為0.2 mm/10 a，1966—2010年間該地區(qū)的降水量大致可以分為2個(gè)階段：1966—1985年為偏少階段，1986—2010年為偏多階段，但在1995—2000年間的降水量較少。根據(jù)5 a滑動(dòng)趨勢(shì)，1966—1985年降水量呈現(xiàn)年際波動(dòng)，但波動(dòng)幅度較小。1985—1988年開始出現(xiàn)明顯上升，在1995—2000年間出現(xiàn)下降，而后再次出現(xiàn)明顯上升。降水量最大出現(xiàn)在2010年，為135.4 mm，最小出現(xiàn)在1986年，為8.4 mm。1987—2010年的年平均降水量比1966—1986年增加了13.59 mm，增幅為42.3%。2001—2010年洛浦地區(qū)降水量增幅占總降水增加量的38.67%。在不同的季節(jié)降水方面，除冬季呈現(xiàn)略微的減小趨勢(shì)，其他季節(jié)均呈現(xiàn)出較為明顯的增加趨勢(shì)。其中春季降水量增加速率最大，為2.09 mm/10 a，夏季和秋季的增加速率分別為1.52 mm/10 a和1.47 mm/10 a，冬季減少了0.40 mm/10 a。

圖1 研究區(qū)1966—2010年年平均降水量變化趨勢(shì)

3.2 年氣溫變化特征

圖2為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后阿克蘇河流域綠洲區(qū)1966—2010年的年均氣溫變化趨勢(shì)圖。經(jīng)計(jì)算，阿克蘇河流域綠洲區(qū)年平均氣溫為11.8 ℃。由圖2可以看出，研究區(qū)氣溫呈線性上升趨勢(shì)，上升速率為0.38 ℃/10 a。尤其從1997年開始研究區(qū)變暖趨勢(shì)明顯，年平均氣溫連續(xù)17 a持續(xù)偏高，是1966—2010年間最暖的14 a。在1967年整體最冷，在2004年整體氣溫最高。根據(jù)5 a滑動(dòng)趨勢(shì)可以看出，該區(qū)域的氣溫變化分為兩個(gè)階段：1966—1993年氣溫處于低位波動(dòng)，1993年以后出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，在1997年上升速率開始加快。另外，2001—2010年比1966—1975年年平均氣溫上升了0.74 ℃，2001—2010年研究區(qū)氣溫增幅占45 a間氣溫增幅量的3.64%。在不同季節(jié)的氣溫變化方面，平均氣溫均呈上升趨勢(shì)，春季升溫速率最大，0.39 ℃/10 a，其次是冬季，為0.33 ℃/10 a。

圖2 研究區(qū)1966—2010年年平均氣溫變化趨勢(shì)

3.3 年相對(duì)濕度變化特征

圖3為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的阿克蘇河流域綠洲區(qū)1966—2010年間的年平均相對(duì)濕度變化趨勢(shì)圖。由圖3可以看出，近45 a來(lái)阿克蘇河流域綠洲區(qū)年平均相對(duì)濕度與溫度和降水的線性變化趨勢(shì)相一致，呈線性上升趨勢(shì)，上升速率為0.40/10 a。根據(jù)5 a滑動(dòng)趨勢(shì)線可以看出，該區(qū)域相對(duì)濕度的變化出現(xiàn)過(guò)明顯的三次升高趨勢(shì)，分別為1966—1976年間、1980—1993年間和1998年以后。其中1966—1988年絕大部分的相對(duì)濕度均低于平均值，屬于偏干階段，從1989年開始，有68.2%的年份相對(duì)濕度在平均值以上[12-15]。2001—2010年的年平均相對(duì)濕度比1966—1975年增加了3.6%。阿克蘇河流域綠洲區(qū)2001—2010年相對(duì)濕度增幅占45 a間氣溫增幅量的3.53%。不同季節(jié)的平均相對(duì)濕度除冬季以外，均呈上升趨勢(shì)，其中秋季增加速率最大，為2.73/10 a，其次是夏季，為2.20/10 a，冬季減少速率為-0.71/10 a。

圖3 研究區(qū)1966—2010年年平均相對(duì)濕度變化趨勢(shì)

4 結(jié)論與討論

本文通過(guò)對(duì)塔里木盆地西緣阿克蘇河流域綠洲區(qū)1966—2010年的氣溫、降水和相對(duì)濕度的趨勢(shì)分析研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

(1)研究區(qū)1966—2010年的氣溫、降雨量和相對(duì)濕度均成增加趨勢(shì)。其中，該地區(qū)在研究時(shí)段內(nèi)的年平均降雨量為78.9 mm，年平均氣溫為11.8 ℃。

(2)1966—2010年間研究區(qū)的降水量大致可以分為2個(gè)階段：1966—1985年為偏少階段，1986—2010年為偏多階段，1985年為年降水量變化的突變點(diǎn)，降水量的平均增加速率為0.2 mm/10 a。在季節(jié)方面，春季降水增加速度最快，夏季和秋季次之，冬季平均降水量呈減少的趨勢(shì)。

(3)研究區(qū)氣溫上升速率為0.38 ℃/10 a，1997年左右該地區(qū)的氣溫有明顯的增高趨勢(shì)，并且研究時(shí)段內(nèi)1997—2010年為氣溫最高的14 a。不同季節(jié)的增溫速率表明，春季和冬季增溫速率最大，夏季和秋季相對(duì)較小。

(4)相對(duì)濕度的上升速率為0.40/10 a，在1988年前后開始具有明顯的增加趨勢(shì)。不同季節(jié)相對(duì)濕度的增加速率也不同，其中秋季相對(duì)濕度的增加速率最大，其次是夏季和春季，冬季整體上相對(duì)濕度呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。

該研究結(jié)果與前人研究結(jié)果相近，均認(rèn)為在整體上氣溫、降水量和相對(duì)濕度呈增加趨勢(shì)。其中降水與相對(duì)濕度在1987—1988年開始出現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)，兩者的突變點(diǎn)年份相近，而氣溫則相對(duì)滯后，在1997年前后出現(xiàn)突變。根據(jù)趨勢(shì)變化，研究區(qū)降水量和相對(duì)濕度雖然呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，但該地區(qū)處于極端干旱區(qū)，潛在蒸散發(fā)量遠(yuǎn)大于實(shí)際蒸散發(fā)量，因此溫度的升高可能會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)更加干旱。另外，根據(jù)不同季節(jié)的氣候變化規(guī)律，隨著夏季溫度和降水量的增加，應(yīng)采取一定的措施減少區(qū)域內(nèi)夏秋季節(jié)水庫(kù)的蒸發(fā)，以增加可利用的水資源量。