鄂托克前旗近40a氣候變化特征及突變分析

靳文婭

摘要 利用鄂托克前旗1981—2020年的氣象資料，用線性傾向估計法、累積距平法、M-K法進(jìn)行氣候變化特征及突變分析。結(jié)果表明：建旗40周年來，鄂托克前旗氣候呈氣溫升高、降水量略增、日照增多、風(fēng)沙減少的暖濕化趨勢，但目前的暖濕趨勢僅為量的變化，不足以改變半干旱的基本氣候特征。各氣象要素在不同年份發(fā)生不同程度的突變。氣溫、降水具有明顯的季節(jié)性變化差異，春季增溫最明顯，夏、冬季次之;春、夏季降水量呈減少的趨勢，秋、冬季呈增加的趨勢。大風(fēng)、揚沙、沙塵暴日數(shù)均呈明顯減少趨勢，2013年后沒有再出現(xiàn)沙塵暴天氣。年日照時數(shù)2013年后顯著增加，年相對濕度變化范圍不大。

關(guān)鍵詞 鄂托克前旗;氣候變化;累積距平法;M-K法;突變

中圖分類號：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）03–0028–02

在全球升溫的背景下，氣候變化已對人民生活及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成影響。鄂托克前旗1980年8月12日正式建旗，屬中溫帶半干旱荒漠化草原氣候。本文對該地區(qū)1981—2020年建旗40 a各氣象要素的變化特征及突變性進(jìn)行研究，旨在進(jìn)一步探究本地區(qū)氣候變化特征，為合理安排農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、利用氣候資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等提供理論參考。

1 資料與方法

選用1981—2020年鄂托克前旗國家氣象觀測站的氣溫、降水量、日照時數(shù)等氣象要素，采用春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—10月）、冬季（11—次年2月）的季節(jié)劃分，根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計和線性傾向估計法分析各氣象要素的變化特征，并對各氣象序列分別用累積距平法、M-K法做突變分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫的變化趨勢及突變分析

從圖1可得出，鄂托克前旗年平均氣溫呈升高趨勢，傾向率是0.479℃/10 a。近40 a氣溫平均值8.1℃，變化范圍為6.1℃～9.3℃。1997年前10 a滑動平均值低于多年平均值，1997年后高于多年平均值，2001年后明顯增高;這也說明年平均氣溫表現(xiàn)為增暖趨勢，1997年前是偏冷期，1997年后是偏暖期且氣溫持續(xù)增暖。

各季平均氣溫均呈升高趨勢，春季增溫最明顯，增幅為0.673℃/10 a，高于年平均氣溫增幅;其次是夏、冬季，增幅為0.458℃/10 a、0.442℃/10 a，與年平均氣溫接近;秋季增幅最低為0.263℃/10 a。月平均氣溫變化范圍為-9.1℃～23.2℃，7月平均氣溫最高，6月、8月次之，11月—次年2月平均氣溫均低于0℃。近40 a極端最高氣溫出現(xiàn)在2017年7月12日，為39.7℃，極端最低氣溫出現(xiàn)在1989年1月19日，為-31.4℃。

累積距平法分析，年平均氣溫在1997年后呈升高趨勢（2005年、2008年、2012年有小波動）;M-K突變分析，年平均氣溫在2001年后顯著增高，UF和UB曲線在1998年相交，是年平均氣溫變暖的突變點。兩種方法與10 a滑動平均曲線分析結(jié)果一致。

2.2 降水量的變化趨勢及突變分析

年降水量呈緩慢增加的趨勢，增幅為6.67 mm/10 a;近40 a平均降水量263.5 mm，變化范圍為118.8～454.0 mm，其中2011年降水量最多，2005年最少。1984—1985年、1988—1998年（1991年、1997年有小波動）、2001—2002年、2007—2019年降水量較多，整體高于40 a平均值。

春、夏季降水量分別以1.76 mm/10 a、5.93 mm/10 a的傾向率呈減少趨勢，秋、冬季降水量分別以10.07 mm/10 a、4.29 mm/10 a的傾向率呈增加趨勢。春、夏、秋、冬季平均降水量分別為13.5、47.2、150.2、52.7 mm，占年平均降水量的百分比分別為5%、18%、57%、20%，可見一年中夏季（6—8月）降水量最多。

年內(nèi)降水量分配較集中，5—9月總降水量占全年的82%，其余月份僅占18%;月平均降水量為1.5～65.6 mm，最大月降水量約為最小月的44倍，可見降水量每月分配極不均勻，降水主要集中在7—9月，每月降水約占全年總量的15%～25%，5月、6月降水量次之約占全年總降水的11%左右，12月、1月降水量最少僅占0.6%、0.8%。

由累積距平法看出，降水量在1983年、1987年、1991年、1993年、1997年、2000年、2006年為低值，即降水量增多的突變點，平均周期為4 a。M-K法分析，UF和UB曲線在1984年、1987年、1991年、1993年、1994年、1995年、1997年、1998年、2007年、2009年相交，且均位于臨界線內(nèi)部，為降水量增多的突變點。綜合兩種方法可見，降水量主要在90年代發(fā)生增多的突變。

2.3 相對濕度、日照時數(shù)的變化趨勢及突變分析

年平均相對濕度為50%，1981—2020年相對濕度在45%～57%，變化范圍不大。

年日照時數(shù)呈上升趨勢，傾向率為49.8 h/10 a，2013年后顯著增加;年日照時數(shù)整體呈“兩高兩低”的特征，即1984—2010年、2012—2020年高于2 800 h/a，1981—1983年、2011年低于2 800 h/a。40 a平均日照時數(shù)為2 969.4 h，變化范圍為2 472.3～3 529.5 h，其中有23 a日照時數(shù)大于多年平均值，其中有16 a日照時數(shù)大于3 000 h。

累積距平法分析，年日照時數(shù)在1985—2000年、2011—2020年呈上升趨勢，1985年、2011年為突變點;M-K法得UF和UB曲線在1984年、2010年、2011年、2012年、2015年、2018年、2019年均相交，且都在臨界值內(nèi)，可見年日照時數(shù)在21世紀(jì)初（2010—2019年）發(fā)生增多的突變。

2.4 地面平均風(fēng)速的變化趨勢及突變分析

地面平均風(fēng)速為2.4 m/s，以0.345 m/（s·10 a）的傾向率呈減小趨勢，1981—1990年、1994—1996年平均風(fēng)速大于多年平均值，其余年份均小于或等于多年平均值。年平均風(fēng)速在1981年最大為4.1 m/s，2014年最小為1.9 m/s。

累積距平法分析，年平均風(fēng)速在1989年前呈上升趨勢，1989年后呈下降趨勢，可知1989年為平均風(fēng)速變小的突變點;進(jìn)行M-K突變分析，UF<0表示平均風(fēng)速呈減小趨勢，1989年后風(fēng)速顯著減小，UF和UB曲線在1992年、1995年相交，但超出了臨界線，不能作為突變點。

2.5 大風(fēng)、揚沙、沙塵暴的變化趨勢及突變分析

近40 a大風(fēng)、揚沙、沙塵暴日數(shù)均呈明顯減少趨勢，減少率分別為5.759、9.067、6.994 d/10 a，均通過了0.01水平的顯著性檢驗，其中揚沙日數(shù)的減少趨勢最大。年平均大風(fēng)日數(shù)14 d，變化范圍為2～37 d，1981—1988年、1993—2001年大風(fēng)日數(shù)大于多年平均值，2002—2020年明顯低于多年平均值。年平均揚沙日數(shù)為26 d，變化范圍為6～59 d，1999—2014年、2017—2020年揚沙日數(shù)小于多年平均值。年平均沙塵暴日數(shù)為10 d，1981—1983年存在沙塵暴日數(shù)高值區(qū)，其中1983年沙塵暴日數(shù)最多為44 d，1981年次之，為37 d，1982年為34 d;1991—1996年存在沙塵暴日數(shù)日數(shù)第二高值區(qū)，為13～29 d;2002年開始沙塵暴日數(shù)呈明顯減少趨勢（2006年有小波動），2013年后沒有再出現(xiàn)沙塵暴天氣。

累積距平法、M-K突變分析（圖3），沙塵暴日數(shù)的突變點均在2002年，UF曲線在2007年后超過臨界值，說明2007年后沙塵暴日數(shù)顯著減少。

3 總結(jié)

年平均氣溫整體呈上升趨勢，傾向率為0.497℃/10 a;7月平均氣溫最高，6月、8月次之。各季平均氣溫均呈上升趨勢，春季增溫最明顯，夏、冬季次之，秋季最低。

年降水量呈緩慢增加的趨勢，增幅為6.67 mm/10 a;年內(nèi)降水量分配較集中，但每月降水量極不均勻。春、夏季降水量呈減少的趨勢，秋、冬季呈增加的趨勢。

年平均地面風(fēng)速減小率為0.08 m/（s·10 a），主要與農(nóng)林綠化增加有關(guān)。近40 a大風(fēng)、揚沙、沙塵暴日數(shù)均呈明顯減少趨勢，與氣候的暖濕化、生態(tài)改善有關(guān)。2002年開始沙塵暴日數(shù)呈明顯減少趨勢，2013年后沒有再出現(xiàn)沙塵暴天氣。

年日照時數(shù)呈上升趨勢，傾向率為49.8 h/10 a，2013年以后顯著增加，整體呈“兩高兩低”的特征。年平均相對濕度為50%，變化范圍不大。

用累計距平法、M-K法研究各氣象要素，在不同年份發(fā)生不同程度的突變，結(jié)果指出鄂托克前旗氣候趨于暖濕化。

綜合各氣象要素的變化狀況可知，近40 a鄂托克前旗氣候呈氣溫升高、降水量略增、日照增多、風(fēng)沙減少的暖濕化趨勢，但目前的暖濕趨勢僅為量的變化，不足以改變半干旱的基本氣候特征。

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責(zé)任編輯：黃艷飛