洮河流域近40年氣候變化特征分析

劉婷婷　丁春偉　李小霞　周寶鵬　陳海貝

摘要 利用碌曲、臨潭、卓尼、岷縣、臨洮、永靖6個縣氣象站1981—2020年的降水、氣溫觀測資料，采用距平分析法、滑動平均法等方法分析近40年來洮河流域的氣候變化特征。結(jié)果表明：近40年來，洮河流域的年平均氣溫整體呈現(xiàn)顯著上升趨勢，上游碌曲增溫最大，中游岷縣、下游臨洮增幅溫幅度低于上游，臨洮段氣溫呈上升趨勢； 年降水量整體呈緩慢減少趨勢，上游段碌曲降水量呈下降趨勢，但1990年代中期以后有微弱增加，與檢驗結(jié)果變化基本一致。

關(guān)鍵詞 降水量；氣溫；洮河流域；氣候變化

中圖分類號：P458 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）06–0113-03

洮河在藏語中被稱為碌曲（意為“魯神之水”“神水”），發(fā)源于青海省境內(nèi)的西傾山北麓，源地海拔4 260 m，干流河道長673 km，流域面積達25 527 km?。

洮河自青海河南蒙古族自治縣的賽爾龍鎮(zhèn)流入甘肅，東流經(jīng)過碌曲、臨潭、卓尼縣后，在岷縣的茶埠向西北方急轉(zhuǎn)，流出九甸峽及海甸峽后，穿過臨洮盆地，到達永靖縣的劉家峽水庫壩上2 km處匯入黃河，是黃河上游右岸第一大一級支流，是甘肅中部豐富水資源的來源。

洮河流域跨甘南高原、隴西黃土高原這兩大地貌單元，甘南高原在上游，大部分地區(qū)海拔3 000～4 000 m，以高原草甸和山坡草場為主；下游處在黃土高原，植被稀疏，水土嚴重流失。因流域地處內(nèi)陸，屬于明顯的高原大陸性氣候，加上地形落差大，氣候垂直分布顯著，導(dǎo)致流域內(nèi)上下游在年降水量和氣溫存在明顯差異。統(tǒng)計分析洮河流域上下游多年降水量和氣溫，以了解掌握洮河流域近40年（1981—2020年）的降水、氣溫變化趨勢。

目前，在全球氣候變暖趨勢下，很多氣象學(xué)者就氣候變化帶來的洮河流域和洮河水資源進行了大量研究。有許多專家和學(xué)者從水文資料統(tǒng)計入手，研究了洮河流域的氣候特征趨勢，但運用氣象資料分析研究的比較少。王建

兵[1]曾在2014年研究過洮河流域干燥度變化趨勢，分析表明，受氣候變化和人類活動影響，流域降水出現(xiàn)顯著變化，整體趨于下降；張濟世等[2]研究表明，降水減少、溫度上升，甘南草原出現(xiàn)荒漠化，大量濕地和湖泊干涸。2009年9月，黨的十七屆四中全會以來，政府十分重視生態(tài)文明建設(shè)，加大項目支持力度，在洮河流域先后實施了多項生態(tài)修復(fù)工程。歷經(jīng)了10年的生態(tài)文明修復(fù)建設(shè)，是否已經(jīng)凸顯出已有的作用，對降水和氣溫的分析就是判斷洮河流域生態(tài)變化的主要指標之一。因此，對洮河流域降水、氣溫的變化趨勢特征進行研究，尤其是近10年的降水和氣溫情況分析十分有必要。

為指導(dǎo)當?shù)厣詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、積極應(yīng)對洮河流域內(nèi)氣候變化，利用碌曲、臨潭、卓尼、岷縣、臨洮、永靖6個縣氣象站1981—2020年近40年的降水、氣溫觀測資料，采用距平分析法、滑動平均法、Mann-Kendall檢驗法，對洮河流域降水、氣溫變化趨勢以及氣候變化特征進行分析。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

采用碌曲、臨潭、卓尼、岷縣、臨洮、永靖6個縣氣象站1981—2020年近40年的月降水量、月平均氣溫觀測資料。

1.2 研究方法

1.2.1 距平分析法 距平分析法是指某時段氣候要素值與同期該要素平均值的差值，用于表征氣候變化幅度[3]。

1.2.2 滑動平均法 滑動平均法屬于一種趨勢外推技術(shù)，是在簡單平均數(shù)法基礎(chǔ)上，按順序逐期增減新舊數(shù)據(jù)以求算移動平均值，消除偶然變動因素，得出事物發(fā)展趨勢，并據(jù)此開展預(yù)測的方法。實際上，是對具有明顯負荷變化趨勢的數(shù)據(jù)序列進行曲線擬合，再用新曲線預(yù)報未來的某點處的值。

1.2.3 Mann-Kendall檢驗法 根據(jù)洮河流域1981—2020年有連續(xù)紀錄的碌曲、臨潭、卓尼、岷縣、臨洮、永靖這6個站的實測降水、氣溫資料，采用Mann-Kendall檢驗法檢驗氣溫、降水量的突變。在時間序列趨勢分析上，Mann-Kendall檢驗法是世界氣象組織推薦的非參數(shù)檢驗方法，最初由Mann和Kendall提出，許多學(xué)者不斷將Mann-Kendall方法用于氣溫、降水、徑流、水質(zhì)等要素時間序列趨勢變化分析上。該檢驗法不需樣本遵從一定的分布，也不被少數(shù)異常值干擾，適合水文、氣象等非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，計算簡單便捷，已得到廣泛使用[4]。

1.2.4 滑動t檢驗法 滑動t檢驗是考察2組樣本平均值和方差的差異是否顯著來檢驗突變的方法[5]。如果2段子序列的平均值差異都超過一定的顯著性水平，可認為均值發(fā)生質(zhì)變，出現(xiàn)突變[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 年平均氣溫變化

根據(jù)1981—2020年實測氣溫資料分析年平均氣溫距平可知，研究區(qū)內(nèi)年均氣溫呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。近40年來，洮河上游碌曲站多年平均氣溫較低，大致維持在3 ℃左右，20世紀80年代中期以前平均氣溫最低，波動最大，80年代中期至90年代中期平均氣溫較之前整體升高，但仍在多年平均值以下，1997年以后氣溫持續(xù)波動上升且高于多年平均值；近40年來，游岷縣站多年平均氣溫在6 ℃上下波動，20世紀80年代中期以前氣溫基本維持在5.5 ℃左右，80年代末期后氣溫出現(xiàn)緩慢上升，至1997年氣溫整體顯著升高，且高于多年平均值；下游臨洮站年平均氣溫整體較高，大致圍繞7 ℃波動，大部分年份氣溫處于平均值以下，1996年左右氣溫明顯上升。綜上所述，近40年來，洮河流域上、中、下游3站年平均氣溫整體為明顯的升高趨勢，上游碌曲站增溫最快，中、下游2站增溫相對緩慢，且增溫幅度接近，3站氣溫均在1997年左右明顯上升[7]。

采用Mann-Kendall檢驗分析各站40年的年均氣溫趨勢，得出各站年均氣溫都通過了顯著性水平為0.05的趨勢檢驗，說明洮河氣溫呈顯著升高趨勢。用M-K方法對碌曲、卓尼、臨洮近40年年平均氣溫的突變進行分析（圖1），發(fā)現(xiàn)碌曲、卓尼分別在1986年和1987年發(fā)生了增大突變，臨洮未發(fā)生突變，但增大趨勢也非常明顯，開始增大時間為1995年，晚于洮河上、中游開始突變時間。洮河源區(qū)年均氣溫整體上表現(xiàn)為明顯的上升趨勢，與全球氣溫變化趨勢保持一致。

采用滑動t檢驗法分析得出近40年各站年平均氣溫均呈升高趨勢，且都通過0.01的顯著性水平趨勢檢驗，說明洮河氣溫趨于明顯的升高現(xiàn)象。通過用滑動t檢驗法對6站近40年年平均氣溫的突變進行分析，發(fā)現(xiàn)在1997年發(fā)生了增大突變，增大的趨勢非常明顯，開始增大的時間為1995年，晚于洮河上、中游開始突變的時間。洮河流域年平均氣溫整體呈顯著的升高趨勢，與全球氣溫變化趨勢保持一致，也與M-K檢驗結(jié)果一致。

2.2 年降水量變化

根據(jù)1981—2020年實測降水量資料分析降水量距平得出，洮河流域降水量呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢。近40年洮河流域年平均降水量自洮河上游的碌曲、中游的岷縣、下游的臨洮年降水量變化及其趨勢可看出，3站年降水量均出現(xiàn)顯著的波動變化，整體趨于略減少，上游地區(qū)降水充沛，中、下游地區(qū)降水量相對偏少且接近。上游碌曲站年降水量除個別年份較大外，大多數(shù)年份都在平均值以下，且20世紀90年代明顯偏少；中游岷縣站40年平均降水量為480 mm，

1997年降水量最少，之后略有增多，在20世紀90年代中后期表現(xiàn)出明顯的降水量偏少；下游臨洮站20世紀80年代后較前一階段波動幅度減弱，90年代降水量為最低，1997后有略增多趨勢?？傊?，近40年來洮河流域上、中、下游3站年降水量表現(xiàn)為明顯波動趨勢，20世紀90年代為降水量偏少時期，中、下游降水量在1997年后趨于略增多。

采用M-K檢驗各站40年降水量變化趨勢發(fā)現(xiàn)（圖2），各站年平均氣溫都通過了0.05的顯著性水平檢驗，說明洮河降水量呈下降趨勢。20世紀80年代以來，UF曲線為負值，說明80年代以來降水量呈下降趨勢。結(jié)合圖2看出，上游碌曲站年降水量在1980—2003年期間持續(xù)減少。其中，1998—2003年減少明顯（|UF|＞U0.05），1984年前后出現(xiàn)突變；中游岷縣站年降水量于1986年前后出現(xiàn)突變；下游臨洮站年降水量在80年代前呈波動增加，后出現(xiàn)不明顯的持續(xù)減少現(xiàn)象（ |UF|＜U0.05），在1986年前后出現(xiàn)了突變?？傮w來看，洮河流域上、中、下游年降水量突變時間基本一致，上游較中、下游略早。通過滑動t檢驗法做進一步分析，與M-K檢驗結(jié)果一致。

3 結(jié)論

（1）近40年來，洮河流域年平均氣溫自上、中、下游逐漸降低，年平均氣溫整體呈明顯的上升趨勢，上游增溫顯著，中、下游增溫基本一致且明顯偏弱；1997年前后氣溫明顯提升后在一個較高水平范圍內(nèi)保持小幅度波動，20世紀90年代中期后發(fā)生突變。

（2）近40年來洮河流域上游地區(qū)降水充沛，中、下游地區(qū)降水相對偏少，年降水量整體呈微弱波動減少趨勢，20世紀90年代降水量明顯偏少，90年代中期以后降水量出現(xiàn)微弱增加，但仍低于多年平均值，降水增加的時間節(jié)點與氣溫突變點較接近，20世紀80年代中期發(fā)生突變。

（3）臨洮縣氣溫和降水變化趨勢與甘肅省氣溫和降水量變化趨勢基本一致，但年變化幅度、季節(jié)變化幅度和氣溫突變時間存在差異，這些差異反映了氣象要素的區(qū)域差異性。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛

Analysis on the Chara-cteristics of Climate Change in the Taohe River Basin in the Past 40 Years

Liu Ting-ting et al（Lintao Meteorological Bureau of Gansu Province， Lintao， Gansu 730500）

Abstract Based on the precipitation and temperature observation data of Luqu， Lintan， Zhuoni， Minxian， Lintao and Yongjing meteorological stations from 1981 to 2020， the climate change characteristics of the Taohe River basin in the past 40 years were analyzed using the methods of anomaly analysis and moving average method. The results show that the annual average temperature in the Taohe River basin has shown a significant upward trend in the past 40 years. The temperature increase in Luqu was the largest in the upper reaches， the temperature increase in Minxian County in the middle reaches and Lintao in the lower reaches was lower than that in the upper reaches， and the temperature in Lintao section shows an upward trend; In the past 40 years， the annual precipitation of the Taohe River has shown a slow decline trend as a whole， and the precipitation of Luqu in the upper reaches has shown a downward trend， but it has increased slightly since the mid-1990s， which was basically consistent with the change of the test results.

Key words Precipitation; Temperature; Taohe River basin; Climate change

作者簡介 劉婷婷（1987—），女，甘肅臨洮人，工程師，主要從事氣候變化研究。

收稿日期 2023-03-11