天?？h近60年氣候變化分析

齊高先　錢(qián)莉　汪作成

摘要 根據(jù)天祝縣烏鞘嶺氣象站1951～2010年的氣溫、降水資料，分析天?？h氣溫、降水的年際變化、季節(jié)變化，并對(duì)其進(jìn)行異常性分析。研究表明，近60年天?？h年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，增溫速率達(dá)0.17 ℃/10a；四季氣溫、年最高和最低氣溫均呈上升趨勢(shì)，且冬季平均氣溫、年平均最低氣溫的增溫對(duì)天祝縣氣候變暖起了關(guān)鍵作用；年平均降水量呈減少趨勢(shì)，變化率為-1.4%/10a；四季中春、夏、冬3季降水呈減少趨勢(shì)，秋季降水呈增加趨勢(shì)；進(jìn)入90年代后，秋、冬季降水均明顯持續(xù)增加，而夏季降水的持續(xù)減少對(duì)年降水量減少貢獻(xiàn)最大。綜合各要素的突變特征和對(duì)氣溫與降水的異常分析，天祝氣候向暖干化發(fā)展。

關(guān)鍵詞 天?？h；氣溫；降水；氣候變化

中圖分類號(hào) S161.6；P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）16-05255-03

2007年政府間氣候?qū)ｉT(mén)委員會(huì)（IPCC）第四次評(píng)估報(bào)告明確提出，1906～2005年全球地表平均氣溫上升了0.74 ℃[1-2]，氣候變暖已成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)[3]。1951～2001年我國(guó)年平均氣溫上升趨勢(shì)非常明顯，升溫幅度達(dá)0.22 ℃/10a，增溫主要從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，且有加快趨勢(shì)[3]。西北地區(qū)的許多研究也表明，在全球變化背景下，過(guò)去50年（1961～2010年）平均氣溫增幅達(dá)0.27 ℃/10a[4-5]。武金慧等對(duì)甘肅氣候變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明1957～2006年平均氣溫增幅達(dá)0.21 ℃/10a[6-7]。天?？h地處西北地區(qū)祁連山東端（102°07′～103°46′E、36°31′～37°55′N），東西寬142.6 km，南北長(zhǎng)158.4 km，面積7 149 km2。境內(nèi)地勢(shì)西北高、東南低，處于青藏高原、黃土高原和內(nèi)蒙古高原的交匯地帶，屬青藏高原東北邊緣，海拔在2 040～4 874 m。位于縣境中部的烏鞘嶺橫亙東西，是古絲綢之路的咽喉要道，河西走廊門(mén)戶，也是石羊河水系（內(nèi)陸）和黃河水系（外流）的分水嶺。始建于1938年的烏鞘嶺氣象站，海拔高度3 045 m，位于700 hPa高度，是我國(guó)中東部地區(qū)氣象科研和天氣預(yù)報(bào)的指標(biāo)站，在全國(guó)氣象站網(wǎng)中地位十分重要，其探測(cè)環(huán)境不受人為因素的破壞，氣象資料具有良好的連續(xù)性、代表性、比較性和準(zhǔn)確性。個(gè)別學(xué)者對(duì)天?？h的氣候變化有過(guò)初步研究[8]，但有關(guān)該地近十幾年的氣候變化規(guī)律目前還少有研究。因此，筆者利用烏鞘嶺氣象站1951～2010年的氣溫和降水資料，全面、客觀地分析近60年天?？h的氣候變化規(guī)律，對(duì)適應(yīng)氣候變化、采取趨利避害的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和工農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)措施具有重要的參考價(jià)值。

1 資料與方法

采用天?？h烏鞘嶺氣象站1951～2010年的逐年（月）氣溫、降水資料，進(jìn)行氣候要素變化趨勢(shì)分析。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法處理溫度、降水?dāng)?shù)據(jù)。把氣候要素寫(xiě)成時(shí)間t的線性函數(shù)y=at+b，通過(guò)實(shí)況資料用最小二乘法計(jì)算出a和b，其中a表示線性函數(shù)的斜率，也就是氣候要素的線性趨勢(shì)和速率。a為正（負(fù)）表示增加（減?。┶厔?shì)[9-10]。多年平均為1951～2010年60年平均。季節(jié)劃分為春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～次年2月）。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 平均氣溫的變化趨勢(shì)。

2.1.1.1 年際變化。由圖1可見(jiàn)，近60年天祝縣年平均氣溫為0.1 ℃，年平均氣溫自1951年以來(lái)呈上升趨勢(shì)，增溫速率達(dá)0.17 ℃/10a，近60年來(lái)平均氣溫升高了1.0 ℃；天?？h最暖年出現(xiàn)在1998年，平均氣溫為1.5 ℃，比常年偏高1.4 ℃，最冷年出現(xiàn)在1967年，平均氣溫為-1.1 ℃，比常年偏低1.2 ℃；氣溫距平從1997年后呈一致的正距平，其上升幅度逐漸加大，說(shuō)明天祝縣從1997年開(kāi)始溫度升高異常顯著。1997～2010年是近60年來(lái)最暖的14年，比60年的氣溫平均值高出0.7 ℃，增溫幅度之大為近60年來(lái)最大。

2.1.1.2 年代變化。統(tǒng)計(jì)分析20世紀(jì)50年代至21世紀(jì)以來(lái)天祝縣平均氣溫距平發(fā)現(xiàn)，50年代平均氣溫與多年平均氣溫持平，60～80年代進(jìn)入相對(duì)冷期，自90年代開(kāi)始上升幅度逐漸加大，尤其是進(jìn)入2000年后，上升速率明顯增大。21世紀(jì)以來(lái)（0.8 ℃）、20世紀(jì)90年代（0.4 ℃）比50年代分別上升了0.7和0.3 ℃，比60和70年代分別上升了1.1和0.7 ℃，比80年代分別上升了1.0和0.6 ℃。也就是說(shuō)自1951年以來(lái)，天祝縣經(jīng)歷了由冷期向暖期轉(zhuǎn)變的過(guò)程。1954～1986年為冷期，1986年后為暖期，與我國(guó)和西北地區(qū)增溫期基本一致[3]。

2.1.1.3 季變化。由圖2可知，近60年天?？h四季氣溫變化均呈一致的上升趨勢(shì)，春、夏、秋、冬四季平均氣溫增溫幅度分別達(dá)0.07、0.18、0.22、 0.27 ℃/10a，近60年來(lái)氣溫分別升高了0.4、1.1、1.3、1.6 ℃，表明天祝氣溫升高冬季貢獻(xiàn)最大。分析四季平均氣溫年代變化（表1）發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)50～60年代夏、秋、冬季氣溫偏低，70～80年代四季氣溫均偏低；90年代開(kāi)始，四季氣溫均偏高，表明四季升溫加速。

2.1.2 年平均最高、最低氣溫的變化趨勢(shì)。由圖3可見(jiàn)，天?？h年平均最高、最低氣溫自1951年以來(lái)呈上升趨勢(shì)，增溫速率分別達(dá)0.12、0.25 ℃/10a，近60年來(lái)氣溫分別升高了0.7、1.5 ℃。天?？h年平均最高和最低氣溫自1997年以來(lái)呈一致的正距平，表現(xiàn)為快速上升趨勢(shì)，存在明顯的躍變，且年平均最低氣溫的氣候變化率明顯大于年平均氣溫和年平均最高氣溫，表明年平均最低氣溫的增溫對(duì)天?？h氣候變暖起了關(guān)鍵作用。

2.2 降水變化特征

2.2.1 年際變化。由圖4可見(jiàn)，近60年天?？h年平均降水量為410.5 mm，年平均降水量自1951年以來(lái)呈減少趨勢(shì)，變化率為-1.4%/10a；1961年是天祝縣近60年來(lái)降水最多的年份，降水量為555.2 mm，比常年偏多35%，1962年是降水最少的年份，降水量?jī)H有231.3 mm，比常年偏少44%。

2.2.2 年代變化。近60年天祝縣降水量的年代際變化十分顯著，20世紀(jì)50和80年代降水偏多，特別是50年代比常年偏多16.1%，80年代僅偏多0.8%；60～70年代降水偏少，特別是60年代比常年偏少13.4%，70年代僅偏少0.8%；90年代和21世紀(jì)以來(lái)降水偏少，分別比常年偏少2.4%、0.4%。50～60年代降水變化劇烈，存在明顯的降水年代際躍變；自70年代中后期開(kāi)始，降水平穩(wěn)變化，減少趨勢(shì)有所減緩；進(jìn)入90年代后，降水持續(xù)偏少，變化趨勢(shì)與西北地區(qū)自80年代后期開(kāi)始降水持續(xù)減少[11]的總體趨勢(shì)相吻合，這與90年代后的增溫形成反相關(guān)，但這種關(guān)系不是絕對(duì)的，即溫度的變化不是降水變化的直接原因[12]。

2.2.3 季變化。近60年來(lái)天?？h四季降水變化也十分顯著。春、夏、冬季降水均呈減少趨勢(shì)，變化率分別為-2.2、-1.5、-1.8%/10a；僅秋季降水呈增加趨勢(shì)，變化率為1.2%/10a。分析四季降水年代變化（表2）發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)50年代四季降水均偏多，60年代四季降水均偏少；70年代冬、春季降水減少明顯，夏、秋季小幅增加；80年代春、夏、冬季降水增多，秋季降水減少；進(jìn)入90年代后，春、秋、冬季降水均增加，而夏季降水小幅減少。天?？h夏季降水量占全年的59%，且夏季降水減少趨勢(shì)大于年降水的減少趨勢(shì)，因此夏季降水減少對(duì)年降水量減少起了關(guān)鍵作用。

2.3 年平均氣溫與降水的異常分析 在統(tǒng)計(jì)天祝縣年平均氣溫和降水時(shí)，采用中國(guó)氣象局《全國(guó)氣候影響評(píng)價(jià)》的標(biāo)準(zhǔn)，利用氣溫距平（△T）和標(biāo)準(zhǔn)差（σ）及降水距平百分率（△R%）按表3的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)氣溫、降水異常。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近60年來(lái)天祝縣氣溫異常偏高的有1年，出現(xiàn)在1998年；顯著偏高的有3年，出現(xiàn)在2002、2006和2009年；偏高的有4年，出現(xiàn)在1997、1999、2007、2010年；偏低的有3年，出現(xiàn)在1974、1977、1983年；顯著偏低的有3年，出現(xiàn)在1970、1976、1984年；異常偏低的有1年，出現(xiàn)在1967年，其他45年均為正常。說(shuō)明偏冷期集中在20世紀(jì)60年代后期僅80年代前期；90年代后期逐漸進(jìn)入偏暖期，2000年后更趨偏暖。近60年來(lái)天祝縣降水偏多的年份有9年，集中在20世紀(jì)50～60年代前期，80年代后僅出現(xiàn)了2年，分別為1988和2003年；偏少年份有9年，集中在1962～1975年，80年代后出現(xiàn)了2年，為1990和1991年，無(wú)異常（偏多）偏少和顯著（偏多）偏少年份，其他42年均為正常。

3 小結(jié)

（1）近60年來(lái)天?？h年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，增溫速率達(dá)0.17 ℃/10a；從1997年開(kāi)始，氣溫呈一致的正距平，表明溫度升高異常顯著；從氣溫的季節(jié)變化看，四季氣溫均呈上升趨勢(shì)，20世紀(jì)70～80年代四季氣溫均偏低，90年代開(kāi)始，四季氣溫均偏高，且冬季氣溫的升幅明顯高于其他3個(gè)季節(jié)。年最高和最低氣溫也呈上升趨勢(shì)，且年平均最低氣溫的變化率明顯大于年平均氣溫和年平均最高氣溫。說(shuō)明冬季升溫和年平均最低氣溫的增溫對(duì)天?？h氣候變暖起了關(guān)鍵作用。

（2）天?？h年平均降水量自1951年以來(lái)呈減少趨勢(shì)，變化率為-1.4%/10a。20世紀(jì)50～60年代降水變化劇烈，自70年代中后期開(kāi)始，降水平穩(wěn)變化，減少趨勢(shì)有所減緩，但進(jìn)入90年代后，降水明顯持續(xù)偏少。從降水的四季變化看，春、夏、冬季降水均呈減少趨勢(shì)，僅秋季降水呈增加趨勢(shì)。進(jìn)入90年代后，春、秋、冬季降水均明顯持續(xù)增加，而夏季降水持續(xù)減少。由于夏季降水量占全年的59%，且夏季降水減少趨勢(shì)大于年降水的減少趨勢(shì)，因此夏季降水減少對(duì)年降水量減少起了關(guān)鍵作用。

（3）綜合各要素的突變特征和對(duì)氣溫與降水的異常分析，可知20世紀(jì)90年代后期氣候逐漸變暖，2000年后升溫迅速，而降水卻總體呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明天祝縣氣候向暖干化發(fā)展。

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