北疆近41年氣候變化趨勢及其對生態(tài)環(huán)境的影響研究

劉麗娜　李夢隱

摘要:本文選取新疆北疆地區(qū)19個氣象站臺的1961-2001年的氣象資料,分析了北疆地區(qū)年最高氣溫、年最低氣溫以及降水量變化。研究表明:近41年北疆的氣候變化是顯著的,表現(xiàn)在溫度升高、降水增加等方面。日最高氣溫的增溫率小于日最低氣溫的增溫率。氣溫升高和降水變化具有明顯的季節(jié)性差異,冬季的增溫最為顯著,降水偏多主要在冬季和夏季。氣候變化趨勢對北疆地區(qū)的生態(tài)環(huán)境有利有弊,明顯的變暖、變濕趨勢對北疆的生態(tài)與環(huán)境有積極影響,有利于北疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞:北疆氣候變化生態(tài)環(huán)境影響

中圖分類號:X82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0111-03

20世紀(jì)80年代后期以來,新疆氣候在變暖變濕的同時(shí),沙塵天氣出現(xiàn)的日數(shù)也在明顯減少,出現(xiàn)了氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的強(qiáng)勁信號[1]。新疆氣候向“暖、濕”方向變化,引起了學(xué)術(shù)界和社會上的關(guān)注。雖有許多學(xué)者對新疆氣候變化作了研究,但只是討論年均溫的變化趨勢,而年均溫可能掩蓋了一些極端氣溫的變化,不能很好反映很好氣候的變化。本文將對新疆北疆地區(qū)的氣候變化從年均溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫、年降水量的時(shí)間變化趨勢進(jìn)行分析,并著重比較最高氣溫、最低氣溫和年均溫的變化差異,以及它們的季節(jié)變化差異、氣候變化對綠洲環(huán)境、水資源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等的影響。北疆地區(qū)是新疆國民經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū),研究該地區(qū)41年來的氣候變化趨勢及其帶來的影響具有重要的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,為北疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

新疆南北疆以天山山脊線為界,北疆的行政區(qū)包括了五地州、四市和兩縣,即阿勒泰地區(qū)、伊犁地區(qū)、塔城地區(qū)、昌吉地區(qū)、博爾塔拉自治州、烏魯木齊市、石河子市、奎屯市、克拉瑪依市,及哈密地區(qū)的巴里坤縣和伊吾縣。總面積44880300hm2,占新疆總面積的27.24%。這個區(qū)域由于水資源相對比較豐沛,交通、文化比較發(fā)達(dá),是新疆國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心所在[2]。

2 資料來源及分析方法

2.1 資料來源

資料來源:中國地面氣象資料數(shù)據(jù)集

站點(diǎn)選取:選取中國地面氣象資料數(shù)據(jù)集中代表北疆的阿勒泰、富蘊(yùn)、和布克賽爾、克拉瑪依、精河、奇臺、石河子、哈巴河、青河、福海、吉木乃、塔城、托里、阿拉山口、溫泉、烏蘇、蔡家湖、達(dá)板城及烏魯木齊19個氣象站。選取了19個站臺的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫和年積溫等氣象要素來分析。

2.2 分析方法與過程

本文用VF和Excel處理溫度和降水資料,擬采用下列方法來分析所取得的氣象資料:

3 北疆地區(qū)氣候變化特征

3.1 平均氣溫的變化

3.1.1 平均氣溫的年變化

由年均溫的時(shí)間變化曲線圖1可以清楚的看到41a以來北疆地區(qū)年均溫總體的趨勢是增高的,其中1963年形成一個高峰。1964-1972年均氣溫偏低,都在趨勢線以下,1969年為41年來的最冷年(3.5℃)。隨后都在趨勢線附近波動。1984年達(dá)到41年來的次最低溫(3.8℃),隨后氣溫一直回升,1997年達(dá)到41年來的最高溫(7.2℃)。從1997年以后平均氣溫一直在趨勢線以上波動。

3.1.2 平均氣溫的季節(jié)變化

由表1,可以看出北疆地區(qū)從20世紀(jì)的60年代到90年代,各個季節(jié)的平均氣溫都在升高。其中冬季的升高幅度最大,20世紀(jì)90年代比60年代升高1.5℃。而春季的變化較復(fù)雜,20世紀(jì)70年代比20世紀(jì)60年代平均氣溫有所下降,下降1℃。隨后一直都在升高,90年代比60年代升高了0.2℃。夏季和秋季的變化分別是0.5℃和0.9℃。

3.2 年平均日最高氣溫的時(shí)間變化

由圖2可見,41a以來北疆地區(qū)日最高氣溫變化的總體趨勢是趨平稍有降低,從日最高溫度的曲線圖可以看出其總體趨勢是:1962、1965、1968年氣候日最高氣溫偏高,隨后最高氣溫一直下降,到1970年形成一個低谷。1988年后又在50年來的趨勢線上下波動,20世紀(jì)末日最高氣溫達(dá)到最高值,其總體趨勢和年均溫的變化具有相似性。

3.3 年平均日最低氣溫的時(shí)間變化

由圖3可以看出,北疆地區(qū)最低溫度41年來的變化與年平均溫度、日最高溫度總體趨勢是一致的但是還是有很大的不同:新疆北疆地區(qū)平均日最低氣溫在1955年-1960年是偏低的,為50年來最低的時(shí)段,1960年是50年來日平均氣溫的最低點(diǎn)(-0.751℃)。60年代最低氣溫的上升幅度較大,1963年達(dá)到峰值(3.904℃),1997年達(dá)到50年來的最高水平(4.23℃)。

計(jì)算出北疆地區(qū)41年來年平均日最低氣溫的一元線形方程為Y=0.0356x+1.4051,41a以來的年平均日最低氣溫的增溫率為0.356℃/10a,其增溫幅度大于年均溫和年平均日最高氣溫的增溫率。

4 降水變化特征

從圖4可以看出近41年來降水量逐年增加,但降水變率很大。

5 氣候變化對北疆地區(qū)環(huán)境的影響評估

全球氣候變化對干旱和半干旱地區(qū)的影響,引起了人們的關(guān)注,但各家說法不一,甚至完全對立。慈龍駿認(rèn)為:在全球變化影響下,我國干旱區(qū)范圍擴(kuò)大及荒漠化加深,若co2倍增,溫度上升4.0℃,荒漠化面積擴(kuò)大70.6×104km2,平均每年增加6947km2[3]。但趙名茶(1993)則認(rèn)為:一些干旱區(qū)將會演變成半濕潤區(qū),干旱區(qū)的范圍會縮小。以上兩種預(yù)測,是在今后50～100年,需要實(shí)踐檢驗(yàn)的。但從北疆近41ａ氣候情景來說,由于降水顯著增加,不存在氣候干旱所導(dǎo)致荒漠化擴(kuò)大,這個時(shí)間能持續(xù)多久,還不能確定。

6 氣候變化對北疆地區(qū)綠洲環(huán)境的影響

近半個世紀(jì)以來,北疆氣候在變暖增濕的總趨勢下,人工灌溉綠洲的擴(kuò)大,使綠洲小氣候環(huán)境得以改善。首先,由于灌溉水面擴(kuò)大及植物蒸騰的加強(qiáng),增加了綠洲的相對濕度,降低了地表的最高溫度,改變了荒漠水熱條件,創(chuàng)造了綠洲水熱平衡。第二,由于植被和較濕潤的地面,減少了地表的反射率,增加了對地表輻射的吸收,使輻射平衡值增大,溫度變化趨于和緩。第三,綠洲中繁茂的植被,特別是農(nóng)田防護(hù)林,具有阻摩消耗風(fēng)力和保護(hù)地面功能,減低土壤風(fēng)蝕和沙暴,所以綠洲小氣候?qū)ψ魑锷L和人類生活都是十分有利的[4]。

7 氣候變化對北疆地區(qū)水資源的影響

氣候變化對水資源配置的影響是復(fù)雜的。氣候變暖導(dǎo)致水分蒸發(fā)加劇,水資源消耗增加,也造成準(zhǔn)葛爾盆地內(nèi)水分的內(nèi)循環(huán)加快,有利于形成新的降水。氣候變暖冰川融水的增加有利于緩解水資源緊張,但冰川擴(kuò)大消融與暴雨結(jié)合往往會使洪水和泥石流災(zāi)害大量發(fā)生,造成水資源的浪費(fèi)和災(zāi)害損失[5]。在近80年中,氣候變化使天山雪線和冰川的進(jìn)退受到影響。作為烏魯木齊河源的天山1號冰川,從1979年起直線下降,以年平均0.24～0.26m的速度減薄,較20世紀(jì)50～60年代0.05～0.06m/年的減薄速度明顯增大。通過對烏魯木齊大西溝站1959～1998年的氣象資料的分析表明,冰川變化與氣候變暖基本同步[6]。

8 氣候變化對北疆地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

對半干早地區(qū)的北疆來說,氣候變暖、降水增加與其帶來的災(zāi)害相比有利的方面可能會更多一點(diǎn),因?yàn)檫@會使氣候帶和農(nóng)業(yè)帶有向北推移的趨勢。一般來講,在中緯度地區(qū),氣溫增高1℃,氣候帶將向北推移200～300km[7]。因此如果氣候繼續(xù)維持目前的變化趨勢,這無疑會對北疆農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)和布局產(chǎn)生重大影響。

北疆的作物以小麥和棉花為主,氣候的變暖趨勢將使小麥的安全種植北界北移、小麥種植海拔上限。當(dāng)年平均溫度上升1℃時(shí),冬小麥生育期大于0℃積溫增加約100～300℃·日,冬麥區(qū)越冬期縮短,實(shí)際生長天數(shù)延長,凍害和霜凍危害將有所減輕,高溫和干熱風(fēng)危害加重。變暖所帶來的熱量條件對棉花生產(chǎn)有利,宜棉地區(qū)的范圍可能擴(kuò)大,棉花生育期可延長15天左右,最佳結(jié)鈴期由目前的30～45天延長到45～60天,霜前花率將上升12%～20%。在變濕的條件下,將為棉花生產(chǎn)供應(yīng)更多的水分條件,棉花產(chǎn)量將上降,棉田雜草和病蟲危害機(jī)率可能上升。

9 結(jié)果與討論

綜上分析,新疆北疆地區(qū)1961-2001年來氣候變化有以下主要趨勢和特征:

(1)近41年新疆的氣候變化是顯著的,表現(xiàn)在溫度升高、降水增加等方面;

(2)日最高氣溫的增溫率(0.185℃/10a)大于而最日最低氣溫的增溫率(0.356℃/10a);

(3)20世紀(jì)80年以來,降水顯著增加,但降水變率很大,極端降水發(fā)生的年份增多,易造成旱澇災(zāi)害;

(4)氣候變暖和降水變化具有明顯的季節(jié)性差異,冬季的增溫最為顯著,降水偏多主要在冬季和夏季;

(5)氣候變暖變濕的趨勢對北疆的生態(tài)環(huán)境有利有弊,明顯的變暖變濕趨勢對新疆的生態(tài)與環(huán)境有積極影響,有利于北疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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[7] Gao Ge,Huang Chaoyin 2001:Climate Change and Its ImPact on Water Resources in North China[J].Advances in AtmosPheric Sciences,2001,18(5):718-732.