近58年來平?jīng)龅貐^(qū)降水及氣溫變化特征

薛啟　王若升　趙慧

摘要利用平?jīng)龅貐^(qū)崆峒、靜寧、莊浪、華亭、崇信、涇川和靈臺7個(gè)氣象觀測站1960—2017年的氣溫和降水等資料，采用線性傾向、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、小波分析等方法對近58年平?jīng)龅貐^(qū)的降水及氣溫變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，近58年來平?jīng)龅貐^(qū)平均氣溫呈上升趨勢，20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)突變以后增溫明顯加快，冬季和春季變暖趨勢大于秋季和夏季；年總降水量變化整體呈略減少，但有明顯波動，減少趨勢不是十分顯著，冬季略有上升趨勢，而春季、夏季、秋季均呈遞減趨勢。

關(guān)鍵詞降水量；氣溫；變化特征；平?jīng)龅貐^(qū)

中圖分類號S161文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2018）28-0140-04

Change Characteristics of Precipitation and Temperature in Pingliang Area in Recent 58 Years

XUE Qi，WANG Ruosheng，ZHAO Hui et al（Pingliang City Meteorological Bureau，Pingliang，Gansu 744000）

AbstractThe variation trends of precipitation and temperature were analyzed based on observational data from the seven stations of Pingliang area during 1960-2017 by linear trend method and MannKendall test and wavelet analysis.The results showed that in the past 58 years，the average temperature in Pingliang had been on the rise.After the sudden change in the mid-1990s，the temperature increase was obviously accelerated，and the warming trend in winter and spring was greater than that in autumn and su mmer.The overall annual precipitation change slightly decreased，but there was significant fluctuation，the reduction trend was not very significant，and the winter increased slightly，while the spring，su mmer and autumn showed a decreasing trend.

Key wordsPrecipitation；Temperature；Change characteristic；Pingliang area

政府間氣候變化專業(yè)委員會（IPCC）第五次評估報(bào)告指出，在過去30年，地表溫度的增暖幅度高于1850年以來的任何時(shí)期，在北半球，1983—2012年可能是最近1 400年來氣溫最高的30年，21世紀(jì)的第1個(gè)10年是最暖的10年，自1901年以來，北半球中緯度陸地的降水量已經(jīng)在增加[1-2]。在全球變暖的背景下，極端氣候易發(fā)頻繁，因此區(qū)域性氣候變化愈來愈引起人們的關(guān)注。研究表明，我國西北地區(qū)氣候變化與全球氣候變化基本一致，目前仍屬于暖期[3]。近50年來，西北地區(qū)氣溫呈顯著上升趨勢，降水變化空間差異突出，西北地區(qū)整體暖干化趨勢明顯，局部出現(xiàn)暖濕現(xiàn)象[3]。王澄海等[4]研究表明，除西北中西部地區(qū)外，其他氣候區(qū)年降水量都處于下降趨勢，下降趨勢在夏季最為明顯。黃玉霞等[5]分析指出，西北地區(qū)東部降水呈下降趨勢，各區(qū)降水均存在10年以上和3～4年的短周期。陳冬冬等[6]分析表明，西北西部降水增多、東部降水減少。氣候變暖對農(nóng)作物生長有很大影響，如需水量的增加，王鶴齡等[7]研究表明氣候變暖對冬小麥需水量的影響最大，玉米和春小麥次之。趙慶云等[8]指出西北區(qū)東部的氣候在近十幾年變得更加極端，這就意味著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨更大的挑戰(zhàn)。平?jīng)龅貐^(qū)正好地處我國西北地區(qū)東部，受季風(fēng)和西風(fēng)帶的影響，全年降水分布不均，而境內(nèi)地形又十分復(fù)雜，水資源分布區(qū)域性差異較大。因此，研究平?jīng)龅貐^(qū)的氣候變化，對平?jīng)龅貐^(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植被保護(hù)等方面具有深遠(yuǎn)的意義。

1資料與方法

該研究所取資料為1960—2017年平?jīng)龅貐^(qū)7個(gè)測站（崆峒、靜寧、莊浪、華亭、崇信、涇川、靈臺）的日平均氣溫和降水量。根據(jù)日資料計(jì)算各個(gè)站點(diǎn)的季、年平均氣溫和總降水量，然后采用線性趨勢分析、 Mann-Kendall突變檢驗(yàn)和小波變換等方法，對平?jīng)龅貐^(qū)的氣溫和降水進(jìn)行分析，來揭示近58年平?jīng)龅貐^(qū)的氣候變化特征。四季劃分為冬季（12月—次年2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。

2結(jié)果與分析

2.1氣溫和降水總體變化趨勢

由圖1可知，近58年來平?jīng)龅貐^(qū)

平均氣溫為8.9 ℃，20世紀(jì)90年代中期以前的平均氣溫大多數(shù)年份在平均值以下，而90年代中期之后呈高位相振蕩，2006年平均氣溫是近58年的最高值，年平均氣溫達(dá)10.3 ℃，比平均值偏高1.4 ℃，而2012年平均氣溫是進(jìn)入21世紀(jì)以來的最低值，年平均氣溫為8.8 ℃。近58年來年平均氣溫呈增溫趨勢，平均傾向率為0.27 ℃/10 a，略高于全國平均升溫速率（0.25 ℃/10 a）[9]和甘肅河?xùn)|平均升溫速率（0.26 ℃/10 a）[10]，但低于西北地區(qū)平均

的增溫速率（0.37 ℃/10 a）[11]。 增溫以隴東黃土高原南緣的靈臺縣增溫最為明顯，傾向率為0.43 ℃/10 a，其次是位于隴東黃土高原腹部的崆峒區(qū)（0.34 ℃/10 a），而位于六盤山褶皺的華亭縣增溫趨勢最不明顯，氣溫傾向率僅為0.14 ℃/10 a，不到全國平均升溫速率（0.25 ℃/10 a）[9]的一半。

由圖2可知，近58年來平?jīng)龅貐^(qū)平均年降水量為531.4 mm，20世紀(jì)90年代以前年降水量波動較大，而20世紀(jì)90年代到2010年多在平均值以下振蕩，且振幅較小，與謝金南等[12]研究發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)50年代以來西北大部分地區(qū)降水呈減少趨勢，90年代以后的干旱化趨勢尤為明顯大體一致，但最近幾年又呈高位相振蕩。近58年來年降水量呈減少趨勢，各縣（區(qū)）平均傾向率為-0.95 mm/a，靈臺、靜寧、莊浪年降水量減少趨勢較明顯，而黃小燕等[13]

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，1960—2011年西北全區(qū)年降水量呈微弱的上升趨勢（0.17 mm/a）。年降水量空間分布，以靈臺降水量最大，為604.1 mm，靜寧最少，僅為446 mm，極大值出現(xiàn)在1975年的華亭，為906.5 mm，極小值出現(xiàn)在1971年的靜寧，僅為227.9 mm，降水總體呈南多北少、東多西少分布，這與蘇布達(dá)等[14]研究結(jié)果表明我國西北地區(qū)東部年降水量自東南向西北遞減相一致。

2.2氣溫和降水季節(jié)性變化

2.2.1春季。

近58年來平?jīng)龅貐^(qū)7縣（區(qū)）春季平均氣溫為8.6～11.3 ℃，最高值出現(xiàn)在涇川，最低值出現(xiàn)在靜寧，區(qū)域氣溫由西向東逐漸升高，東西相差2.7 ℃。最暖的春季出現(xiàn)在2013年，最冷的春季出現(xiàn)在1976年。近58年來平均氣溫傾向率為0.31 ℃/10 a，說明春季的氣溫增幅高于年平均氣溫增幅（0.27 ℃/10 a），靈臺的升溫幅度最大，華亭增幅最小。

近58年來平?jīng)龈鞯卮杭窘邓繛?5.0～121.2 mm，平均降水量為98.7 mm，占年降水量的19%，最大值出現(xiàn)在涇川，最小值出現(xiàn)在靜寧，極大值出現(xiàn)在1964年的靈臺，為287.4 mm，極小值出現(xiàn)在1995年的靜寧，為16.7 mm。近58年來降水量傾向率為-0.24 mm/a，春季降水除靜寧略有遞增趨勢外，其余各縣（區(qū)）均呈遞減趨勢，而中東部又比西部遞減趨勢明顯。

2.2.2夏季。近58年來平?jīng)龅貐^(qū)夏季平均氣溫為18.7～21.9 ℃，最高值出現(xiàn)在涇川，最低值出現(xiàn)在靜寧，東西相差3.2 ℃，最暖的夏季出現(xiàn)在2016年，最冷的夏季出現(xiàn)在1976年。近58年來平均氣溫傾向率為0.18 ℃/10 a，夏季的氣溫增幅小于年平均氣溫增幅；靈臺縣的增溫幅度最大，傾向率為 0.38 ℃/10 a；華亭縣最小，幾乎持平。

近58年來平?jīng)龈鞯叵募窘邓繛?34.4～302.8 mm，平均降水量為271.3 mm，占年降水量的51%，最大值出現(xiàn)在華亭，最小值出現(xiàn)在靜寧，極大值出現(xiàn)在2010年的華亭，為526.1 mm，極小值出現(xiàn)在1971年的靜寧，為77.7 mm。近58年來降水傾向率為-0.13 mm/a，呈南增北減的趨勢，總體仍呈弱遞減。

2.2.3秋季。近58年來平?jīng)龅貐^(qū)秋季平均氣溫為7.6～10.0 ℃，最高值出現(xiàn)在崇信，最低值出現(xiàn)在靜寧，東西相差2.4 ℃，最暖的秋季出現(xiàn)在1998年，最冷的秋季出現(xiàn)在1966年。近58年來平均氣溫傾向率為0.26 ℃/10 a，秋季的氣溫增幅略小于年平均氣溫增幅；靈臺傾向率最大，為0.44 ℃/10 a；華亭最小，為0.13 ℃/10 a。

近58年來平?jīng)龈鞯厍锛窘邓繛?17.6～176.5 mm，平均降水量為145.8 mm，占年降水量的28%，最大值出現(xiàn)在靈臺，最小值出現(xiàn)在靜寧，極大值出現(xiàn)在1975年的靈臺，為449.4 mm；極小值出現(xiàn)在1986年的靜寧，為41.3 mm。近58年來降水傾向率為-0.13 mm/a，呈南增北減的趨勢，總體仍呈弱遞減。

2.2.4冬季。近58年來平?jīng)龅貐^(qū)秋季平均氣溫為-4.6～-2.1 ℃，最高值出現(xiàn)在崇信，最低值出現(xiàn)在靜寧，相差2.5 ℃；最暖的冬季出現(xiàn)在2017年，最冷的冬季出現(xiàn)在1972年。近58年來平均氣溫傾向率為0.35 ℃/10 a，冬季的氣溫增幅高于年平均氣溫增幅（0.27 ℃/10 a）。靜寧傾向率最大，為0.43 ℃/10 a，華亭最小，為0.20 ℃/10 a。

近58年來平?jīng)龈鞯囟窘邓繛?.9～18.9 mm，平均降水量為13.0 mm，占年降水量的2%，最大值出現(xiàn)在靈臺，最小值出現(xiàn)在靜寧，極大值出現(xiàn)在1989年的靈臺，為42.2 mm，而崇信、涇川1999年冬季均無降水出現(xiàn)。近58年來降水傾向率為0.08 mm/a，除靈臺略有下降趨勢外，其他各縣（區(qū)）均呈小幅度上升趨勢。

2.3氣溫和降水的時(shí)間尺度特征以及突變分析

2.3.1平均氣溫。從圖3可以看出，UF和UB這2條曲線在臨界線之內(nèi)出現(xiàn)交點(diǎn)，對應(yīng)的年份是1996年，因此近58年平?jīng)龅貐^(qū)氣溫突變從1996年開始，這一結(jié)論與丁一匯等[15]得出的西北地區(qū)年平均氣溫的突變時(shí)間（1993—1996年）基本吻合；由UF曲線可見，1963—1978年有明顯降溫趨勢（UF<0），

1979—1987年呈振蕩上升，1987年以后有明顯的增暖趨勢（UF>0），而且1998年以后超過顯著水平0.05臨界線，氣溫上升更加顯著。

平?jīng)龅貐^(qū)四季平均氣溫突變檢驗(yàn)（圖4）顯示，春季氣溫突變時(shí)間為1997年，與年平均氣溫突變大體一致；夏季氣溫突變時(shí)間為1999年，滯后年平均氣溫突變3年，從夏季UF曲線可見，1979—1998年為明顯降溫趨勢；秋季氣溫突變時(shí)間出現(xiàn)奇異點(diǎn)，在1998年顯著性檢驗(yàn)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)交點(diǎn)，臨界線附近1999、2001年又有2個(gè)交點(diǎn)；冬季氣溫突變時(shí)間為1993年，提前年平均氣溫突變3年。總而言之，冬季氣溫突變最早，其次為春季，夏季和秋季較晚，從曲線發(fā)展趨勢看，未來十幾年春季、秋季比夏季、冬季更加顯著。

近58年平?jīng)龅貐^(qū)年平均氣溫的小波分析（圖 5）表明，6年周期振蕩較強(qiáng)，氣溫變化有明顯的階段性，6年周期振蕩較強(qiáng)附近小波系數(shù)正負(fù)位相相互轉(zhuǎn)化年是1977年，這一結(jié)論與M-K法統(tǒng)計(jì)的突變時(shí)間相差較大，與M-K法統(tǒng)計(jì)的增溫時(shí)間相近，有3個(gè)較大正值中心，相應(yīng)時(shí)間分別為1985、1997、2013年附近，其中1997年附近正值中心較其他2個(gè)中心弱，即20世紀(jì)80年代增溫迅速，90年代增溫較弱，2010年后增溫趨勢明顯。

2.3.2降水量。近58年平?jīng)龅貐^(qū)總降水量呈下降趨勢，由圖6可見，UF和UB曲線在檢驗(yàn)區(qū)出現(xiàn)交點(diǎn)，對應(yīng)年份是1970年，因此近58年平?jīng)龅貐^(qū)降水突變從1970年開始，1960—1970年總降水出現(xiàn)增長趨勢（UF>0），1970年后曲線開始呈下降趨勢，直到2009年開始呈上升趨勢，由于減少趨勢始終沒有超過0.05臨界線，說明平?jīng)龅貐^(qū)降水減少趨勢不是十分顯著，這一結(jié)論與王暉等[16]研究得出的西北地區(qū)東部降水減少趨勢不是十分顯著的結(jié)論相吻合。

近58年來平?jīng)龅貐^(qū)春季、夏季、秋季總降水量呈下降趨

勢，而冬季呈現(xiàn)出上升趨勢，由平?jīng)龅貐^(qū)四季總降水量Mann-Kendall突變檢驗(yàn)（圖 7）可見，春季，1976年突變以后，曲線呈下降趨勢，直到2009年開始呈上升趨勢，與年降水量相似，但突變時(shí)間滯后；夏季，沒有明顯的突變時(shí)間點(diǎn)，2005年之前呈弱的上升或下降趨勢，2005年之后曲線呈下降趨勢；秋季，1970年出現(xiàn)突變，到2000年曲線呈上升趨勢；冬季，突變較明顯，自1973年突變以后呈明顯增多趨勢，1976年后甚至超過0.05顯著性臨界線，從發(fā)展趨勢看，2017年后總降水量上升趨勢仍然十分顯著。

3結(jié)論

（1）近58年來平?jīng)龅貐^(qū)年平均氣溫呈波動上升趨勢，20世紀(jì)90年代中期以前大多數(shù)年份在平均值以下，而90年代中期之后呈高位相振蕩。年降水量呈整體持平略減少趨勢，90年代以前年降水量波動較大，而20世紀(jì)90年代到2010年多在平均值以下振蕩，且振幅較小，最近幾年呈高位相振蕩；降水總體呈南多北少、東多西少分布。

（2）近58年來平?jīng)龅貐^(qū)冬季年平均氣溫增溫最明顯，其次為春季。春季、秋季、冬季又以白天增溫為主，而夏季夜間較白天增溫略為顯著。降水量有明顯的季節(jié)性差異，分配較為集中，冬季略有上升趨勢，而春季、夏季、秋季均呈遞減趨勢，又以秋季遞減趨勢最顯著。

（3）近58年來平?jīng)龅貐^(qū)年平均氣溫在1996年出現(xiàn)增暖突變，從季突變來看，冬季氣溫突變最早，其次為春季，夏季和秋季較晚。降水量秋季突變時(shí)間最早，其次為冬季，春季突變最晚，夏季看不出明顯的突變時(shí)間，春季、夏季、秋季降水量減少趨勢沒有超過0.05臨界線，說明減少趨勢不是十分顯著，而冬季降水量增多的趨勢就相對顯著得多。

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