石河子墾區氣溫日較差的變化特征*

郭金強 ，吳衛民 ，劉 輝 ，王肖娟 ，雷 薇

（1.新疆石河子氣象局，新疆 石河子 832000；2.新疆天業（集團）有限公司）

氣溫日較差 （DTR）可以反映全球和區域性的溫度變化幅度特征，有著重要的生態學意義，其變化會對植物的生長分布、作物產量和品質以及流行疾病的發生等產生影響，石河子地處天山北麓中段、準噶爾盆地南緣，對于該區的干旱氣候特征和時空變化規律，已有專家學者做了相應的研究[1-3]，而對該地區的氣溫日較差的變化研究尚待深入，因此，分析氣溫日較差的變化趨勢，不僅可以了解當地的氣候變化情況，而且對其生態環境的保護也有著重要的意義［4-5］。

1 資料和方法

1.1 資料來源

選取1961—2016年石河子墾區4個地面觀測站逐日最高氣溫、最低氣溫、降水量、總云量、平均風速、日照時數、相對濕度和水汽壓等資料。根據石河子地區氣候特點，將四季劃分為：冬季（11月至翌年3月）、春季（4～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～10月）。日較差是日最高溫度與日最低溫度之差，可用如下公式表示：

式中，DTR為日較差，Tmax為日最高氣溫，Tmin為日最低氣溫。

1.2 分析方法

1.2.1 線性趨勢

采用線性趨勢法，將氣候要素寫成時間t的線性函數，即：

式中，a和b為經驗常數。用最小二乘法通過實際資料計算得出，其中a表示線性函數的斜率，也就是氣候要素的線性趨勢（年際變率）。a為正（負）表示有增加（減小）趨勢，零表示無線性變化趨勢。

1.2.2 變化趨勢的顯著性檢驗

線性趨勢分析方法的結果，通過方差分析使用統計量F進行顯著性檢驗：

2 結果與分析

2.1 日較差變化趨勢

2.1.1 日較差的年變化

圖1 1961—2016年石河子地區氣溫日較差年際變化

圖1為1961—2016年石河子地區4個站點年平均日較差（DTR）的變化。可以看出，石河子地區年平均日較差總體呈下降趨勢，年平均日較差的下降幅度為每10年降低0.55℃。石河子地區年平均日較差變化呈現出與年平均最高、最低氣溫相反的變化趨勢（圖2）。近56年來石河子地區年平均氣溫、平均最高氣溫和最低氣溫均呈顯著的上升趨勢，其中年平均最低氣溫上升趨勢最顯著，每10年升高0.53℃，其次是平均氣溫，每10年升高0.33℃，年平均最高氣溫每10年升高0.14℃。

圖2 1961—2016年石河子地區平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫變化趨勢

2.1.2 日較差的季節變化

表1和表2是石河子地區4個觀測站近57年氣溫日較差、平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫的季節線性趨勢值。從表1可以看出，春季氣溫日較差呈顯著減小趨勢，平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均呈上升趨勢。石河子地區氣溫日較差平均每10年減小0.22℃，平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫每10年分別升高0.41℃、0.40℃和0.61℃。南部的石河子市站和烏蘭烏蘇站的氣溫日較差未達到0.05的顯著水平，北部的炮臺站和莫索灣站分別達到0.05的顯著和0.01的極顯著水平；平均氣溫和最低氣溫各站均達到0.01的極顯著水平，最高氣溫除莫索灣站達到0.05的顯著水平，其余各站均達到0.01的極顯著水平。

夏季氣溫日較差呈減小趨勢，平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均呈升高趨勢，氣溫日較差和最低氣溫分別達到0.05的顯著水平和0.01的極顯著水平；平均氣溫和最高氣溫未達到0.05的顯著水平。石河子地區夏季氣溫日較差平均每10年減小0.27℃，平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫每10年分別升高了0.16℃、0.14℃和0.40℃。莫索灣站夏季氣溫日較差減小趨勢和最低氣溫上升趨勢最顯著。

表2顯示了近57年石河子地區秋季、冬季平均日較差、平均氣溫、平均最高氣溫和最低氣溫的線性趨勢統計值。表2表明，秋季各地氣溫日較差呈顯著性減小趨勢，有2個站達到顯著水平，各站平均每10年減小0.27℃。平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫呈顯著上升趨勢，與春季相同，除石河子站和烏蘭烏蘇站以外，其余2站氣溫日較差均達到了0.05的顯著水平，除石河子市站外，其他3站平均氣溫達到顯著水平；最高氣溫和最低氣溫各站均達到顯著水平。氣溫日較差減小趨勢和最低氣溫上升趨勢最顯著的均是莫索灣站。

表1 1961—2016年石河子地區春夏季氣溫日較差、平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫的線性趨勢值 ℃/10年

表2 1961—2016年石河子地區秋冬季氣溫日較差、平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫的線性趨勢值 ℃/10年

冬季是氣溫日較差減小最顯著的季節，也是最低氣溫上升趨勢最顯著地季節，各站氣溫日較差減小趨勢均達到了顯著水平，每10年減小0.56℃；最低氣溫每10年上升了0.61℃，冬季平均氣溫呈顯著上升趨勢，每10年上升了0.42℃。冬季最高氣溫上升趨勢未達到顯著水平。

石河子地區四季氣溫日較差呈現顯著減小趨勢，其中冬季最顯著，春季變化較小。北部的莫索灣和炮臺站每個季節氣溫日較差都有非常顯著的減小，南部的石河子、烏蘭烏蘇站變化較小。

平均氣溫上升趨勢夏季顯著，其余季節增幅在0.41～0.42℃/10年。最低氣溫上升趨勢最明顯，四季各站點都達到顯著，而最高氣溫上升趨勢春、秋季達到顯著水平，夏季和冬季未達到顯著水平。平均最低氣溫的大幅度上升和最高氣溫的緩慢上升是氣溫日較差顯著減小的主要原因。

2.2 影響因子

表3 石河子地區四季氣溫日較差趨勢值和各要素趨勢值的相關系數

分析表明，石河子地區氣溫日較差與日照時數、總云量、水汽壓和降水量有較好的相關性（見表3），四季氣溫日較差的變化與各因子的相關系數均達到了極顯著水平，氣溫日較差長期變化的影響因子隨季節而變化，春季日照時數和降水量的變化趨勢與氣溫日較差的相關性最大；秋季日照時數、總云量和降水量與氣溫日較差的相關性最大；夏季、冬季氣溫日較差與4個因子的變化都比較顯著。年氣溫日較差與水汽壓和降水量相關性最大。

3 結論與討論

（1）石河子地區四季日較差呈現顯著減小趨勢，其中冬季最顯著，春季變化較小。北部炮臺和莫索灣站各季節日較差都有非常顯著的減小，石河子和烏蘭烏蘇站只有冬季表現顯著，其他季節不顯著。（2）石河子地區最低氣溫上升趨勢最明顯，四季各站站點都達到顯著，最高氣溫春季和秋季上升趨勢達到了顯著水平，秋季和冬季上升趨勢未達到顯著水平。這種平均最高氣溫的緩慢上升和最低氣溫的大幅度上升使得日較差減小趨勢顯著。（3）氣溫日較差長期變化的影響因子隨季節而變化，春季日照時數和降水量的變化趨勢與氣溫日較差的相關性最大；秋季日照時數、總云量和降水量與氣溫日較差的相關性最大；夏季、冬季氣溫日較差與4個因子的變化都比較顯著。年氣溫日較差與水汽壓和降水量相關性最大。