新疆南疆地區氣溫和降水時空演變格局

熱伊萊·卡得爾

摘 要：本文選取南疆地區40個氣象站點1980—2019年的主要氣候要素數據（氣溫、降水），采用趨勢分析、克里金插值法和線性回歸分析方法，對南疆地區近40年的氣溫和降水時空演變格局進行分析。結果表明：南疆地區近40年的氣溫年際變化呈現出明顯的上升趨勢;近40年的降水量呈現出增加的趨勢;氣溫在空間上呈現出自西北向南逐漸上升的趨勢，降水量在空間上呈現出自東向西逐漸增加的趨勢。

關鍵詞：南疆地區;氣溫;降水;時空變化

Abstract： Based on the data of main climatic factors （temperature and precipitation） of 40 meteorological stations in southern Xinjiang from 1980 to 2019， the temporal and spatial evolution patterns of temperature and precipitation in southern Xinjiang in recent 40 years were analyzed by trend analysis， Kriging interpolation and linear regression analysis. The results show that the interannual variation of temperature in southern Xinjiang in recent 40 years shows an obvious upward trend. The precipitation in recent 40 years showed an increasing trend. The temperature is increasing from northwest to south， and the precipitation is increasing from east to west.

Keywords： southern xinjiang region; temperature; precipitation; space time change

20世紀80年代以來，氣候變化成為全球關注的熱點問題。根據2013年IPCC AR5（IPCC第五次評估報告）報告，1951—2012年，全球平均地表溫度上升率為0.08～0.14 ℃/10 a，平均為0.12 ℃/10 a，21世紀第一個10年是最熱的10年，全球氣候變暖已是不可爭辯的事實[1-3]。秦大河和冉津江等的研究表明，我國近100年升溫率為0.9～1.52 ℃，平均為1.20 ℃[4-5]。

新疆地處我國西北邊陲，地域遼闊，具有復雜的地形地貌特征，山脈與盆地相間排列，盆地被高山環抱，北部是阿爾泰山，南部是昆侖山系，天山橫亙于新疆中部，把新疆分為南北兩半，南部是塔里木盆地，北部是準噶爾盆地。習慣上稱天山以南為南疆，天山以北為北疆。新疆是我國離海洋最遙遠的省份，深居內陸，四周有高山阻隔，也是生態脆弱區和氣候敏感地帶。本文基于南疆地區40個氣象站點1980—2019年的主要氣候要素數據（氣溫、降水），探討南疆地區氣溫和降水時空演變格局。

1 研究區概況

南疆是指新疆天山以南的部分，地域遼闊，自然條件復雜，四周高山環繞，北有天山，西有帕米爾高原，南有昆侖山脈，形成一個大盆地——塔里木盆地。綠洲和荒漠交錯分布是該區域的主要景觀格局特征，地理位置為34°49′—43°22′N，73°27′—93°00′E，全區總面積為1 039 121 km2。南疆地區深居內陸，距海遙遠，屬典型的大陸性干旱氣候，全年降水稀少、蒸發強烈，夏季日照時間長，太陽輻射幾乎全部用來加熱地面土壤和空氣，因此成為全國夏季炎熱中心。因地形復雜，氣候差異較大，平原地區年平均氣溫在10～13 ℃，多年平均降水量僅為20～100 mm，晝夜溫差大，四季分明。南疆盆地主要包括喀什、阿克蘇、和田、阿圖什、庫爾勒等區域。

2 研究方法

為研究氣溫、降水變化特征，分別對長序列年際平均氣溫、季節平均氣溫和年際累計降水量進行線性回歸分析，以探討不同時間尺度上氣溫和降水的時空演變趨勢。為進一步研究南疆地區氣溫和降水的時空變化特征，使用ArcGIS軟件，采用空間克里金插值法和趨勢分析方法，繪制南疆地區氣溫和降水時空變化、趨勢分布圖，趨勢分析方法具體如下：借鑒線性傾向計算每個像元1980—2019年的氣溫和降水時間線性傾向率（[S]）：

3 結果與分析

3.1 南疆地區氣溫的時間變化特征

3.1.1 氣溫年際變化特征。圖1為南疆地區1980—2019年近40年氣溫的年際變化過程。從圖1可得知，1980—2019年，南疆地區的氣溫年際變化呈現出逐漸上升的趨勢，近40年的波動范圍為9.65～11.73 ℃，變化率為0.035 ℃/年，多年平均氣溫為10.69 ℃。年平均氣溫超出多年平均氣溫的年份有1997—2002年、2004年、2006—2011年、2013年和2015—2018年，其他年份的年平均氣溫均小于多年平均氣溫，其中，1996年的年平均氣溫最低，2016年的年平均氣溫最高。

3.1.2 氣溫季節變化特征。通過研究可知，近40年南疆地區春季平均氣溫變化呈現出顯著的上升趨勢，上升率為0.058 8 ℃/年，多年春季平均氣溫為13.40 ℃，波動范圍是11.58～15.24 ℃。春季氣溫最高值出現在2008年，最低值出現在1988年。

近40年夏季氣溫也呈現出上升趨勢，上升率為0.03 ℃/年，波動范圍在22.55～24.78 ℃，最高值出現在2016年，最低值出現在1989年，多年夏季平均氣溫為23.90 ℃。

近40年秋季氣溫上升率為0.03 ℃/年，多年秋季平均氣溫為10.30 ℃，最高值出現在2006年，最低值出現在2008年。

近40年冬季氣溫上升率為0.006 ℃/年，多年冬季平均氣溫為-5.06 ℃，最高氣溫出現在2010年，最低氣溫出現在2008年。

3.2 南疆地區氣溫的空間變化特征

以40個國家基本氣象站的數據為基礎，采用克里金插值法，對南疆地區近40年來的年均平均氣溫、季節平均氣溫、最高、最低平均氣溫進行空間插值，得到對應的空間分布，如圖2所示。

從圖2可以看出，南疆地區年平均氣溫都在0 ℃以上。年平均氣溫在3.5～7.2 ℃的地區是南疆北部、西部山地;年平均氣溫在7.2～10.3 ℃的地區主要為山地，包括阿克蘇、巴音郭楞蒙古自治州的北部、克州、喀什地區的西部、和田地區的南部等;年平均氣溫在10.3～11.2 ℃的地區主要是南疆地區的平原，主要是喀什、克州、和田等地區，平原地區的氣溫比較平穩;年平均氣溫在11.2 ℃以上的地區是塔克拉瑪干沙漠。總體來說，南疆地區的年平均氣溫呈現出北部和西部低（低溫區面積約占總面積的37%）、中部和南部高（高溫區面積約占總面積的63%）的分布特征。

3.3 南疆地區氣溫的空間變化趨勢分析

本文采用趨勢分析方法，利用1980—2019年平均氣溫數據對南疆地區氣溫年際變化趨勢進行分析。從年平均氣溫空間變化趨勢可以看出，南疆地區近40年來氣溫變化總體上呈上升趨勢，氣溫變化范圍在-0.01～0.05 ℃，氣溫呈增加趨勢的地域面積占總面積的98%，其中南疆部形成高溫帶，和田、喀什南部為主要代表的區域，年均氣溫變化趨勢約為0.04 ℃/年。巴州西南、和田北部和喀什中部地區的氣溫變化趨勢也明顯較高，年均氣溫變化趨勢約為0.035 ℃/年。克州北部、阿克蘇地區、喀什地區北部的年均氣溫變化趨勢為0.02～0.03 ℃/年，氣溫升高不太明顯。這主要是因為山區和接近山區的區域氣溫升高速率較低。阿克蘇地區阿拉爾市西部氣溫下降趨勢小于0 ℃。

3.4 南疆地區降水年際變化特征

圖3為南疆地區近40年降水年際變化過程。從圖3可知，1980—2019年，南疆地區降水量年際變化呈現出逐漸增加的趨勢，近40年的波動范圍在35.81～158.8 mm，變化率為0.80 mm/年，多年平均降水量為88.16 mm。年平均降水量超出多年平均降水量的年份有1981—1982年、1987—1988年、1991—1993年、1996年、1998年、2002—2003年、2005年、2010年、2012—2013和2015—2018年，其他年份的年平均降水量均小于多年平均降水量。其中，1985年的年平均降水量最低，2010年的年平均降水量最高。

3.5 南疆地區降水的空間變化特征

通過分析南疆地區1980—2019年多年平均降水量空間分布可知，南疆地區多年平均降水量空間分布呈現出自西北向東南遞減的階梯性變化。其中，降水分布最高階梯出現在克州和巴州的西北部，多年平均降水量為145～215 mm;第二階梯是克州東南部、阿克蘇地區拜城縣及巴州地區巴音布魯克草原中部，多年平均降水量在110～145 mm;第三階梯主要在喀什地區西北部、阿克蘇地區中部和巴音布魯克草原下部，多年平均降水量為85～110 mm;第四階梯主要在克州東南部、喀什地區中部、和田地區西北部、阿克蘇地區東南部以及巴州地區中部和東部，多年平均降水量在60～85 mm;第五階梯主要分布在喀什地區、和田地區、塔里木盆地東南部，多年平均降水量在35～60 mm。

4 結論

①南疆地區近40年的多年平均氣溫為10.69 ℃，年際變化范圍在9.65～11.73 ℃，年際變化呈現明顯的上升趨勢;近40年降水量呈現出增加的趨勢，年際變化范圍在35.81～158.8 mm，多年平均降水量為88.16 mm。

②氣溫在空間上呈現出自西北向南逐漸上升的趨勢，其中，和田地區和喀什地區的南部升高趨勢較明顯。降水量在空間上呈現出自東向西逐漸增加的趨勢。

參考文獻：

[1]STOCKER T F，QIN D，PLATTNER G k，et al. Climate change 2013： The Physical Science Basis[C]//Contribution of Working Group I to the Fifth Report of IPCC the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge：Cambridge University Press，2014：159-254.

[2]沈永平，王國亞.IPCC第一工作組第五次評估報告對全球氣候變化認知的最新科學要點[J].冰川凍土，2013（5）：1068-1076.

[3]秦大河，THOMAS S.IPCC第五次評估報告第一工作組報告的亮點結論[J].氣候變化研究進展，2014（1）：1-6.

[4]丁一匯，王會軍.近百年中國氣候變化科學問題的新認識[J].科學通報，2016（10）：1029-1041.

[5]丁一匯，戴曉蘇.中國近百年來的溫度變化[J].氣象，1994（12）：19-26.