新疆阿勒泰地区气候变化分析

新疆阿勒泰地区气候变化分析

根据ipcc第三次评估报告，世界平均气温自1861年以来逐年增加，20年来增加了0.6.0.2。近50年来,中国气温和降水都有显著的变化。气温变化趋势和全球变暖不完全同步,呈现出北部普遍增暖,被认为是北半球增温型的一部分;而在西南某些地区出现变冷趋势,冬季在四季中增暖最明显。降水略有减少,但近十几年来,夏季降水明显增加,尤其是长江中下游地区、华南地区和西北西部地区,而华北地区夏季降水呈明显减少的趋势。与此同时,新疆气温和降水变化呈现出自己的特色。气温升高与全球以及全国有同步性,并且高于全球升温幅度。全疆气温平均增长率为0.27℃·(10a)-1,北疆地区为0.36℃·(10a)-1,南疆地区为0.20℃·(10a)-1。降水呈现缓慢上升的趋势,尤其是近20年,增加愈发明显。本文对阿勒泰地区8个站点近40年的气温、降水和蒸发变化情况进行了全面分析,由此得出阿勒泰地区近40年的气候变化特征。1研究区域的范围、数据的来源和分析1.1阿勒泰地区大陆性气候区阿勒泰地区位于新疆北部,地处85°31′37″~91°1′15″E,44°59′35″~49°10′45″N。本区属中温带,除萨吾尔山区外,其余地区皆属大陆性气候。资料显示,阿勒泰地区年均气温3.7℃,年变化幅度大,最冷月(1月)与最热月(7月)相比,年较差均在30℃以上。年均降水量171.5mm,年均蒸发量1814.9mm,年均无霜期131d,冬季积雪深厚,雪害频繁。1.2气象要素时间序列计算用1961-2001年阿勒泰地区8个气象站点的气象观测资料(表1),计算阿勒泰地区月、季、年的平均气温、降水及蒸发量序列。利用计算的气象要素时间序列,以时间为自变量,要素为因变量,建立一元回归(方程和公式略)及6阶线性拟合方程。将b1×10称为变化倾向率,b1<0表示在计算时段内呈下降趋势,b1>0表示呈上升趋势。b1绝对值的大小可以度量其演变趋势上升、下降的程度,计算模拟序列与原序列的相关系数、气候变化倾向率以及各年代的平均值,比较其变化的特征,利用统计软件计算年、季之间的相关性,并分析基本气候的历史演变和年代际变化特点。2阿尔泰气候变化特征近40年2.14温度变化2.1.1温度年变化特征(1)世纪80年代增温从表2可以看出,从1961-2000年,年平均气温呈递增趋势。每相邻10年平均气温的差值分别是0.4,0.6,0.3℃,从而可以看出,20世纪80年代增温最为明显,此10年平均较60-70年代分别偏高1.0,0.6℃。1971-2000年阿勒泰地区年标准气温均值较1961-1990年偏高0.4℃,比40年的平均值偏高0.4℃。(2)别偏高,0.3,2.320世纪90年代四季增暖较明显,此10年的平均气温较60年代四季分别偏高0.3,0.3,1.2,2.9℃。可以看出,冬季是4个季节中年代际平均气温升高最快的季节之一。即60-90年代,阿勒泰地区年和夏、秋、冬3季的气温经历了一个从“低(温)-高”的历史演变过程。2.1.2温度变化的趋势和趋势(1)苏集对阿勒泰地区年气温的变化规律从图1一元线性拟合直线中可看出,年平均气温总体呈上升趋势。而6阶多项式拟合的年平均气温曲线,则反映出自20世纪70年代初到80年代初呈显著增暖趋势,90年代增暖达到最强。阿勒泰地区年平均气温1966,1967,1975,1985,1986年为相对的低温年,年平均气温都在2.5℃以下,并在1969年达到最低(1.0℃);而1983,1984,1989,1990年为相对高温年,并在1997年达到最高(5.5℃)。从计算结果看,阿勒泰地区年气温变化的倾向率和相关系数均为正值,它的倾向率为0.38℃·(10a)-1,相关系数值为0.432。由以上分析可以看出,在全球气候变暖的大背景下,阿勒泰地区的气温全年总的趋势是在变暖。(2)阿勒泰地区春季气温特征从图2可以看出,季平均气温总体呈上升趋势,并且上升的趋势日益明显。而6阶多项式拟合的季平均气温曲线则反映出四季都有变暖的趋势,并且,20世纪60年代中期到70年代初,四季都出现了相对较低的气温,90年代初到中期则为相对的高温期,1997年之后,气温开始呈现出略微下降的趋势。这种增暖趋势与华北、东北和西北其他地区变暖的趋势基本一致,但增暖的幅度相对偏小。从计算结果看,阿勒泰地区四季气温变化的倾向率和相关系数均为正值,它们的倾向率分别为0.149℃·(10a)-1,0.257℃·(10a)-1,0.365℃·(10a)-1,0.785℃·(10a)-1,相关系数值分别为0.112,0.353,0.303,0.410。由以上分析可以得出,阿勒泰地区1961年以来气温季节变化的特点是四季变暖都比较显著,尤其是秋、冬两季的显著升温,导致了年平均气温显著增加。(3)显著性水平检验进行显著性水平检验,得到四季与年平均气温的相关系数值分别为0.679,0.562,0.575,0.491,都通过了0.01的显著性水平检验;而且,春与夏季,秋与冬季达到了0.05的显著性水平检验。这说明四季气温的变化对年气温变化影响比较显著,相对而言,冬季增暖最为明显,春季增暖最为缓慢。2.240年流量变化2.2.1降水年的变迁特征(1)降水量呈递增趋势从表3可以看出,从1961-1971年,年平均降水量有略微的减少,而1971-2000年,则呈递增趋势。此后,每相邻10年平均降水量的差值分别是28.5,20.7mm。年降水最多的出现在气温偏暖的20世纪90年代,而降水最少的出现在相对气温偏低的60年代。1971-2000年阿勒泰地区年降水量均值较1961-1990年偏高13.8mm。(2)冬、秋、冬季降水特征表3可以看出,各季的降水量都是波动的。春季的平均降水量呈“⌒”型,夏季呈“V”型,秋季也呈现出“V”型,而冬季却是持续递增的。夏、秋、冬季降水最多的出现在气温偏暖的90年代,而降水最少的出现在相对气温偏低的60年代。90年代这10年的平均降水量较60年代春、夏、秋、冬四季分别偏高4.8,16.8,9.0,14.7mm。从表3中可以看出,冬季是4个季节中年代际平均降水量增大的季节。2.2.2降水变化趋势和趋势(1)降水量的变化从图3可以看出,年平均降水量总体呈上升趋势。而6阶多项式拟合的年平均气温曲线则反映出1961-2001年降水量波动比较明显。自60年代初到70年代初,80年代到90年代中期降水量呈递增趋势,而70年代初到80年代初是降水量减少的时期。阿勒泰地区1963,1974,1982年为相对的少雨年份,年平均降水量都在110mm以下,并在1974年达到最低96mm;1969,1984,1987,1993年为相对的多雨年份,并在1992年达到最大值250mm。从计算结果看,阿勒泰地区年降水量变化的倾向率和相关系数均为正值,它的倾向率为14.696mm·(10a)-1,相关系数为0.391。由以上分析可以看出,在全球气候变暖的大背景下,阿勒泰地区年降水总量呈增加趋势。近20年来,年降水量变化趋势与柴达木盆地基本一致,即80-90年代年降水量比60-70年代明显增多,基本气候条件有向暖湿化发展的趋势。(2)阿勒泰地区疫情时降水的特征从图4可以看出,季平均降水量总体呈上升趋势,夏季最为明显。而6阶多项式拟合的季平均降水量曲线则反映出四季都有变湿的趋势。并很好地反映出60年代初期到70年代初,80年代到90年代中期四季相对多雨的特征,70年代初到80年代相对少雨的特征。从计算结果看,阿勒泰地区四季降水量变化的倾向率和相关系数均为正值,它们的倾向率分别为0.937,6.087,3.363,4.766mm·(10a)-1,相关系数分别为0.076,0.282,0.275,0.444。从以上分析不难得出,在全球气候变暖的背景下,阿勒泰地区的降水量在季节分配上发生了变化,表现为四季降水量呈逐步增加的趋势,但春、秋季增加较缓慢。(3)降水的显著性分析进行显著性水平检验,得到降水量年度和春、夏、秋季的相关系数分别为0.332,0.839,0.557,通过了0.01的显著性水平检验。说明这3个季节对阿勒泰地区年降水量影响十分显著。此外,春、夏季降水量的相关系数也通过了0.01的显著性水平检验。这说明春、夏、秋季降水量的变化对年降水量变化的影响比较显著。2.340年蒸发量的变化2.3.1年蒸发量的年龄变化特征(1)蒸发量的变化从表4可以看出,从1961-1990年,年平均蒸发量不是呈递增趋势的,而是从80年代,蒸发量开始减少。1961-2000年阿勒泰地区年标准蒸发量均值较1971-2000年偏低18.6mm。(2)蒸发总量分析春季平均蒸发量呈递减趋势,夏、秋季都呈“⌒”型,而冬季却呈递增趋势。1961-2000年阿勒泰地区春、夏、秋季的蒸发总量均值较1971-1990年偏高26.4,2.1,3mm,而冬季则偏低5.4mm。80年代四季蒸发量降低较明显,此10年的平均值较70年代春、夏、秋季分别偏低13.4,77.1,37.9mm。可以看出,夏季是4个季节中年代际平均蒸发量降低最多的季节之一。2.3.2蒸发量变化的趋势和趋势(1)阿勒泰地区蒸发量的特征从图5可以看出,阿勒泰地区蒸发量略有降低的趋势。年蒸发量的6阶拟合曲线很直观地反映了70年代蒸发量增大,60,80年代后期减少,90年代末蒸发量明显减小的特征。计算分析阿勒泰地区年地表蒸发量变化倾向率及蒸发量与年代相关系数得出,年度蒸发量变化的倾向率为-15.838mm·(10a)-1,相关系数为0.053。这说明阿勒泰地区年蒸发量变化并不是十分突出,呈缓慢减少趋势。因为,蒸发量不仅受气温的影响,还受降水及风的制约,所以,在全球气候变暖的背景下,阿勒泰地区年蒸发量并没有增加。(2)蒸发量变化的趋势从图6可以看出,夏、秋、冬季蒸发量呈略微上升趋势,而春季却呈现出明显降低的趋势。年地表蒸发量的6阶拟合曲线反映出60年代中期到80年代,四季都在增长,但80年代后春、夏、冬季都呈现出递减的趋势。计算分析阿勒泰地区季蒸发量变化倾向率、蒸发量与年代相关系数得出,除春季蒸发量变化的气候倾向率为-17.786mm·(10a)-1、相关系数为0.157外,其余各季均为正值,分别为16.56,41.463,3.819mm·(10a)-1,相关系数分别为0.01,0.603,0.287。从以上分析不难得出,在全球气候变暖的背景下,阿勒泰地区蒸发量在季节分配上发生了变化,表现为夏、秋、冬季节有逐步增加的趋势,而春季则呈降低趋势。(3)春、夏季、春对比进行显著性水平检验,得到年和春、夏、秋季的相关系数分别为0.684,0.678,0.410,均通过0.01的显著性水平检验,而冬季没有通过检验;春与夏季,春与秋季的相关系数也通过0.01的显著性水平检验。这说明春、夏、秋季蒸发量的变化对年变化影响比较显著。3显著性水平检验(1)在全球气候变暖的大背景下,阿勒泰地区的气温全年总的趋势是在变暖,尤其是20世纪80年代,增温最为明显。自1961年以来,四季变暖都比较显著,尤其是秋、冬两季显著升温,导致了年平均气温显著升高。近10年是新疆近40年最暖的时期,但增暖的幅度与前期相比已有所减少。阿勒泰地区的年、四季气温变化的倾向率和相关系数均为正值。进行显著性水平检验,得到气温四季与年平均气温的相关系数分别为0.679,0.562,0.575,0.491,都超过了0.01的显著性水平检验。可以看出,四季气温变化对年气温变化影响都比较显著,而冬季增暖较为明显,春季增暖较为缓慢。(2)阿勒泰地区降水全年总的趋势是在增多,但在季节分配上发生了变化,表现为夏、冬季节降水呈逐步增加趋势,而春、秋季则增加较缓慢。阿勒泰地区年及四季降水量变化的倾向率和相关系数均为正值。进行显著性水平检验,得到降水量年度和春、夏、秋季的相关系数分别为0.332,0.839,0.557,通过了0.01的显著性水平检验。可以看出,春、夏、秋季降水量的变化对年降水量变化影响比较显著。(3)阿勒泰地区年蒸发量变化并不是十分突出,蒸发量没有随气温的升高而增加,反而呈缓慢减少趋势。并且,阿勒泰地区蒸发量在季节分配上发生了变化,表现为夏、秋、冬季有逐渐增加的趋势,而春季则呈现出减少的趋势。阿勒泰地区年、春季蒸