昌吉地区近45年极端最低气温变化特征分析

昌吉地区的近45年极端最低气温变化特征分析全球气候变暖成为当前，气温变化及未来的气候预测成为当前科学界乃至整个社会都十分关注的热点。IPCC第四次评估报告指出，近百年（1906-2005）地球表面平均温度上升了0.74℃，且近20多年全球气候变暖是十分明显的。研究表明中国近百年来地面温度明显增暖，增温速度为0.08℃/10a,与全球平均相当或略强。极端气温是地区气候的重要指标，极端最低气温与城市冬季采暖和输水管道防冻关系密切，对冬季及设施农业和生产的整体规划和布局、果树和冬小麦安全越冬都有重要意义。对越冬作物的引种有参考和借鉴价值。本文通过对昌吉州45年来冬季（11月翌年3月）极端最低气温的变化分析，找出昌吉地区冬季最低气温的变化特征，进而预测未来极端最低气温的变化趋势。昌吉回族自治州，位于地处天山北麓、准噶尔盆地东南缘，地势南高北低，由东南向西北倾斜，南部是天山山地，中部为广袤的冲积平原，北部为浩瀚的沙漠盆地，此区域为横亘南部的天山的北坡，习惯称之为“天山北坡”。昌吉市属中温带区，为典型的大陆性干旱气候，具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。由于地形条件的影响，由南向北气候差异较大，南部夏季降水较多；北部沙漠性气候特征显著。1资料与方法1.1资料本文利用昌吉地区昌吉、呼图壁、玛纳斯、阜康、吉木萨尔、奇台、木垒、天池、北塔山等10个局站的常规气象观测资料，包括1971-2015年冬季极端最低气温、年代平均极端最低气温和年平均极端最低气温，通过对昌吉十个局站45a的极端最低气温年代之间对比分析，从而找出昌吉地区冬季极端最低气温变化（升温或降温）趋势。1.2方法1.2.1一元线性趋势分析气象要素的倾向率采用一元线性回归模型描述，即：y=a+bx式中y为气象要素，x为时间（文中为1971-2015年），b为线性趋势项，b×10即为气象要素每10年的气候倾向率，用于定量分析极端最低温度的线性趋势。1.2.2突变分析气候的突变表现为气候状态从一个平均值到另一个平均值的不连续性，其研究方法很多，文中采用的是距平检验法。2结果与讨论2.1极端最低温度的时空分布情况表1近45年昌吉地区极端最低气温-42.2℃，出现在位于农六师103团的蔡家湖，奇台次之-40.1℃，极端最低气温的最高值-31℃出现在位于东部木垒（中山带），天池（高山站）次之-33.4℃，极端最低气温与极端最低气温最高值之间差11.2℃；从地形分析昌吉地区极端最低温度平原低于山区，北部低于南部，极端最低温度呈现蔡家湖〈奇台〈昌吉〈玛纳斯〈北塔山〈阜康〈呼图壁〈吉木萨尔〈天池〈木垒；极端最低温度出现时间分布在三个年份，五个站低气温的最高值出现在天池2006年14.6℃，与最低值差27.6℃。70年代中前期各站极端最低气温呈下降趋势，70年代中后期至80年代中前期各站极端最低比较平稳，呈缓慢上升趋势；80年代中期至90年代初期极端最低气温快速上升，平原地区上升大于山区，增温幅度最大的昌吉，90年代极端最低较80年代上升8.4℃，次大的是吉木萨尔站上升7.4℃，木垒站上升6.5℃，天池上升0.9℃，最低气温分别为-27.1℃、-26.4℃、-23.3℃、-26.7℃、北塔山下降3.6℃极端最低气温为-28.7℃。90年代到00年代全州极端最低都呈下降趋势，蔡家湖、呼图壁、阜康变化幅度较小，分别为0.7℃、0.1℃、0.4℃，其他台站降低1.5-6.8℃；2010年以后极端最低是先降再升，其中昌吉降温幅度最大，较00年代降幅7.3℃，出现45a来12月的极端最低值。1971-2015年昌吉12月极端最低气温从气候倾向率来看，来整个昌吉地区除奇台外12月全州气候倾向率都是正值上升过程，木垒、玛纳斯升温幅度较小分别以0.01℃/10a、0.06℃/10a的速度上升，昌吉、吉木萨尔升温速度较快分别以0.77℃/10a、0.76℃/10a的速度上升，其他台站升温速度在0.13-0.48℃/10a之间，奇台为负值下降趋势，降温值为0.26℃/10a。图11971-2015年昌吉地区各站12月极端最低气温变化曲线图表3昌吉地区12月极端最低气温年代际变化12月20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪00年代2010年以后平均倾向率玛纳斯-35.9-37.4-32.0-34.4-26.9-33.30.06蔡家湖-42.2-39.1-36.6-36.5-35.5-38.00.26呼图壁-36.3-36.7-33.4-34.1-29.6-34.00.43昌吉-37.0-36.5-27.1-30.1-37.4-33.60.77阜康-37.0-34.4-29.0-29.4-32.2-32.40.35吉木萨尔-36.2-33.8-26.4-28.6-29-30.80.76奇台-40.1-37.3-32.0-36.8-34.3-36.1-0.26木垒-31.0-29.8-23.3-28.8-32-29.00.01北塔山-33.5-25.1-28.7-35.5-29.4-30.40.13天池-33.4-27.8-26.7-28.2-27.3-28.70.48平均-36.3-33.8-29.5-32.2-31.42.2.3昌吉地区1月极端最低气温年代际变化分析昌吉地区近45a1月极端最低气温70年代至八十年代木垒（中山带）和北塔山、天池（高山带）的三个台站呈缓慢上升趋势，平原区台站阜康、呼图壁接近，其他局站均为下降趋势，变化幅度在0.7-3.6℃，气候倾向率与12月一致，除奇台以外，昌吉各地的气候倾向率都为正值上升趋势。昌吉、吉木萨尔、天池升温值较大，分别为0.84℃/10a、0.79℃/10a、0.75℃/10a，玛纳斯气候倾向率为0.00℃/10a，保持平稳状态，其他局站为缓慢上升趋势，气候倾向率在0.05-0.38℃/10a之间。昌吉地区1月极端最低气温年代际变化1月20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪10年代2010年以后平均倾向率玛纳斯-32.1-33.1-33.4-35.7-32.1-33.30.00蔡家湖-36.1-39.7-36.7-42.2-41.4-39.20.17呼图壁-32.5-32.1-33.0-35.2-32.4-33.00.38昌吉-33.7-34.4-26.2-38.5-39-34.40.84阜康-32.4-31.8-32.0-32.8-32.8-32.40.38吉木萨尔-30.1-33.7-28.0-29.6-29.8-30.20.79奇台-33.2-35.0-35.5-39.6-38.2-36.3-0.35木垒-27.6-27.0-28.1-28.8-36.5-29.60.05北塔山-30.5-30.1-28.4-32.1-32.5-30.70.23天池-28.7-27.6-28.5-33.2-31.2-29.80.75平均-31.7-32.5-31.0-34.8-34.62.2.5昌吉近45a极端最低气温（表1）总体奇台呈下降趋势，玛纳斯、木垒、北塔山比较平稳，蔡家湖、呼图壁、昌吉、阜康、吉木萨尔、天池都呈明显的上升趋势。昌吉十局站在1976年创下极端最低值，整个70年代到80年初除玛纳斯和北塔山外其他地区气温都比较平稳上升趋势，玛纳斯和北塔山70年代呈下降趋势。80年代初期各站极端最低气温呈明显的上升趋势，80年代中前期呈下降趋势，80年代后期到90年代末期昌吉呈显的上升趋势，而奇台呈明显的下降趋势，其他各站最低气温比较平稳呈缓慢的上升趋势。21世纪10年代除玛纳斯外其他地区全部呈下降趋势，其中蔡家湖、北塔山、奇台下降明显。2010年以后昌吉、玛纳斯、木垒下降明显，阜康、吉木萨尔气温稳定，其他地区呈上升趋势。45年20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪10年代2010年以后平均玛纳斯-35.9-37.7-33.4-29.6-32.1-33.7蔡家湖-42.2-39.7-38.2-42.2-41.4-40.7呼图壁-36.3-35.8-33.8-35.2-32.4-34.7昌吉-37.0-36.7-33.8-35.2-39-36.3阜康-37.0-34.4-32.0-32.8-32.8-33.8吉木萨尔-36.2-33.8-28.0-29.6-29.8-31.5