近50年新疆天山山區(qū)主要?dú)夂蛞刈兓?/h1>
2014-01-02 13:18:04阿帕爾葉爾克江高彥兵劉海紅
阿帕爾，葉爾克江，高彥兵，劉海紅
（1蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，蘭州 730000；2新疆維吾爾自治區(qū)昌吉市氣象局，昌吉 831103；3新疆信息工程學(xué)校，烏魯木齊 830013）
以氣候變暖為主要特征的全球變化已成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)[1]。氣候變暖和氣候變化將對(duì)各地的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響，因此，近年來(lái)有關(guān)氣候變化及其對(duì)農(nóng)業(yè)影響的研究受到學(xué)術(shù)界越來(lái)越廣泛的關(guān)注[2-4]。新疆地處影響我國(guó)西風(fēng)帶天氣的上游地區(qū)，而天山山脈又是影響新疆乃至我國(guó)中、西部地區(qū)天氣氣候和生態(tài)環(huán)境的重要天然屏障，天山山區(qū)的氣候變化不僅對(duì)新疆的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的影響，而且對(duì)我國(guó)中、西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生廣泛而深刻的影響，因此，研究分析天山山區(qū)的氣候變化，對(duì)保護(hù)和改善新疆和我國(guó)中、西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義[5-7]。
近年來(lái)，一些學(xué)者[8-13]對(duì)天山山區(qū)近幾十年氣候變化的趨勢(shì)和特征進(jìn)行了研究，但研究區(qū)域基本均限于北天山山區(qū)，而對(duì)于天山山脈重要組成部分的南天山山區(qū)卻很少涉及；研究的氣候要素也主要限于溫度、降水等單一氣候因子，而對(duì)于對(duì)天山山區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響的能量供給因子（平均溫度、最高溫度、最低溫度、氣溫日較差、日照時(shí)數(shù)、云量）、空氣動(dòng)力因子（風(fēng)速）和濕度因子（飽和水汽壓、降水量、相對(duì)濕度）等氣候因子的變化趨勢(shì)和變化特征的研究至今還未見(jiàn)報(bào)道。
本研究利用氣候資料序列完整且對(duì)整個(gè)天山山區(qū)具有較好代表性的10個(gè)氣象臺(tái)站1960-2009年的逐月歷史氣候資料，研究分析了平均氣溫、最高最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、風(fēng)速、降水量、水汽壓和云量等主要?dú)夂蛞亟?0年來(lái)的變化趨勢(shì)和變化特征，旨在為采取趨利避害的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施提供參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 站點(diǎn)和資料的選取
為了詳細(xì)的研究天山山區(qū)各氣候要素變化的共同特點(diǎn)和相互間的差異，對(duì)新疆天山山區(qū)進(jìn)行了分區(qū)處理。
本研究中的資料選用新疆天山山區(qū)有代表性的10個(gè)站（以昭蘇和新源兩站代表天山西段；由大西溝、小渠子、巴音布魯克、巴侖臺(tái)、天池等五站代表天山中段；由巴里坤代表天山東段；由吐?tīng)栨靥睾桶⒑掀娲砟咸焐剑┑?-12月測(cè)站各月歷年氣候要素，其資料長(zhǎng)度為1960-2009年共50年。本文采用的實(shí)時(shí)資料由新疆維吾爾自治區(qū)氣象局信息中心提供。
所選站點(diǎn)的地理坐標(biāo)和主要?dú)夂蛞囟嗄昶骄狄?jiàn)表1。
表1 天山山區(qū)各典型氣象站地理坐標(biāo)及其各氣候要素多年平均值Tab.1 Geographic coordinates and average values climate elements in Tianshan Mountains
1.2 統(tǒng)計(jì)方法
用一元線性回歸方程 ，求其線性趨勢(shì)變化率。式中:為年序，為線性方程的斜率，是氣候要素的線性變化趨勢(shì)和速率,其單位為℃/10a、mm/10a或h/10a等 （各氣候要素單位/10a），＞0表示氣候要素隨時(shí)間變化成增加趨勢(shì)，＜0表示其變化呈下降趨勢(shì)；10a稱(chēng)為每10年氣候要素隨時(shí)間變化的傾向率，為常數(shù)，可通過(guò)最小二乘法求取[14-16]。
2 結(jié)果與分析
2.1 氣溫變化趨勢(shì)
對(duì)1961-2009年10個(gè)站點(diǎn)的年平均氣溫、年最高氣溫和年最低氣溫及氣溫日較差序列進(jìn)行線性趨勢(shì)分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn)（表2），制作出平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫及最高氣溫和最低氣溫之間的溫差（日較差）逐年變化趨勢(shì)圖（圖1）。
表2 天山山區(qū)氣溫變化趨勢(shì)Tab.2 Change trends of air temperature in Tianshan Mountains
圖1 平均氣溫、最高、最低氣溫及日較差逐年變化趨勢(shì)圖Fig.1 Changes of the average,maximum,minimum,temperatures and the mean daily temperature range
以上的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（表1、圖1）表明：天山山區(qū)最高、最低、平均溫度在波動(dòng)中升高的，并具有明顯的地域差異，大體是天山東段增溫幅度較大，天山中段增溫幅度較小。天山山區(qū)最高、最低、平均氣溫上升趨勢(shì)絕大多數(shù)站點(diǎn)都達(dá)到了0.001的顯著性水平，而且最高、平均、最低氣溫是非對(duì)稱(chēng)性的上升趨勢(shì)，最高氣溫的增溫速率比平均氣溫及最低氣溫緩慢，最高氣溫氣候趨勢(shì)系數(shù)除了天山中段達(dá)到0.001的顯著性水平外其他站點(diǎn)都達(dá)到了0.01的顯著性水平，其中最低氣溫的上升速率是最快，這說(shuō)明：天山山區(qū)的溫度隨著年份的增加而增加，而且最高氣溫和平均氣溫的年變化趨勢(shì)與最低氣溫基本相似，氣候趨勢(shì)系數(shù)也均達(dá)到了顯著程度，但在程度上沒(méi)有最低氣溫顯著。受最低氣溫上升趨勢(shì)普遍大于最高最高氣溫影響，最高最低氣溫之間的溫差在縮小，所以日較差呈顯著的降低趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)都達(dá)到了0.001的顯著性水平，其中天山東段在程度上比其他地段顯著。這說(shuō)明天山山區(qū)氣溫日較差呈明顯的下降趨勢(shì)，晝夜溫差在縮小，夜溫有升高趨勢(shì)，這些現(xiàn)象在天山東段比較明顯，天山中段不明顯。
2.2 日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)
由天山山區(qū)日照時(shí)數(shù)逐年變化趨勢(shì)圖（圖2）可見(jiàn)：天山山區(qū)日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，遞減趨勢(shì)（除天山西段外）均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)。
從各站來(lái)看，天山山區(qū)各站日照時(shí)數(shù)只有2個(gè)站出現(xiàn)增加的趨勢(shì)，分別是天山西段的新源站和天山中段的天池站，各站增加的傾向率分別為2.4169和0.5284 h/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)（相關(guān)系數(shù)）分別為0.353和0.08，其他各站日照時(shí)數(shù)均呈逐年減少趨勢(shì)，減少傾向率最大的是天山中段的巴侖臺(tái)，其次為天山中段的小渠子站，傾向率分別為-14.763和-12.626 h/10a；減少傾向率最小的是南天山的吐?tīng)栨靥兀ㄍ性疲?，其次為天山中段的大西溝站，傾向率分別為-0.5841 和-2.3845 h/10a（表 3）。
表3 天山山區(qū)各氣候要素逐年變化趨勢(shì)系數(shù)和線性變化速率Table 3 Trend coefficient of climate elements and linear rate in Tianshan Mountains
圖2 日照時(shí)數(shù)逐年變化趨勢(shì)圖Fig.2 Variation tendency of the sunshine time year by year
2.3 云量變化趨勢(shì)
由表3、圖3可知：在過(guò)去的50年中，從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均云量略有減少，減少速率為-0.0022，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.1470；從各區(qū)域來(lái)看，天山東段略有增加，其他3個(gè)區(qū)域略有減少，各區(qū)域氣候趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)
從各站來(lái)看，昭蘇、小渠子、巴音布魯克及巴里坤4個(gè)站的年平均云量略有增加的趨勢(shì)，其他6個(gè)站略有減少趨勢(shì)，其中，大西溝、小渠子和巴侖臺(tái)等3個(gè)站趨勢(shì)系數(shù)通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)，新源通過(guò)了0.01水平上顯著性檢驗(yàn)，巴音布魯克和天池站通過(guò)了0.02水平上顯著性檢驗(yàn)，其他4個(gè)站的趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖3 云量逐年變化趨勢(shì)圖Fig.3 Variation tendency of the cloud cover year by year
2.4 風(fēng)速變化趨勢(shì)
從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，50年以來(lái)10 m年平均風(fēng)速逐步下降趨勢(shì)，下降速率為-0.0071（m/s）/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.6255，通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段略有增加趨勢(shì)，其他3個(gè)區(qū)明顯減少趨勢(shì)，減少趨勢(shì)均通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)（表3、圖4）。
從各站來(lái)看，只有天山中段的巴音布魯克年平均風(fēng)速略有增加的趨勢(shì)，增加速率為0.0087（m/s）/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.405，通過(guò)了P=0.01水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；其他9個(gè)站均有減少趨勢(shì)，其中，昭蘇、巴里坤和阿合奇等個(gè)站趨勢(shì)系數(shù)通過(guò)了0.001顯著性檢驗(yàn)；新源、巴音布魯克和巴侖臺(tái)3個(gè)站通過(guò)了0.01水平上顯著性檢驗(yàn)，其他4個(gè)站的趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖4 平均風(fēng)速逐年變化圖Fig.4 Variation of the wind speed year by year
2.5 相對(duì)濕度變化趨勢(shì)
在過(guò)去的50年中，從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均相對(duì)濕度略有增加，增加速率為0.0249%/10a，增加趨勢(shì)不明顯；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段和南天山略有增加，增加的趨勢(shì)分別通過(guò)了0.001和0.01水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山東段有減少趨勢(shì)，其中，天山東段減少幅度較大并通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)，天山西減少趨勢(shì)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（表 3、圖 5）。
從各站來(lái)看，昭蘇、大西溝、小渠子、天池、吐?tīng)栨靥睾桶⒑掀?個(gè)站年平均相對(duì)濕度有增加的趨勢(shì)，其他4個(gè)站有減少趨勢(shì)；其中，大西溝、小渠子、巴里坤和阿合奇4個(gè)站變化趨勢(shì)比較顯著，均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；巴侖臺(tái)、天池和吐?tīng)栨靥?個(gè)站趨勢(shì)系數(shù)通過(guò)了0.01水平上顯著性檢驗(yàn)，昭蘇、新源和巴音布魯克3個(gè)站未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖5 相對(duì)濕度逐年變化趨勢(shì)圖Fig.5 Variation tendency of the relative humidity year by year
2.6 水汽壓變化趨勢(shì)
由表3和圖6可知：天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的水汽壓變化趨勢(shì)基本相同，均呈逐年增加的趨勢(shì)；其中，南天山增加趨勢(shì)較為明顯、其次為天山中段，然后是天山西段，增加傾向率分別為0.0148、0.0109和0.0111 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)分別為0.7193、0.6829和0.4693，增加趨勢(shì)均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山東段增加趨勢(shì)十分微弱,增加傾向率為0.0026 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.1473，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖6 水汽壓逐年變化趨勢(shì)圖Fig.6 Variation tendency of the vapor pressure year by year
2.7 氣壓變化趨勢(shì)
由表3、圖7可知：天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的氣壓變化趨勢(shì)基本相同，均呈略下降趨勢(shì)；其中，天山中段下降趨勢(shì)較為明顯、其次為天山東段，下降傾向率分別為-0.3553和-0.0642 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)分別為0.5635和0.5496，下降趨勢(shì)均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；南天山下降趨勢(shì)十分微弱,下降傾向率為-0.0008 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.0283，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖7 氣壓逐年變化趨勢(shì)圖Fig.7 Variation tendency of the atmospheric pressure year by year
2.8 年降水量變化趨勢(shì)
在過(guò)去的50年中，從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年降水量略有增加，增加速率為1.423 mm/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.4，增加的趨勢(shì)通過(guò)了0.01水平上的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的年降水量逐年變化趨勢(shì)基本相同（圖8）,均略有增加，其中，天山東段和南天山增加的趨勢(shì)較為明顯并通過(guò)了0.02水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山中段增加趨勢(shì)不顯著，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（表3）。
從各站來(lái)看，10個(gè)代表站年降水量均有增加的趨勢(shì)，其中，大西溝站增加趨勢(shì)最明顯，增加傾向率為2.3215 mm/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.465，并通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；巴里坤和阿合奇2個(gè)站增加趨勢(shì)也較明顯，并通過(guò)了0.02水平上顯著性檢驗(yàn)，巴侖臺(tái)增加的趨勢(shì)通過(guò)了0.05水平上顯著性檢驗(yàn)，剩下6個(gè)站的增加趨勢(shì)不明顯，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖8 降水量逐年變化趨勢(shì)圖Fig.8 Variation tendency of the precipitation year by year
3 討論與結(jié)論
1960-2009 年，天山山區(qū)能量供給因子中的平均溫度、最高最低溫度均呈明顯的上升趨勢(shì)，而日照時(shí)數(shù)、溫度日較差呈明顯的下降趨勢(shì)，云量的變化趨勢(shì)不明顯；空氣動(dòng)力因子風(fēng)速的下降趨勢(shì)顯著；濕度因子中空氣相對(duì)濕度略有下降趨勢(shì)，而水汽壓、降水量略有上升趨勢(shì)。通過(guò)天山山區(qū)氣象站的歷年氣候資料統(tǒng)計(jì)分析，得出以下基本結(jié)論:
1）天山山區(qū)最高、最低、平均氣溫均呈明顯逐步上升趨勢(shì)，而且最低氣溫升高幅度較最高氣溫和平均氣溫升高幅度大。這說(shuō)明氣溫日較差呈下降趨勢(shì)，晝夜溫差在縮小，夜溫有升高趨勢(shì)，這些現(xiàn)象在天山東段比較明顯，天山中段不太明顯。
2）天山山區(qū)日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，遞減趨勢(shì)除天山西段外均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)。從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均云量略有減少，從各區(qū)域來(lái)看，天山東段略有增加，其他3個(gè)區(qū)域略有減少，各區(qū)域氣候趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
3）從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，50年以來(lái)年平均風(fēng)速逐步下降趨勢(shì)，并通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段略有增加趨勢(shì)，其他3個(gè)區(qū)明顯減少趨勢(shì)，減少趨勢(shì)都通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)。
4）從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均相對(duì)濕度略有增加，增加的趨勢(shì)不明顯；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段和南天山略有增加，增加的趨勢(shì)分別通過(guò)了0.001和0.01水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山東段有減少趨勢(shì)，其中，天山東段減少幅度較大，并通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)，天山西減少趨勢(shì)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
5）天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的水汽壓變化趨勢(shì)基本相同,均呈逐年增加的趨勢(shì)；其中，南天山增加趨勢(shì)較為明顯，其次為天山中段，然后是天山西段，天山東段增加趨勢(shì)十分微弱。天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的氣壓變化趨勢(shì)也基本相同,均呈略下降趨勢(shì)；其中，天山中段下降趨勢(shì)較為明顯、其次為天山東段，這2個(gè)區(qū)域下降趨勢(shì)均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；南天山下降趨勢(shì)不明顯，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
6）從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年降水量略有增加，增加速率為1.423 mm/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.4，增加的趨勢(shì)通過(guò)了0.01水平上的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的年降水量逐年變化趨勢(shì)均略有增加，其中，天山東段和南天山增加的趨勢(shì)較為明顯并通過(guò)了0.02水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山中段增加趨勢(shì)不顯著并沒(méi)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
可以看出，天山山區(qū)近50年氣溫明顯上升，氣溫日較差和日照時(shí)數(shù)顯著減小，氣壓和風(fēng)速下降，降水量、相對(duì)濕度和水汽壓增加。受此影響，近50a天山山區(qū)氣候總體趨于干向濕發(fā)展的趨勢(shì)，氣候朝暖濕方向變化，尤其是天山東段。
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阿帕爾，葉爾克江，高彥兵，劉海紅
（1蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，蘭州 730000；2新疆維吾爾自治區(qū)昌吉市氣象局，昌吉 831103；3新疆信息工程學(xué)校，烏魯木齊 830013）
以氣候變暖為主要特征的全球變化已成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)[1]。氣候變暖和氣候變化將對(duì)各地的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響，因此，近年來(lái)有關(guān)氣候變化及其對(duì)農(nóng)業(yè)影響的研究受到學(xué)術(shù)界越來(lái)越廣泛的關(guān)注[2-4]。新疆地處影響我國(guó)西風(fēng)帶天氣的上游地區(qū)，而天山山脈又是影響新疆乃至我國(guó)中、西部地區(qū)天氣氣候和生態(tài)環(huán)境的重要天然屏障，天山山區(qū)的氣候變化不僅對(duì)新疆的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的影響，而且對(duì)我國(guó)中、西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生廣泛而深刻的影響，因此，研究分析天山山區(qū)的氣候變化，對(duì)保護(hù)和改善新疆和我國(guó)中、西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義[5-7]。
近年來(lái)，一些學(xué)者[8-13]對(duì)天山山區(qū)近幾十年氣候變化的趨勢(shì)和特征進(jìn)行了研究，但研究區(qū)域基本均限于北天山山區(qū)，而對(duì)于天山山脈重要組成部分的南天山山區(qū)卻很少涉及；研究的氣候要素也主要限于溫度、降水等單一氣候因子，而對(duì)于對(duì)天山山區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響的能量供給因子（平均溫度、最高溫度、最低溫度、氣溫日較差、日照時(shí)數(shù)、云量）、空氣動(dòng)力因子（風(fēng)速）和濕度因子（飽和水汽壓、降水量、相對(duì)濕度）等氣候因子的變化趨勢(shì)和變化特征的研究至今還未見(jiàn)報(bào)道。
本研究利用氣候資料序列完整且對(duì)整個(gè)天山山區(qū)具有較好代表性的10個(gè)氣象臺(tái)站1960-2009年的逐月歷史氣候資料，研究分析了平均氣溫、最高最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、風(fēng)速、降水量、水汽壓和云量等主要?dú)夂蛞亟?0年來(lái)的變化趨勢(shì)和變化特征，旨在為采取趨利避害的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施提供參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 站點(diǎn)和資料的選取
為了詳細(xì)的研究天山山區(qū)各氣候要素變化的共同特點(diǎn)和相互間的差異，對(duì)新疆天山山區(qū)進(jìn)行了分區(qū)處理。
本研究中的資料選用新疆天山山區(qū)有代表性的10個(gè)站（以昭蘇和新源兩站代表天山西段；由大西溝、小渠子、巴音布魯克、巴侖臺(tái)、天池等五站代表天山中段；由巴里坤代表天山東段；由吐?tīng)栨靥睾桶⒑掀娲砟咸焐剑┑?-12月測(cè)站各月歷年氣候要素，其資料長(zhǎng)度為1960-2009年共50年。本文采用的實(shí)時(shí)資料由新疆維吾爾自治區(qū)氣象局信息中心提供。
所選站點(diǎn)的地理坐標(biāo)和主要?dú)夂蛞囟嗄昶骄狄?jiàn)表1。
表1 天山山區(qū)各典型氣象站地理坐標(biāo)及其各氣候要素多年平均值Tab.1 Geographic coordinates and average values climate elements in Tianshan Mountains
1.2 統(tǒng)計(jì)方法
用一元線性回歸方程 ，求其線性趨勢(shì)變化率。式中:為年序，為線性方程的斜率，是氣候要素的線性變化趨勢(shì)和速率,其單位為℃/10a、mm/10a或h/10a等 （各氣候要素單位/10a），＞0表示氣候要素隨時(shí)間變化成增加趨勢(shì)，＜0表示其變化呈下降趨勢(shì)；10a稱(chēng)為每10年氣候要素隨時(shí)間變化的傾向率，為常數(shù)，可通過(guò)最小二乘法求取[14-16]。
2 結(jié)果與分析
2.1 氣溫變化趨勢(shì)
對(duì)1961-2009年10個(gè)站點(diǎn)的年平均氣溫、年最高氣溫和年最低氣溫及氣溫日較差序列進(jìn)行線性趨勢(shì)分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn)（表2），制作出平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫及最高氣溫和最低氣溫之間的溫差（日較差）逐年變化趨勢(shì)圖（圖1）。
表2 天山山區(qū)氣溫變化趨勢(shì)Tab.2 Change trends of air temperature in Tianshan Mountains
圖1 平均氣溫、最高、最低氣溫及日較差逐年變化趨勢(shì)圖Fig.1 Changes of the average,maximum,minimum,temperatures and the mean daily temperature range
以上的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（表1、圖1）表明：天山山區(qū)最高、最低、平均溫度在波動(dòng)中升高的，并具有明顯的地域差異，大體是天山東段增溫幅度較大，天山中段增溫幅度較小。天山山區(qū)最高、最低、平均氣溫上升趨勢(shì)絕大多數(shù)站點(diǎn)都達(dá)到了0.001的顯著性水平，而且最高、平均、最低氣溫是非對(duì)稱(chēng)性的上升趨勢(shì)，最高氣溫的增溫速率比平均氣溫及最低氣溫緩慢，最高氣溫氣候趨勢(shì)系數(shù)除了天山中段達(dá)到0.001的顯著性水平外其他站點(diǎn)都達(dá)到了0.01的顯著性水平，其中最低氣溫的上升速率是最快，這說(shuō)明：天山山區(qū)的溫度隨著年份的增加而增加，而且最高氣溫和平均氣溫的年變化趨勢(shì)與最低氣溫基本相似，氣候趨勢(shì)系數(shù)也均達(dá)到了顯著程度，但在程度上沒(méi)有最低氣溫顯著。受最低氣溫上升趨勢(shì)普遍大于最高最高氣溫影響，最高最低氣溫之間的溫差在縮小，所以日較差呈顯著的降低趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)都達(dá)到了0.001的顯著性水平，其中天山東段在程度上比其他地段顯著。這說(shuō)明天山山區(qū)氣溫日較差呈明顯的下降趨勢(shì)，晝夜溫差在縮小，夜溫有升高趨勢(shì)，這些現(xiàn)象在天山東段比較明顯，天山中段不明顯。
2.2 日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)
由天山山區(qū)日照時(shí)數(shù)逐年變化趨勢(shì)圖（圖2）可見(jiàn)：天山山區(qū)日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，遞減趨勢(shì)（除天山西段外）均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)。
從各站來(lái)看，天山山區(qū)各站日照時(shí)數(shù)只有2個(gè)站出現(xiàn)增加的趨勢(shì)，分別是天山西段的新源站和天山中段的天池站，各站增加的傾向率分別為2.4169和0.5284 h/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)（相關(guān)系數(shù)）分別為0.353和0.08，其他各站日照時(shí)數(shù)均呈逐年減少趨勢(shì)，減少傾向率最大的是天山中段的巴侖臺(tái)，其次為天山中段的小渠子站，傾向率分別為-14.763和-12.626 h/10a；減少傾向率最小的是南天山的吐?tīng)栨靥兀ㄍ性疲?，其次為天山中段的大西溝站，傾向率分別為-0.5841 和-2.3845 h/10a（表 3）。
表3 天山山區(qū)各氣候要素逐年變化趨勢(shì)系數(shù)和線性變化速率Table 3 Trend coefficient of climate elements and linear rate in Tianshan Mountains
圖2 日照時(shí)數(shù)逐年變化趨勢(shì)圖Fig.2 Variation tendency of the sunshine time year by year
2.3 云量變化趨勢(shì)
由表3、圖3可知：在過(guò)去的50年中，從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均云量略有減少，減少速率為-0.0022，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.1470；從各區(qū)域來(lái)看，天山東段略有增加，其他3個(gè)區(qū)域略有減少，各區(qū)域氣候趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)
從各站來(lái)看，昭蘇、小渠子、巴音布魯克及巴里坤4個(gè)站的年平均云量略有增加的趨勢(shì)，其他6個(gè)站略有減少趨勢(shì)，其中，大西溝、小渠子和巴侖臺(tái)等3個(gè)站趨勢(shì)系數(shù)通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)，新源通過(guò)了0.01水平上顯著性檢驗(yàn)，巴音布魯克和天池站通過(guò)了0.02水平上顯著性檢驗(yàn)，其他4個(gè)站的趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖3 云量逐年變化趨勢(shì)圖Fig.3 Variation tendency of the cloud cover year by year
2.4 風(fēng)速變化趨勢(shì)
從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，50年以來(lái)10 m年平均風(fēng)速逐步下降趨勢(shì)，下降速率為-0.0071（m/s）/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.6255，通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段略有增加趨勢(shì)，其他3個(gè)區(qū)明顯減少趨勢(shì)，減少趨勢(shì)均通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)（表3、圖4）。
從各站來(lái)看，只有天山中段的巴音布魯克年平均風(fēng)速略有增加的趨勢(shì)，增加速率為0.0087（m/s）/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.405，通過(guò)了P=0.01水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；其他9個(gè)站均有減少趨勢(shì)，其中，昭蘇、巴里坤和阿合奇等個(gè)站趨勢(shì)系數(shù)通過(guò)了0.001顯著性檢驗(yàn)；新源、巴音布魯克和巴侖臺(tái)3個(gè)站通過(guò)了0.01水平上顯著性檢驗(yàn)，其他4個(gè)站的趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖4 平均風(fēng)速逐年變化圖Fig.4 Variation of the wind speed year by year
2.5 相對(duì)濕度變化趨勢(shì)
在過(guò)去的50年中，從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均相對(duì)濕度略有增加，增加速率為0.0249%/10a，增加趨勢(shì)不明顯；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段和南天山略有增加，增加的趨勢(shì)分別通過(guò)了0.001和0.01水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山東段有減少趨勢(shì)，其中，天山東段減少幅度較大并通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)，天山西減少趨勢(shì)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（表 3、圖 5）。
從各站來(lái)看，昭蘇、大西溝、小渠子、天池、吐?tīng)栨靥睾桶⒑掀?個(gè)站年平均相對(duì)濕度有增加的趨勢(shì)，其他4個(gè)站有減少趨勢(shì)；其中，大西溝、小渠子、巴里坤和阿合奇4個(gè)站變化趨勢(shì)比較顯著，均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；巴侖臺(tái)、天池和吐?tīng)栨靥?個(gè)站趨勢(shì)系數(shù)通過(guò)了0.01水平上顯著性檢驗(yàn)，昭蘇、新源和巴音布魯克3個(gè)站未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖5 相對(duì)濕度逐年變化趨勢(shì)圖Fig.5 Variation tendency of the relative humidity year by year
2.6 水汽壓變化趨勢(shì)
由表3和圖6可知：天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的水汽壓變化趨勢(shì)基本相同，均呈逐年增加的趨勢(shì)；其中，南天山增加趨勢(shì)較為明顯、其次為天山中段，然后是天山西段，增加傾向率分別為0.0148、0.0109和0.0111 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)分別為0.7193、0.6829和0.4693，增加趨勢(shì)均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山東段增加趨勢(shì)十分微弱,增加傾向率為0.0026 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.1473，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖6 水汽壓逐年變化趨勢(shì)圖Fig.6 Variation tendency of the vapor pressure year by year
2.7 氣壓變化趨勢(shì)
由表3、圖7可知：天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的氣壓變化趨勢(shì)基本相同，均呈略下降趨勢(shì)；其中，天山中段下降趨勢(shì)較為明顯、其次為天山東段，下降傾向率分別為-0.3553和-0.0642 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)分別為0.5635和0.5496，下降趨勢(shì)均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；南天山下降趨勢(shì)十分微弱,下降傾向率為-0.0008 hPa/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.0283，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖7 氣壓逐年變化趨勢(shì)圖Fig.7 Variation tendency of the atmospheric pressure year by year
2.8 年降水量變化趨勢(shì)
在過(guò)去的50年中，從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年降水量略有增加，增加速率為1.423 mm/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.4，增加的趨勢(shì)通過(guò)了0.01水平上的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的年降水量逐年變化趨勢(shì)基本相同（圖8）,均略有增加，其中，天山東段和南天山增加的趨勢(shì)較為明顯并通過(guò)了0.02水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山中段增加趨勢(shì)不顯著，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（表3）。
從各站來(lái)看，10個(gè)代表站年降水量均有增加的趨勢(shì)，其中，大西溝站增加趨勢(shì)最明顯，增加傾向率為2.3215 mm/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.465，并通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；巴里坤和阿合奇2個(gè)站增加趨勢(shì)也較明顯，并通過(guò)了0.02水平上顯著性檢驗(yàn)，巴侖臺(tái)增加的趨勢(shì)通過(guò)了0.05水平上顯著性檢驗(yàn)，剩下6個(gè)站的增加趨勢(shì)不明顯，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
圖8 降水量逐年變化趨勢(shì)圖Fig.8 Variation tendency of the precipitation year by year
3 討論與結(jié)論
1960-2009 年，天山山區(qū)能量供給因子中的平均溫度、最高最低溫度均呈明顯的上升趨勢(shì)，而日照時(shí)數(shù)、溫度日較差呈明顯的下降趨勢(shì)，云量的變化趨勢(shì)不明顯；空氣動(dòng)力因子風(fēng)速的下降趨勢(shì)顯著；濕度因子中空氣相對(duì)濕度略有下降趨勢(shì)，而水汽壓、降水量略有上升趨勢(shì)。通過(guò)天山山區(qū)氣象站的歷年氣候資料統(tǒng)計(jì)分析，得出以下基本結(jié)論:
1）天山山區(qū)最高、最低、平均氣溫均呈明顯逐步上升趨勢(shì)，而且最低氣溫升高幅度較最高氣溫和平均氣溫升高幅度大。這說(shuō)明氣溫日較差呈下降趨勢(shì)，晝夜溫差在縮小，夜溫有升高趨勢(shì)，這些現(xiàn)象在天山東段比較明顯，天山中段不太明顯。
2）天山山區(qū)日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，遞減趨勢(shì)除天山西段外均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)。從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均云量略有減少，從各區(qū)域來(lái)看，天山東段略有增加，其他3個(gè)區(qū)域略有減少，各區(qū)域氣候趨勢(shì)系數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
3）從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，50年以來(lái)年平均風(fēng)速逐步下降趨勢(shì)，并通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段略有增加趨勢(shì)，其他3個(gè)區(qū)明顯減少趨勢(shì)，減少趨勢(shì)都通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)。
4）從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年平均相對(duì)濕度略有增加，增加的趨勢(shì)不明顯；從各區(qū)域來(lái)看，天山中段和南天山略有增加，增加的趨勢(shì)分別通過(guò)了0.001和0.01水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山東段有減少趨勢(shì)，其中，天山東段減少幅度較大，并通過(guò)了0.001水平上顯著性檢驗(yàn)，天山西減少趨勢(shì)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
5）天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的水汽壓變化趨勢(shì)基本相同,均呈逐年增加的趨勢(shì)；其中，南天山增加趨勢(shì)較為明顯，其次為天山中段，然后是天山西段，天山東段增加趨勢(shì)十分微弱。天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的氣壓變化趨勢(shì)也基本相同,均呈略下降趨勢(shì)；其中，天山中段下降趨勢(shì)較為明顯、其次為天山東段，這2個(gè)區(qū)域下降趨勢(shì)均通過(guò)了P=0.001水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；南天山下降趨勢(shì)不明顯，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
6）從整個(gè)天山山區(qū)來(lái)看，年降水量略有增加，增加速率為1.423 mm/10a，氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.4，增加的趨勢(shì)通過(guò)了0.01水平上的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；從各區(qū)域來(lái)看，天山山區(qū)4個(gè)子區(qū)域的年降水量逐年變化趨勢(shì)均略有增加，其中，天山東段和南天山增加的趨勢(shì)較為明顯并通過(guò)了0.02水平的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)；天山西段和天山中段增加趨勢(shì)不顯著并沒(méi)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。
可以看出，天山山區(qū)近50年氣溫明顯上升，氣溫日較差和日照時(shí)數(shù)顯著減小，氣壓和風(fēng)速下降，降水量、相對(duì)濕度和水汽壓增加。受此影響，近50a天山山區(qū)氣候總體趨于干向濕發(fā)展的趨勢(shì)，氣候朝暖濕方向變化，尤其是天山東段。
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