田久勝，田新會(huì)，卡召加，杜文華

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省甘南州河曲馬場(chǎng)，甘肅 瑪曲 747300)

甘肅省瑪曲縣1981～2010年氣候變化動(dòng)態(tài)

田久勝1，田新會(huì)1，卡召加2，杜文華1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省甘南州河曲馬場(chǎng)，甘肅 瑪曲 747300)

根據(jù)甘肅省甘南州瑪曲縣河曲馬場(chǎng)地面氣象站提供的日氣溫，降水量和日照時(shí)數(shù)等觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)瑪曲縣1981～2010年的溫度、降水量及日照時(shí)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：30年間年平均溫度為1.7 ℃，年際變化呈波動(dòng)上升趨勢(shì)；1998年和1999年溫度上升劇烈，增溫異常；同一年內(nèi)1～12月平均溫度接近于正態(tài)分布。年際降水量呈下降趨勢(shì)，氣候向干旱方向發(fā)展，同一年內(nèi)最高氣溫與最高降水量均出現(xiàn)在7月，雨熱同期。平均日照時(shí)數(shù)為2 594 h，呈緩慢上升趨勢(shì)。降水量與日照時(shí)數(shù)負(fù)相關(guān)，月平均溫度與降水量極顯著正相關(guān)。

瑪曲縣；溫度；降水量；日照時(shí)數(shù);變化動(dòng)態(tài)

20世紀(jì)以來，氣候變化對(duì)水資源的影響已越來越受到社會(huì)各界的關(guān)注[1，2]。隨著氣候變化，各地區(qū)日照時(shí)數(shù)也發(fā)生了變化[3]。全球變暖的背景下，中國近100年平均溫度明顯升高，增幅為0.5～0.8 ℃，比同期全球年均溫度(0.6±0.2) ℃略高[4]。中國西北部從19世紀(jì)小冰期結(jié)束以來，氣候變暖、變干，但從20世紀(jì)80年代后期開始，新疆氣候變干中止，趨向變濕，而青海湖的水位仍繼續(xù)下降，祁連山東段石羊河徑流量也持續(xù)減少[5]。

甘肅省甘南地區(qū)位于青藏高原與黃土高原的交匯處，在氣候變化區(qū)域類型上屬于青藏高原與中溫帶東部地區(qū)、暖溫帶東部地區(qū)的過渡地帶，是甘青寧農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的一部分，氣候變化敏感，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，水土流失、草地退化等環(huán)境問題嚴(yán)重[6]。黃河源區(qū)瑪曲縣是青藏高原的一部分，屬高寒濕潤氣候區(qū)，素有“黃河蓄水池”的美譽(yù)。近年瑪曲縣的天然草地出現(xiàn)嚴(yán)重退化。河道兩岸的護(hù)岸林幾乎消失殆盡，動(dòng)植物物種多樣性銳減[7]。降水量的減少直接導(dǎo)致瑪曲縣濕地地表徑流的減少和地下水位的不斷下降[8]。對(duì)瑪曲縣氣候的研究中，李國軍等[9-11]研究了積溫和日照時(shí)數(shù)的變化、氣候與牧草產(chǎn)量的關(guān)系。王素萍等[12]從氣候傾向率方面分析了氣候變化。柴成武等[7]對(duì)瑪曲縣1967～1999年的降水量和氣溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。寧和平等[13]對(duì)瑪曲1971～2010年地表溫度進(jìn)行了深入研究。通過分析瑪曲縣1981～2010年氣候變化動(dòng)態(tài)，將為研究瑪曲縣氣候變化提供基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

甘肅省瑪曲縣地處青藏高原東端，E 100°46′～102°29′，N 33°06′～ 34°33′，海拔3 300～4 806 m。面積9.6×105hm2，其中，89.4%為天然草地[14]。氣候?qū)俑咴箨懶詺夂?，年平均溫?.7 ℃，冬季最低溫度達(dá)-20.9 ℃，夏季最高溫度20.7 ℃，年均降水量599.7 mm。自然特征為海拔高、輻射量大、溫度低、牧草生長期短[15]，年均日照時(shí)數(shù)為2 594 h。草地類型以高寒草甸、沼澤化草甸、灌叢草甸、草原化草甸和沼澤類草地為主。土壤類型以高寒草甸土和沼澤化草甸土為主。境內(nèi)分布著黃河上游支流330余條，補(bǔ)給黃河徑流水量的45%[16]，是黃河源區(qū)主要水量補(bǔ)給區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

由甘肅省甘南州瑪曲縣河曲馬場(chǎng)地面氣象觀測(cè)站提供日氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)等觀測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)瑪曲縣實(shí)際情況，將3～5月作為春季，6～8月作為夏季，9～11月作為秋季，從當(dāng)年12月到翌年2月作為冬季[13]。利用SPASS 19.0軟件分析瑪曲縣1981～2010年不同季節(jié)間降水量和日照時(shí)數(shù)是否存在顯著差異，如果差異達(dá)顯著水平，利用Duncan法進(jìn)行多重比較。溫度和降水量年際變化分析以及溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)間的相關(guān)分析也用SPASS 19.0軟件Pearson法完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度

2.1.1 年際變化 1981～2010年，瑪曲縣平均溫度總體呈上升趨勢(shì)，30年的年平均溫度為1.7 ℃。年均溫最高值為1999年(2.8 ℃)，最低值為1984年(0.5 ℃)(圖1)。線性關(guān)系為y=0.057x+0.88，R=0.76；具有較強(qiáng)的線性關(guān)系，斜率為0.057，溫度年增幅較小。但1984～1989年，1998～1999年和2001～2004年的3個(gè)時(shí)段升溫比較明顯，分別達(dá)到了1.6，1.6和1.2 ℃；1982～1984年和1999～2001年的2個(gè)時(shí)段的降幅明顯，分別為0.8 ℃和1.1 ℃。

圖1 瑪曲縣1981～2010年年平均溫度Fig.1 The interannual change of temperature in Maqu from 1981 to 2010

2.1.2 月變化 瑪曲縣月平均溫度變化與北方氣候變化相一致，呈正態(tài)分布(圖2)。最高溫度(11.2 ℃)出現(xiàn)在7月，最低溫度(-9.0 ℃)出現(xiàn)在1月。高溫集中出現(xiàn)在6、7、8、9 月。平均溫度在0 ℃以上的為4～10月。11月到次年3月為冰凍期。

2.2 降水量

2.2.1 年際變化 1981～2010年瑪曲縣降水量分布曲線及線性模擬趨勢(shì)線表明(圖3)。年際降水量總體呈微弱下降趨勢(shì)，平均降水量為599.7 mm，最大降水量為809.7 mm(1982年)，降水量最小為448.4 mm(1997年)。1997年以后降水量趨于穩(wěn)定。1981～2010年降水量的離散系數(shù)60%都在10%以內(nèi)，整體波動(dòng)不大(表1)。

圖2 瑪曲縣1981～2010年月平均氣溫與降水量關(guān)系Fig.2 The relationship between the monthly temperature and recipitation in Maqu

圖3 瑪曲縣1981～2010年年均降水量Fig.3 The change of annual precipitation in Maqu from 1981 to 2010

表1 瑪曲縣1981～2010年降水量離散系數(shù)Table1 Dispersion coefficient for the precipitation in Maqu

2.2.2 季節(jié)變化 春季平均降水量為109.6 mm，占全年降水量的18.50%；夏季平均降水量為332.9 mm，占全年降水量的56.20%；秋季平均降水量為137.3 mm，占全年降水量的23.18%；冬季平均降水量為12.6 mm，占全年降水量的2.12%(表2)。

2.2.3 月變化 瑪曲縣月平均降水量變化與月平均溫度變化一致，呈正態(tài)分布。最高降水量122.5 mm，出現(xiàn)在7月，最低降水量2.0 mm，出現(xiàn)在12月。降水主要分布6、7、8、9月，雨熱同期(圖2)。

表2 瑪曲縣1981～2010年降水量的季節(jié)變化Table2 Seasonal variation for the precipitation from 1981 to 2010 in Maqu

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.3 日照時(shí)數(shù)

2.3.1 年際變化 瑪曲縣1981～2010年日照時(shí)數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，但2003年以后下降趨勢(shì)明顯(圖4)。1981～2010年平均日照時(shí)數(shù)為2 594.0 h，最大值為2 881.1 h(2003年)，最小值為2 195.4 h(2010年)，T值為7.4，P=0.085，無顯著差異。與降水量年際變化相反，1981～1990年平均日照時(shí)數(shù)最低(2 465.0 h)，顯著低于后20年；1991～2000年平均日照時(shí)數(shù)最高(2 685.0 h)；2001～2010年的平均日照時(shí)數(shù)與1991～2000年相近，為2 632.0 h(表3，圖4)。

圖4 瑪曲縣1981～2010年年均日照時(shí)數(shù)Fig.4 The change of the annual sunshing duration in Maqu from 1981 to 2010

表3 瑪曲縣1981～2010年日照時(shí)數(shù)的季節(jié)變化Table3 Seasonal variation of the sunshine duration in Maqu from 1981 to 2010

注：同行不同大寫字母表示差異顯著(P<0.05)，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.3.2 季節(jié)變化 春季平均日照時(shí)數(shù)為680.1 h，占全年日照時(shí)數(shù)的26.3%；夏季平均日照時(shí)數(shù)為633.2 h，占全年日照時(shí)數(shù)的24.4%；秋季平均日照時(shí)數(shù)為608.8 h，占全年日照時(shí)數(shù)的23.5%；冬季平均降水量為672.0 h，占全年降水量的25.9%(表3)。可以看出，日照時(shí)數(shù)在4季的分布比較均勻。

2.4 溫度和降水量的相關(guān)性

瑪曲縣平均溫度與降水量的月際變化呈極顯著正相關(guān)(R=0.946)。最高值均出現(xiàn)在7月(溫度11.2 ℃，降水量123.6 mm)，最低值均在冬季(溫度1月，-9 ℃；降水量12月，1.8 mm)。

1981～2010年平均溫度的年際變化呈上升趨勢(shì)(圖1)，降水量呈緩慢下降趨勢(shì)(圖2)，相關(guān)性極低(R=0.156)。

2.5 溫度和日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性

瑪曲縣1981～2010年平均溫度與日照時(shí)數(shù)的月際變化較弱，呈負(fù)相關(guān)(R=-0.444)。平均溫度最高值均出現(xiàn)在7月，為11.2 ℃，最低值出現(xiàn)在1月，為-9.0 ℃；日照時(shí)數(shù)最高值為236.6 h，出現(xiàn)在11月，最低值為194.4 h，出現(xiàn)在6月。

平均溫度的年際間呈上升趨勢(shì)(圖1)，日照時(shí)數(shù)呈緩慢上升趨勢(shì)(圖3)，相關(guān)性極低(R=0.149)。

2.6 降水量和日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性

瑪曲縣平均降水量與日照時(shí)數(shù)的月際變化較弱負(fù)相關(guān)(R=-0.488)。平均降水量最高值(122.5 mm)出現(xiàn)在7月，最低值(2.0 mm)出現(xiàn)在12月；日照時(shí)數(shù)最高值為236.6 h，出現(xiàn)在11月，最低值為194.4 h，出現(xiàn)在6月。

平均降水量的年際間呈下降趨勢(shì)(圖2)，日照時(shí)數(shù)呈緩慢上升趨勢(shì)(圖3)，相關(guān)性較低(R=-0.408)。

3 討論與小結(jié)

(1) 瑪曲縣1981～2010年年平均溫度為1.7 ℃，年際變化呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，1998年和1999年溫度上升幅度較大，增溫異常；年內(nèi)1～12月平均溫度接近于正態(tài)分布，最高溫與最高降水量均出現(xiàn)在7月，雨熱同期，有利于牧草返青和生長。11月至次年3月為近5個(gè)月的冰凍期，同時(shí)降水量急劇減少，牧草停止生長，家畜生產(chǎn)性能下降[17，18]。冬季放牧面臨極大挑戰(zhàn)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)飼[19]。

(2)瑪曲縣年際降水量呈下降趨勢(shì)，但由于溫度升高使地表蒸發(fā)量增大[20]，氣候向干旱方向發(fā)展。降水量主要分布在降水量離散系數(shù)10%以內(nèi)，夏季集中了全年總降水量的56.20%，其次為秋季和春季，冬季降水量最低，僅占全年的2.12%。從月際變化分析，1～7月緩慢升高，9～12月急劇降低。

(3)瑪曲縣1981～2010年日照時(shí)數(shù)呈緩慢上升趨勢(shì)，但變化不明顯，與降水量變化趨勢(shì)相反。這一趨勢(shì)與卓瑪蘭草等[21]利用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)得出的合作市1958～2009 年日照時(shí)數(shù)無明顯突變的結(jié)論相一致。

(4)月平均溫度和降水量與日照時(shí)數(shù)間呈負(fù)相關(guān)，月平均溫度與降水量呈極顯著正相關(guān)；平均降水量與日照時(shí)數(shù)的年際變化呈弱負(fù)相關(guān)，溫度與降水量日照時(shí)數(shù)沒有相關(guān)性。

(5)瑪曲縣溫度升高有利于植物生長，使植物的生長期延長，但溫度升高也加速了草地的地表蒸發(fā)，使土壤旱化加劇，沼澤濕地萎縮。降水減少又會(huì)加劇該趨勢(shì)，加速草原沙化。目前，瑪曲天然草地過度放牧嚴(yán)重[22]，應(yīng)根據(jù)氣候及生態(tài)環(huán)境變化做出相應(yīng)調(diào)整，以促進(jìn)草地的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 李榮,阮祥,王記芳,等.氣候變化對(duì)黃河三花間徑流量的影響[J].人民黃河,2007,29(10):42-43.

[2] 王新華,李應(yīng)海,王建雄.氣候變化對(duì)張掖地區(qū)作物需水量的影響[J].人民黃河,2007,29(10):61-62．

[3] 劉衛(wèi)平,魏文壽,唐湘玲.阿克蘇地區(qū)近45年日照時(shí)數(shù)變化特征[J].干旱區(qū)地理,2008,31(2):197-202．

[4] 丁一匯,任國玉,石廣玉,等.氣候變化國家評(píng)估報(bào)告[I]:中國氣候變化的歷史和未來趨勢(shì)[J].氣候變化研究進(jìn)展,2006,2(1):3-8.

[5] 施雅風(fēng),沈永平,胡汝驥.西北氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的信號(hào)、影響和前景初步探討[J].冰川凍土,2002,24(3):219-226.

[6] 王建兵,王振國,汪治桂.甘南地區(qū)近40年氣溫變化特征[J].氣象,2007,33(1):112-117．

[7] 柴成武,徐先英,張莉,等.瑪曲縣氣候特征分析[J].草原與草坪,2012,32(2):74-76.

[8] 戚登臣,李廣宇.黃河上游瑪曲濕地退化現(xiàn)狀、成因及保護(hù)對(duì)策[J].濕地科學(xué),2007,5(4):341-347.

[9] 李國軍,張勝智,汪治桂,等.近10年來瑪曲草原的氣候[J].干旱氣象,2007,25(3):34-38.

[10] 李國軍,張勝智,吉哲君.瑪曲草原氣候生態(tài)環(huán)境變化及牧草產(chǎn)量灰色預(yù)測(cè)[J].干旱氣象,2009,27(1):61-65.

[11] 李國軍,張勝智,吉析君,等.瑪曲草原氣候資源利用與牧草生產(chǎn)力的研究[J].干旱氣象,2009,27(3):276-281.

[12] 王素萍,宋連春,韓永翔,等.瑪曲氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[J].冰川凍土,2006,28(4):556-561.

[13] 寧和平,曹金武,王成福.甘南瑪曲地區(qū)地表溫度的變化特征[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,40(2):183-189.

[14] 孫國武,李耀輝.關(guān)于環(huán)境蠕變問題的研究[J].干旱氣象,2007,25(2):8-9.

[15] 安華銀,姚玉璧,尹東,等.甘南高原生物氣候資源及其農(nóng)業(yè)區(qū)劃[J].干旱氣象,2007,25(1):67-71.

[16] 姚玉璧,王潤元,尹東,等.氣候變化對(duì)黃河首曲地區(qū)草地生態(tài)退化的影響[J].資源科學(xué),2007,29(4):127-133.

[17] 張海成,張玉青.放牧綿羊的冬季補(bǔ)飼[J].中國畜禽種業(yè),2009,5(1):54.

[18] 周毛措,趙德,王曉明,等.青海湖流域降水量季節(jié)分配對(duì)高寒草甸草原地上植物量的影響[J].草原與草坪,2013,(33)4:74-87.

[19] 趙景學(xué),曲廣鵬,姬秋梅,等.藏北高寒地區(qū)草原畜牧業(yè)現(xiàn)狀及雪災(zāi)應(yīng)對(duì)策略[J].草原與草坪,2011,31(2):92-96.

[20] 汪治桂,王建兵,馮景昌,等.甘肅瑪曲縣近40 a潛在蒸散量的變化趨勢(shì)[J].干旱氣象,2011,4(29):488-491.

[21] 卓瑪蘭草,劉普幸.合作市1958～2009年氣候變化特征分析[J].人民黃河,2012,34(4):33-36.

[22] 萬里強(qiáng),李向林,何峰.瑪曲草地初級(jí)生產(chǎn)力及載畜能力的評(píng)價(jià)[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28(32):6-10.

Climate dynamic in Maqu County from 1981 to 2010

TIAN Jiu-sheng1,TIAN Xin-hui1,Kazhaojia2,DU Wen-hua1

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China；2.HequHorseFarm,GananTibetanAutonomousPrefecture,Maqu747300,China)

The temperature,precipitation and sunshine duration in Maqu County from 1981 to 2010 were analyzed.The results showed that,the averaged annual temperature was 1.7 ℃ and the annually change was increased year by year,the annual temperature from 1998 to 1999 were higher than that of the others,the monthly temperature within a year was normal distribution.In the past 30 years,the annual precipitation was declining and the climate was trending to drought.The highest temperature and precipitation were all distributed in July.The averaged sunshine duration was 2594 hours and increased annually with no significant difference.The annual precipitation and sunshine duration were negatively correlated,but the monthly temperature was positively correlated with the precipitation.

Maqu County;temperature;precipitation;sunshine duration;change tendency;correlation

2014-05-11；

2014-10-15

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201003019)資助

田久勝(1989-)，男，山東棗莊人，在讀碩士。 E-mail：tianjiusheng33@163.com 杜文華為通訊作者。

P 412.1

A

1009-5500(2015)01-0084-05