周寶鵬 彭永武 趙春玲 丁春偉 苗國(guó)秀 劉小金 王勝
摘要利用隴西縣氣象站1957--2017年氣溫和降水觀測(cè)資料,采用趨勢(shì)分析、Mann-Kendall檢驗(yàn)法和滑動(dòng)t檢驗(yàn)法,分析近61年來(lái)渭河上游隴西段氣候變化特征。結(jié)果表明,近61年來(lái)渭河上游隴西段氣溫呈上升趨勢(shì),上升幅度為0.270℃/10a;春夏秋冬四季氣溫均呈上升趨勢(shì),其中冬季氣溫上升最為明顯,上升幅度為0.312℃/10a;20世紀(jì)50年代-80年代初,氣溫呈緩慢下降趨勢(shì),80年代后期開(kāi)始,氣溫逐漸回升,在1997年發(fā)生了一次明顯增暖的突變。近61年來(lái)渭河上游隴西段降水量呈下降趨勢(shì),下降幅度為9.535mm/10a:其中夏、秋兩季降水量呈下降趨勢(shì),春、冬兩季降水量呈上升趨勢(shì),上升幅度較??;降水量在近61年來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的突變現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞 氣溫;降水量;變化特征;渭河上游;隴西縣
中圖分類(lèi)號(hào) S16;P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611(2018)11-0125-04
過(guò)去100多年全球氣候變暖趨勢(shì)毋庸置疑,政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)2013年發(fā)布的第五次評(píng)估報(bào)告指出,全球地表溫度近130年(1880-2012年)來(lái)升高了0.85℃?!兜谌螝夂蜃兓瘒?guó)家評(píng)估報(bào)告》指出,近百年(1909-2011年)來(lái)我國(guó)陸地區(qū)域平均增溫速度高于全球,平均值為每百年升溫0.9~1.5℃。近52年(1961-2012年)來(lái)西北區(qū)域氣溫呈顯著上升趨勢(shì),氣溫變化傾向率為0.312℃/10a;以黃河為界,黃河以西區(qū)域降水呈增多趨勢(shì),黃河以東區(qū)域呈減少趨勢(shì),降水量減少的幅度明顯高于增加的幅度。近54年(1960-2013年)來(lái)甘肅省平均氣溫呈上升趨勢(shì),平均降水量呈微弱增加趨勢(shì)。近47年(1967-2013年)來(lái)定西市平均氣溫呈上升趨勢(shì),上升幅度為0.355℃/10a,年降水量呈減少趨勢(shì),減少幅度為11.026mm/10a。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代,人們對(duì)天氣變化的關(guān)注度越來(lái)越高,氣候變化對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的影響越來(lái)越深入,研究某一地區(qū)氣候變化趨勢(shì)顯得十分重要。
隴西縣位于甘肅省東南部、定西市中部、渭河上游,總面積2408km2,地理坐標(biāo)位于104°18~104°54E、34°50~35°23N,海拔1612~2798m,地勢(shì)自西北向東南傾斜。屬黃土高原地區(qū),溫帶大陸性季風(fēng)氣候。渭河自西向東貫穿全境,在隴西縣境內(nèi)長(zhǎng)46.1km,流域面積2364km2。近年來(lái),許多學(xué)者對(duì)渭河流域的氣候變化進(jìn)行了研究,但針對(duì)隴西縣氣候變化方面的分析較少。為了更加深入了解隴西縣氣候變化特征,同時(shí)為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、改善人居環(huán)境、提高氣候資源利用等提供重要的理論參考依據(jù),筆者利用近61年來(lái)隴西縣氣象站氣溫和降水觀測(cè)資料,采用氣候趨勢(shì)分析、Mann-Kendall檢驗(yàn)和滑動(dòng)t檢驗(yàn)方法對(duì)隴西縣氣溫、降水量的年際和季節(jié)變化趨勢(shì)以及氣候突變現(xiàn)象進(jìn)行了分析。
1資料與方法
1.1數(shù)據(jù)來(lái)源 數(shù)據(jù)使用隴西縣國(guó)家氣象站1957--2017年月平均氣溫和降水量氣象觀測(cè)資料。
1.2研究方法
1.2.1氣候傾向率。氣候要素的趨勢(shì)變化一般用一元線(xiàn)性回歸方程表示,即
1.2.2Mann-Kendall檢驗(yàn)法。Mann-Kendall(M-K)檢驗(yàn)法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法,在對(duì)時(shí)間序列分析時(shí),M-K檢驗(yàn)法是世界氣象組織(WMO)推薦的非參數(shù)檢驗(yàn)法,廣泛用于分析氣溫和降水等要素隨時(shí)間的變化趨勢(shì)和突變檢測(cè)。
1.2.3滑動(dòng)t檢驗(yàn)法?;瑒?dòng)t檢驗(yàn)法是把一氣候序列中兩段子序列均值有無(wú)顯著差異看為來(lái)自2個(gè)總體均值有無(wú)顯著差異的問(wèn)題來(lái)檢驗(yàn)。如果兩段子序列的均值差異超過(guò)了一定的顯著性水平,可以認(rèn)為均值發(fā)生了質(zhì)變,有突變發(fā)生。
2結(jié)果與分析
2.1氣溫變化特征 由圖1可見(jiàn),近61年來(lái)隴西縣氣溫呈上升趨勢(shì),上升幅度為O.270℃/10a,可見(jiàn)隴西縣氣溫變化趨勢(shì)與氣候變暖的大背景一致,上升幅度略低于定西市氣溫上升幅度(0.355℃/10a)。最高氣溫出現(xiàn)在2016年,為9.7℃;最低氣溫出現(xiàn)在1984年,為6.8℃。近61年來(lái)氣溫出現(xiàn)了一次較大波動(dòng),20世紀(jì)50年代-80年代初氣溫呈緩慢下降趨勢(shì),下降幅度為0.171℃/10a;80年代后期開(kāi)始,氣溫逐漸回升;90年代以來(lái),增溫趨勢(shì)更加明顯,尤其是1997年以來(lái),年平均氣溫均高于61年來(lái)的平均值(8.0℃)。
由圖2可見(jiàn),近61年隴西縣春、夏、秋、冬四季氣溫變化趨勢(shì)與年氣溫變化趨勢(shì)一致,均呈上升趨勢(shì)。冬季增溫幅度最大,為0.312速度/10a,春、夏、秋三季增溫幅度較均勻,為0.247~0.279℃/10a。結(jié)合圖1可以看出,春季和夏季氣溫變化趨勢(shì)與年氣溫變化趨勢(shì)相似度較高。
2.2氣溫突變 由圖3a可見(jiàn),1994年之后,UF曲線(xiàn)大于0,并呈上升趨勢(shì),1999年以后,UF曲線(xiàn)超過(guò)了置信水平α=0.05的臨界值(±1.96),之后甚至超過(guò)了α=0.01(Ua=+2.58)的顯著性水平。UF曲線(xiàn)和UB曲線(xiàn)相交于1997年,且交點(diǎn)在臨界線(xiàn)之間,表明近61年來(lái)隴西縣氣溫在1997年發(fā)生了一次增暖的突變。為了確定這一突變的發(fā)生是否真實(shí),通過(guò)滑動(dòng)t檢驗(yàn)法做進(jìn)一步檢驗(yàn)。序列長(zhǎng)度n=61,2個(gè)子序列長(zhǎng)度均取10,顯著性水平α=0.01,自由度f(wàn)=18,給定t0.01=±3.20。由圖3b可見(jiàn),隴西縣氣溫在1997年發(fā)生了一次明顯增暖的突變,與M—K檢驗(yàn)結(jié)果一致。隴西縣氣溫突變年份相比張涵丹等分析的定西市氣溫突變年份(1994年)遲3年,說(shuō)明隴西縣氣溫變化趨勢(shì)的區(qū)域差異性和時(shí)間滯后性。
2.3降水量變化特征 由圖4可見(jiàn),近61年來(lái)隴西縣降水量呈下降趨勢(shì),下降幅度為9.535mm/10a,這與孫潤(rùn)等分析的定西市降水量變化趨勢(shì)一致,下降幅度小于定西市降水量下降幅度(11.026mm/10a)。最多降水量年份出現(xiàn)在1967年,為607.3mm;最少降水量出現(xiàn)在1997年,為236.0mm,沒(méi)有出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。
由圖5可見(jiàn),近61年來(lái)隴西縣降水量四季變化趨勢(shì)不一致,冬、春兩季降水有微弱的上升趨勢(shì),但不明顯,上升幅度分別為0.528和0.049mm/10a;夏、秋兩季降水量呈下降趨勢(shì),下降幅度分別為2.827和7.026mm/10a。另分析表明,隴西縣夏、秋兩季降水量占全年降水量的75%,所以這2個(gè)季節(jié)降水量分布趨勢(shì)在一定程度上決定了隴西縣全年降水量分布趨勢(shì)。
2.4降水突變 由圖6a可見(jiàn),20世紀(jì)90年代以來(lái),UF曲線(xiàn)為負(fù)值,說(shuō)明20世紀(jì)90年代以來(lái)降水量呈下降趨勢(shì)。在置信區(qū)間內(nèi),UF曲線(xiàn)和UB曲線(xiàn)在1990、1992、2003、2004年出現(xiàn)4次交點(diǎn),但交點(diǎn)之后均未超過(guò)置信水平α=0.05的臨界值(±1.96),說(shuō)明降水量在61年來(lái)雖然發(fā)生一定變化,但無(wú)突變現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)滑動(dòng)t檢驗(yàn)法做進(jìn)一步分析,序列長(zhǎng)度n=61,2個(gè)子序列長(zhǎng)度均取10,顯著性水平α=0.01,自由度f(wàn)=18,給定t0.01=±3.20。由圖6b可見(jiàn),t統(tǒng)計(jì)量一直處在給定置信區(qū)間內(nèi),降水沒(méi)有發(fā)生突變,與M-K檢驗(yàn)結(jié)果一致。這一結(jié)論與張涵丹等分析的定西市降水無(wú)明顯突變現(xiàn)象一致。
3結(jié)論與討論
(1)近61年來(lái)渭河上游隴西段氣溫呈上升趨勢(shì),上升幅度為0.270℃/10a。四季氣溫變化趨勢(shì)與年氣溫變化趨勢(shì)一致,均呈上升趨勢(shì),其中冬季氣溫上升最為明顯,上升幅度為O.312℃/10a,春、夏、秋三季增溫幅度較均勻,分別為0.279、0.247、0.257℃/10a。20世紀(jì)50年代一80年代初,氣溫呈緩慢下降趨勢(shì),下降幅度為0.171℃/10a;80年代后期開(kāi)始,氣溫逐漸回升;90年代以來(lái),增溫趨勢(shì)更加明顯,在1997年發(fā)生了一次明顯增暖的突變,突變發(fā)生年份比定西市氣溫突變年份遲3年,這說(shuō)明隴西縣氣溫變化趨勢(shì)的區(qū)域差異性和時(shí)間滯后性。
(2)近61年來(lái)渭河上游隴西段降水量呈下降趨勢(shì),下降幅度為9.535mm/10a。四季降水量變化趨勢(shì)不一致,其中夏、秋兩季降水呈下降趨勢(shì),下降幅度分別為2.827和7.026mm/10a,春、冬兩季降水呈緩慢上升趨勢(shì),上升幅度分別為0.528和0.049mm/10a。降水量在近61年來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的突變現(xiàn)象。
(3)隴西縣氣溫和降水變化趨勢(shì)與甘肅省和定西市氣溫和降水量變化趨勢(shì)基本一致,但年變化幅度、季節(jié)變化幅度和氣溫突變時(shí)間存在差異,這些差異反映了氣象要素的區(qū)域差異性。