新疆伊犁河谷地区50 a来气候变化特征分析

李 聪 ，曹占洲 ，丁 林 ，石 玉 ，杨志华

（1.新疆维吾尔自治区气候中心，新疆乌鲁木齐830002；2.新疆气象信息中心，新疆乌鲁木齐830002）

近些年来，随着大气中CO2等温室气体浓度的日益增加，全球气候变暖已成为国际社会所关注的重大问题，是不可逆转的事实[1]。据研究，近百年来，全球气温平均升高了0.5℃左右[2]，北半球降水显著增加。2008年IPCC第4次评估报告预测，与1980—1999年相比，21世纪末全球平均地表温度可能会升高1.1～6.4℃；全球平均海平面将上升0.18～0.59 m，届时格陵兰冰盖的持续退缩将导致2100年后海平面继续上升；高温、热浪以及强降水频率可能增加，热带气旋强度可能加强[3]。由于气候变化的影响，未来极端气候事件将会增多，自然灾害频发；由于冰川消融加速，水资源问题将更加突出；而且气候变化也将使农业生产不稳定性增强。

总之，气候变化已成为全球性的关注热点。受全球气候变化的影响，近百年来，中国年平均气温升高了0.5～0.8℃；近50 a来，变暖尤其明显，中国大部分地区呈增温趋势，以北方增温最为明显。

在全球气候变化的背景下，我国西北地区的气候变化趋势更加明显[4]。新疆地处我国西北干旱区，对气候变化的响应非常敏感。胡汝骥等[5]研究得出，新疆气候变化与全球和全国气候变化趋势基本一致。但由于新疆地域辽阔，自然条件复杂，因此，在气候变化方面有着明显的地域性特点。有数据表明，新疆降水自20世纪50年代中期至70年代末呈缓慢下降趋势，其后转为上升趋势，尤其是1987年以后上升幅度十分显著[6-7]。也有研究表明[8]，新疆的降水量在60—70年代为减少阶段，进入80年代后转为增加的转型时期，90年代是逐年增加时期。

本研究选取伊宁等10个气象站作为代表站，利用线性趋势、滑动平均等方法，用1961—2010年50 a的气温和降水观测资料对伊犁河谷进行气候统计分析，旨在揭示伊犁河谷50 a和近10 a的气候变化规律。

1 资料和计算方法

资料来源于伊犁地区10个气象代表站点（察布查尔、伊犁、尼勒克、伊宁、巩留、新源、昭苏、特克斯、霍尔果斯、霍城）。根据资料分别计算了1961—2010年（50 a）各气象要素的年平均值和不同年代各气象要素的平均值。同时，根据新疆气象局制定的季节划分标准[9]，统计冬（12—2月）、春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）4个季节各气象要素的平均值。

趋势分析利用计算的气象要素的时间序列，以时间（t）为自变量、要素（Y）为因变量，建立一元回归方程：Y（t）＝a＋bt（b×10为变化倾向率，b值符号反映上升或下降的变化趋势[10-12]）。各要素进行5 a滑动平均，其中，30 a均值取WTO规定的1971—2000年的标准气候年均值。

2 结果与分析

2.1 平均气温

伊犁50 a年均气温为7.8℃，与30 a均值相当。50 a来，气温变化总体呈上升趋势（图1），变化倾向率为0.46℃/10 a。

从图1可以看出，20世纪60年代最冷，近10 a最暖，大致以20世纪80年代中后期为界，“前凉后暖”，20世纪60，70，80年代分别比50 a平均气温偏低 0.9，0.5，0.2℃；90年代略高0.2℃；2000—2010年偏高1.2℃，是年平均气温上升最强劲的10 a。20世纪80年代中期前，年平均气温大多在50 a平均值以下且其偏低幅度极大，其后则多在平均值以上。最近10 a年平均气温大多在50 a平均值以上。

由图2～5可知，1961—2010年的冬季平均气温为-7.0℃，春季为9.9℃，夏季为20.5℃，秋季为8.6℃。与30 a同期均值相比，冬季、夏季和秋季均偏高0.1℃，春季偏高0.5℃，冬、春、夏、秋季平均气温总体上均呈逐渐上升趋势，变化倾向率分别为 0.59，0.28，0.28，0.42 ℃/10 a（相关系数均通过α＝0.1显著性检验）。近10 a来，伊犁河谷地区的年及四季的平均气温与50 a均值相比，均呈明显增加趋势，说明近10 a是伊犁河谷地区50 a中最暖的时期。

2.2 平均最高气温

从图6可以看出，伊犁河谷地区年平均最高气温略呈下降趋势。20世纪60年代中期和90年代年平均最高气温较低，多在50 a平均值以下且振幅小，70—80年代则多在50 a平均值以上，近10 a年平均最高气温基本与多年平均值持平。20世纪60年代和90年代偏低0.6℃，70年代偏高0.7℃，为最高时期。其中，1983年是近50 a平均最高气温最高的一年，比50 a均值偏高2.8℃。

图7～10表明，20世纪90年代前，冬季平均最高气温偏低的年份占38%，其中，60年代后期及70年代为最冷时期；90年代后，偏低年份只占16%，即冬季平均最高气温自90年代呈现出升温趋势，特别是近10 a平均最高气温高于50 a均值0.4℃。春季平均最高气温在2000年以前均在均值以下且振幅相对略小，近10 a春季平均最高气温呈现出强劲升温趋势，高于均值1.4℃，2008年最高，区域平均异常偏高2.9℃。夏季平均最高气温逐年代呈“－＋＋－＋”趋势，60年代偏低0.1℃，70年代偏高0.3℃，80年代偏高0.2℃，90年代中期以后夏季平均最高气温又有所下降，偏低0.5℃。20世纪60年代和90年代的夏季平均最高气温在多年均值以下，70年代、80年代及近10 a的夏季平均最高气温大多在50 a均值以上。在20世纪60年代至2000年以前，秋季平均最高气温均在多年均值以下；近10 a秋季平均最高气温大多在50 a均值以上，且呈现剧烈的波动上升趋势。

2.3 平均最低气温

由图11可知，年平均最低气温逐年代均出现强劲上升势头。20世纪60，70年代年平均最低气温在50 a平均气温以下，而在70年代年平均最低气温偏低的年份占90%，为夜间最冷时期；80年代以后年平均最低气温均在50 a平均气温以上，90年代仅有1 a的年平均最低气温较低，为夜间最暖时期，其次为近10 a。

图12表明，冬季平均最低气温与年平均最低气温变化略相似，20世纪60，70年代冬季平均最低气温在平均气温以下，即20世纪70年代冬季夜间最寒冷，平均最低气温偏低1.9℃，60年代次之，80年代以后冬季平均最低气温均在平均气温以上，90年代出现强劲升温信号，偏高1.4℃，近10 a偏高1.8℃。图13表明，春季平均最低气温在90年代以前均在平均值以下，90年代接近50 a均值，近10 a只有2003年在均值以下，其余年份均高于50 a均值，偏高2.1℃，是春季夜间气温最高时期。t检验表明，1999年前后春季平均气温出现突变，显著性水平在0.05以上。图14表明，夏季平均最低气温逐年代递增，20世纪90年代以前均在平均值以下，90年代接近50 a均值，近10 a均高于50 a均值，偏高1.4℃。秋季平均最低气温逐年代呈“－＋－＋＋”趋势，60年代偏低1.7℃，70年代偏高0.3℃，80年代中期以后春季平均最低气温又有所下降，偏低1.1℃，90年代除1993年秋季平均最低气温明显偏低外，其余年份均高于50 a均值，近10 a偏高2.2℃（图15）。

2.4 平均气温、平均最高气温及平均最低气温增幅比较

从表1可以看出，年与各季平均最低气温的线性拟合率均明显大于平均最高气温及平均气温的拟合率，即夜间气温升幅最大，故年平均气温的升高以夜间升温贡献最大。从季节来看，平均气温及平均最低气温均以冬季增长率最大，秋季次之，即冬季夜晚最低气温上升最快，秋季夜晚次之。夏季平均最高气温升温最不明显。

表1 年（季）平均气温、平均最高气温及平均最低气温线性拟合率对比 ℃/10 a

2.5 降水量的变化特征

2.5.1 年降水量 伊犁河谷地区1961—2010年50 a的平均年降水量为349.3 mm，50 a来年降水量变化呈增湿趋势，其线性拟合增长率为15.4 mm/10 a，相关系数为0.92，且高于北疆年平均降水量255 mm[13]的水平。20世纪60—70年代降水量较少，80年代以后降水量有所增加。从图16可以看出，年平均降水量最多年为1998年（区域平均528.2 mm），最低年为1995年（区域平均224.4 mm）。从表2可以看出，降水量由20世纪60年代的322.7 mm增加到近10 a的387.2 mm，说明近50 a伊犁降水是由偏少向偏多趋势发展，1986—2010年25 a年降水量比1961—1985年25 a年降水量增加1.2%。近10 a来，伊犁河谷地区的年降水量与50 a均值相比，增湿趋势明显。

表2 不同年代、近10 a及四季的降水量与50 a均值的比较 mm

2.5.2 季降水量 冬、春、夏、秋季降水量，50 a来变化呈增湿趋势，线性拟合率分别为4.6，3.5，5.2，2.4 mm/10 a。

冬季降水量变化与年降水量的变化趋势基本一致，20世纪90年代以前降水量在50 a均值以下，90年代以后降水量开始逐渐增多，近10 a冬季平均降水量55.3 mm，较常年同期偏多15%；春季降水量在2000年以前均在50 a均值以下，近10 a增加明显；夏季降水量在20世纪90年代以前均在50 a均值以下，90年代以后逐渐增多；秋季降水量变化呈“－－＋－＋”趋势变化（表2）。近10 a来，伊犁河谷地区的年及四季的降水量与50 a均值相比，均呈增湿趋势，距平值除夏季降水量比90年代略低外，其他季节降水量明显高于90年代和50 a同期均值。

3 气温、降水的异常

本研究对气候异常提出了2种判别标准：一是与50 a平均值的差异超过标准差的2倍以上；二是它出现的几率为25 a以上一遇。由于标准差是描写气象要数相对平均值离散程度的统计量，因此，取距平超过标准差达一定程度为异常是科学和合理的。气温、降水异常年份标准为：≥2.0S，其中，X为气温或降水值，XP为均值，S为标准差。得出气温异常年份标准为≥1.96℃，降水异常年份标准为139.8 mm，结论显示，1969年为异常偏冷年，2010年为异常偏暖年；1987，1998年为降水异常偏多年，无降水异常偏少年份。

分析春夏降水偏少情况表明，春夏严重干旱，平均为6～7 a一遇，虽然20世纪八九十年代以来降水有偏多趋势，但阶段性干旱还是经常发生。

4 结论与讨论

（1）伊犁河谷地区年平均气温与全疆变化一致，呈逐年代递增趋势，近10 a代最暖，线性拟合增长率为0.46℃/10 a，比北疆增长率（0.36～0.37℃/10 a）高[14-16]，符合北疆区域年平均气温上升趋势呈西高东低的特点[16]，突出表现是持续暖冬，且偏暖趋势还在继续。从季节来看，增幅大小的顺序与全疆一致[15]，为冬＞秋＞春＞夏，其中，冬季增率 0.59℃/10 a，小于全疆（0.61℃/10 a）；秋季 0.42℃/10 a，明显大于全疆（0.19℃/10 a）；春季 0.28℃/10 a，大于全疆（0.07℃/10 a）；夏季0.27℃/10 a，也大于全疆（0.02℃/10 a）。

（2）伊犁河谷地区年平均最高气温线性拟合增长率为-0.01℃/10 a，不符合北疆区域年平均最高气温升势。20世纪60年代中期和90年代，年平均最高气温较低，多在50 a平均值以下且振幅小，70—80年代则多在多年平均值以上，近10 a年平均最高气温基本与多年平均值持平。

（3）伊犁河谷地区年平均最低气温逐年代出现强劲上升势头，增长率为1.26℃/10 a，高于北疆区域（0.5℃/10 a），其中，冬季贡献率最大，秋季次之。20世纪60，70年代年平均最低气温在平均气温以下，而在70年代年平均最低气温偏低的年份占90%，为夜间最冷时期；年平均最低气温约在20世纪80年代中期出现明显均值突变，显著性水平达0.01以上。20世纪90年代仅有1 a的年平均最低气温较低，为夜间最暖时期，其次为近10 a。

（4）伊犁河谷地区1969年为异常偏冷年，2010年为异常偏暖年；1987，1998年为降水异常偏多年，无异常偏少年份。

（5）伊犁河谷地区降水偏多趋势比较明显，呈现阶段性变化。20世纪六七十年代为枯水期，八九十年代至今为丰水期。但分布不均匀，阶段性干旱时有发生，降水偏多趋势还将继续。

[1]李雅坤.全球气候变暖背景下中国西南四省粮食增产途径研究[J].天津农业科学，2011，17（5）：102-104.

[2]王绍武.近百年气候变化与变率的诊断研究 [J].气象学报，1994，52（3）：261-273.

[3]郝兴明.北疆西部近50 a来气候、水文变化趋势及其与北大西洋 /北极涛动的关系[J].中国沙漠，2011，31（1）：191-198.

[4]杜莉，李燕，王志伟.我国西北冬小麦生长发育对气候变化响应分析[J].山西农业科学，2011，39（8）：872-876.

[5]胡汝骥，樊自立，王亚俊，等.近50a新疆气候变化对环境影响评估[J].干旱区地理，2001，24（2）：97-103.

[6]王娇，任宜勇.新疆降水与环流场演变研究[J].干旱区研究，2005，22（3）：326-331．

[7]李新周，刘晓冬，马柱国.近百年来全球主要干旱区的干旱化特征分析[J].干旱区研究，2004，21（2）：97-103．

[8]薛燕，韩萍，冯国华.半个世纪以来新疆降水和气温的变化趋势[J].干旱区研究，2003，20（2）：127-130.

[9]任宜勇.新疆决策气象服务手册[M].乌鲁木齐：新疆大学出版社，2006．

[10]赵燕宁，时兴合，秦宁生，等.青海南部地区40多年来气候变化的特征分析[J].中国沙漠，2005，25（4）：529-534．

[11]玉苏甫·阿布都拉，马宏武，买买提·阿布都拉，等.和田河流域气候变化特征分析[J].气象，2006，32（4）：97-100．

[12]刘敏，张耀存，周昕，等.铁岭市近45年气候特征分析[J].气象，2006，32（5）：99-104.

[13]王永光，龚振淞.中国温度、降水的长期气候趋势及其影响因子分析[J].应用气象学报，2005，16（增刊）：87-93.

[14]徐贵青，魏文寿.新疆气候变化及其对生态环境的影响[J].干旱区地理，2004，27（1）：14-18.

[15]苏宏超，魏文寿，韩萍.新疆近50a来的气温和蒸发变化[J].冰川冻土，2003，25（2）：174-178.

[16]张家宝，史玉光.新疆气候变化及短期气候预测研究[M].北京：气象出版社，2002：37.