天祝县近60年气候变化分析

齐高先　钱莉　汪作成

摘要 根据天祝县乌鞘岭气象站1951～2010年的气温、降水资料，分析天祝县气温、降水的年际变化、季节变化，并对其进行异常性分析。研究表明，近60年天祝县年平均气温呈上升趋势，增温速率达0.17 ℃/10a；四季气温、年最高和最低气温均呈上升趋势，且冬季平均气温、年平均最低气温的增温对天祝县气候变暖起了关键作用；年平均降水量呈减少趋势，变化率为-1.4%/10a；四季中春、夏、冬3季降水呈减少趋势，秋季降水呈增加趋势；进入90年代后，秋、冬季降水均明显持续增加，而夏季降水的持续减少对年降水量减少贡献最大。综合各要素的突变特征和对气温与降水的异常分析，天祝气候向暖干化发展。

关键词 天祝县；气温；降水；气候变化

中图分类号 S161.6；P467 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）16-05255-03

2007年政府间气候专门委员会（IPCC）第四次评估报告明确提出，1906～2005年全球地表平均气温上升了0.74 ℃[1-2]，气候变暖已成为一个不争的事实[3]。1951～2001年我国年平均气温上升趋势非常明显，升温幅度达0.22 ℃/10a，增温主要从20世纪80年代开始，且有加快趋势[3]。西北地区的许多研究也表明，在全球变化背景下，过去50年（1961～2010年）平均气温增幅达0.27 ℃/10a[4-5]。武金慧等对甘肃气候变化趋势进行了研究，结果表明1957～2006年平均气温增幅达0.21 ℃/10a[6-7]。天祝县地处西北地区祁连山东端（102°07′～103°46′E、36°31′～37°55′N），东西宽142.6 km，南北长158.4 km，面积7 149 km2。境内地势西北高、东南低，处于青藏高原、黄土高原和内蒙古高原的交汇地带，属青藏高原东北边缘，海拔在2 040～4 874 m。位于县境中部的乌鞘岭横亘东西，是古丝绸之路的咽喉要道，河西走廊门户，也是石羊河水系（内陆）和黄河水系（外流）的分水岭。始建于1938年的乌鞘岭气象站，海拔高度3 045 m，位于700 hPa高度，是我国中东部地区气象科研和天气预报的指标站，在全国气象站网中地位十分重要，其探测环境不受人为因素的破坏，气象资料具有良好的连续性、代表性、比较性和准确性。个别学者对天祝县的气候变化有过初步研究[8]，但有关该地近十几年的气候变化规律目前还少有研究。因此，笔者利用乌鞘岭气象站1951～2010年的气温和降水资料，全面、客观地分析近60年天祝县的气候变化规律，对适应气候变化、采取趋利避害的生态环境保護和工农牧业生产管理技术措施具有重要的参考价值。

1 资料与方法

采用天祝县乌鞘岭气象站1951～2010年的逐年（月）气温、降水资料，进行气候要素变化趋势分析。采用统计学的方法处理温度、降水数据。把气候要素写成时间t的线性函数y=at+b，通过实况资料用最小二乘法计算出a和b，其中a表示线性函数的斜率，也就是气候要素的线性趋势和速率。a为正（负）表示增加（减小）趋势[9-10]。多年平均为1951～2010年60年平均。季节划分为春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～次年2月）。

2 结果与分析

2.1 气温变化特征

2.1.1 平均气温的变化趋势。

2.1.1.1 年际变化。由图1可见，近60年天祝县年平均气温为0.1 ℃，年平均气温自1951年以来呈上升趋势，增温速率达0.17 ℃/10a，近60年来平均气温升高了1.0 ℃；天祝县最暖年出现在1998年，平均气温为1.5 ℃，比常年偏高1.4 ℃，最冷年出现在1967年，平均气温为-1.1 ℃，比常年偏低1.2 ℃；气温距平从1997年后呈一致的正距平，其上升幅度逐渐加大，说明天祝县从1997年开始温度升高异常显著。1997～2010年是近60年来最暖的14年，比60年的气温平均值高出0.7 ℃，增温幅度之大为近60年来最大。

2.1.1.2 年代变化。统计分析20世纪50年代至21世纪以来天祝县平均气温距平发现，50年代平均气温与多年平均气温持平，60～80年代进入相对冷期，自90年代开始上升幅度逐渐加大，尤其是进入2000年后，上升速率明显增大。21世纪以来（0.8 ℃）、20世纪90年代（0.4 ℃）比50年代分别上升了0.7和0.3 ℃，比60和70年代分别上升了1.1和0.7 ℃，比80年代分别上升了1.0和0.6 ℃。也就是说自1951年以来，天祝县经历了由冷期向暖期转变的过程。1954～1986年为冷期，1986年后为暖期，与我国和西北地区增温期基本一致[3]。

2.1.1.3 季变化。由图2可知，近60年天祝县四季气温变化均呈一致的上升趋势，春、夏、秋、冬四季平均气温增温幅度分别达0.07、0.18、0.22、 0.27 ℃/10a，近60年来气温分别升高了0.4、1.1、1.3、1.6 ℃，表明天祝气温升高冬季贡献最大。分析四季平均气温年代变化（表1）发现，20世纪50～60年代夏、秋、冬季气温偏低，70～80年代四季气温均偏低；90年代开始，四季气温均偏高，表明四季升温加速。

2.1.2 年平均最高、最低气温的变化趋势。由图3可见，天祝县年平均最高、最低气温自1951年以来呈上升趋势，增温速率分别达0.12、0.25 ℃/10a，近60年来气温分别升高了0.7、1.5 ℃。天祝县年平均最高和最低气温自1997年以来呈一致的正距平，表现为快速上升趋势，存在明显的跃变，且年平均最低气温的气候变化率明显大于年平均气温和年平均最高气温，表明年平均最低气温的增温对天祝县气候变暖起了关键作用。

2.2 降水变化特征

2.2.1 年际变化。由图4可见，近60年天祝县年平均降水量为410.5 mm，年平均降水量自1951年以来呈减少趋势，变化率为-1.4%/10a；1961年是天祝县近60年来降水最多的年份，降水量为555.2 mm，比常年偏多35%，1962年是降水最少的年份，降水量仅有231.3 mm，比常年偏少44%。

2.2.2 年代变化。近60年天祝县降水量的年代际变化十分显著，20世纪50和80年代降水偏多，特别是50年代比常年偏多16.1%，80年代仅偏多0.8%；60～70年代降水偏少，特别是60年代比常年偏少13.4%，70年代仅偏少0.8%；90年代和21世纪以来降水偏少，分别比常年偏少2.4%、0.4%。50～60年代降水变化剧烈，存在明显的降水年代际跃变；自70年代中后期开始，降水平稳变化，减少趋势有所减缓；进入90年代后，降水持续偏少，变化趋势与西北地区自80年代后期开始降水持续减少[11]的总体趋势相吻合，这与90年代后的增温形成反相关，但这种关系不是绝对的，即温度的变化不是降水变化的直接原因[12]。

2.2.3 季变化。近60年来天祝县四季降水变化也十分显著。春、夏、冬季降水均呈减少趋势，变化率分别为-2.2、-1.5、-1.8%/10a；仅秋季降水呈增加趋势，变化率为1.2%/10a。分析四季降水年代变化（表2）发现，20世纪50年代四季降水均偏多，60年代四季降水均偏少；70年代冬、春季降水减少明显，夏、秋季小幅增加；80年代春、夏、冬季降水增多，秋季降水减少；进入90年代后，春、秋、冬季降水均增加，而夏季降水小幅减少。天祝县夏季降水量占全年的59%，且夏季降水减少趋势大于年降水的减少趋势，因此夏季降水减少对年降水量减少起了关键作用。

2.3 年平均气温与降水的异常分析 在统计天祝县年平均气温和降水时，采用中国气象局《全国气候影响评价》的标准，利用气温距平（△T）和标准差（σ）及降水距平百分率（△R%）按表3的標准评价气温、降水异常。经统计，近60年来天祝县气温异常偏高的有1年，出现在1998年；显著偏高的有3年，出现在2002、2006和2009年；偏高的有4年，出现在1997、1999、2007、2010年；偏低的有3年，出现在1974、1977、1983年；显著偏低的有3年，出现在1970、1976、1984年；异常偏低的有1年，出现在1967年，其他45年均为正常。说明偏冷期集中在20世纪60年代后期仅80年代前期；90年代后期逐渐进入偏暖期，2000年后更趋偏暖。近60年来天祝县降水偏多的年份有9年，集中在20世纪50～60年代前期，80年代后仅出现了2年，分别为1988和2003年；偏少年份有9年，集中在1962～1975年，80年代后出现了2年，为1990和1991年，无异常（偏多）偏少和显著（偏多）偏少年份，其他42年均为正常。

3 小结

（1）近60年来天祝县年平均气温呈上升趋势，增温速率达0.17 ℃/10a；从1997年开始，气温呈一致的正距平，表明温度升高异常显著；从气温的季节变化看，四季气温均呈上升趋势，20世纪70～80年代四季气温均偏低，90年代开始，四季气温均偏高，且冬季气温的升幅明显高于其他3个季节。年最高和最低气温也呈上升趋势，且年平均最低气温的变化率明显大于年平均气温和年平均最高气温。说明冬季升温和年平均最低气温的增温对天祝县气候变暖起了关键作用。

（2）天祝县年平均降水量自1951年以来呈减少趋势，变化率为-1.4%/10a。20世纪50～60年代降水变化剧烈，自70年代中后期开始，降水平稳变化，减少趋势有所减缓，但进入90年代后，降水明显持续偏少。从降水的四季变化看，春、夏、冬季降水均呈减少趋势，仅秋季降水呈增加趋势。进入90年代后，春、秋、冬季降水均明显持续增加，而夏季降水持续减少。由于夏季降水量占全年的59%，且夏季降水减少趋势大于年降水的减少趋势，因此夏季降水减少对年降水量减少起了关键作用。

（3）综合各要素的突变特征和对气温与降水的异常分析，可知20世纪90年代后期气候逐渐变暖，2000年后升温迅速，而降水却总体呈下降趋势，说明天祝县气候向暖干化发展。

参考文献

[1] IPCC.Summary for Policymakers or Change 2007：The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [M].Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[2] 秦大河，罗勇，陈振林，等.气候变化科学的最新进展-IPCC第四次评估综合报告解析[J].气候变化研究进展，2007，3（6）：311-314.

[3] 丁一汇，任国玉，石广玉，等.气候变化国家评估报告（I）：中国气候变化的历史和未来趋势[J].气候变化研究进展，2006，2（1）：3-8.

[4] 张强，王润元，邓振镛，等.中国西北干旱气候变化对农业与生态影响及对策[M].北京：气象出版社，2012：6-7.

[5] 王鹏祥，杨金虎，张强，等.近半个世纪来中国西北地面气候变化基本特征[J].地球科学进展，2007，22（6）：648-656.

[6] 武金慧，李占斌，沈中原.甘肃省近50年降水量及气候变化趋势研究[J].干旱区资源与环境，2008，22（11）：24-29.

[7] 裴彬.近30年来甘肃气候变化趋势及其对干湿状况的影响[J].干旱区资源与环境，2009，23（9）：90-94.

[8] 马兴祥，刘明春，张子廉，等.天祝县气候变化对畜牧业可持续发展的影响及对策[J].草业科学，2000，17（5）：25-30.

[9] 赵芳芳，徐宗学.黄河兰州以上气候要素长期变化趋势和突变特征分析[J].气象学报，2006，64（2）：246-256.

[10] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，1999：42-76.

[11] 宋连春，张存杰.20世纪西北地区降水量变化特征[J].冰川冻土，2003，25（2）：143-148.

[12] 施雅凤.中国历史气候变化[M].济南：山东科学技术出版社，1996：443-467.