新疆博斯腾湖流域最高气温趋势分析

刘强吉 武胜利

摘要 利用新疆博斯腾湖流域4个国家气象地面基准站1961～2013年最高气温数据资料，通过累计距平法、一次线性回归、5年滑动趋势分析等方法对其最高气温变化趋势进行分析，同时对最高气温进行M-K突变检验，以探讨该流域气温变化的事实。结果表明，近53年来新疆博斯腾湖流域全年、春季、夏季、秋季、冬季最高气温均呈明显的上升趋势，变化倾向率分别为0.19、0.17、0.18、0.28和0.12 ℃/10a；从四季来看，秋季变化幅度最大，春夏季相当，冬季最小；流域最高气温出现在7月，8和6月次之，1月最小；除1月外，其余各月最高气温均呈明显的上升趋势，2月变化幅度最大，为0.36 ℃/10a，4月次之，为0.28 ℃/10a，12月最小，为0.05 ℃/10a；流域年最高气温突变发生在1996年。

关键词 博斯腾湖流域；最高气温；趋势分析；时空差异；M-K突变检验

中图分类号 S161.2；P423.3+6 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）27-178-03

Trends Analysis for Maximum Temperature in the Bosten Lake Basin of Xinjiang

LIU Qiang-ji1，2， WU Sheng-li1，2* （1. College of Geographical Science and Tourism， Xinjiang Normal University， Urumqi， Xinjiang 830054； 2. Xinjiang Laboratory of Lake Environment and Resources， Urumqi， Xinjiang 830054）

Abstract Based on maximum temperature of the 4 weather stations in Bosten Lake Basin of Xinjiang from 1961-2013 and using the cumulative method， the methods of climate trending， 5 years running mean trend， Mann-Kendall mutation inspection to analyze the maximum temperature trends and study on the temperature changes trues. The main results are as follows： The annual average and season mean maximum temperature obviously elevated at the approximately respectively 0.19， 0.17， 0.18， 0.28 and 0.12 ℃/10a. In the four seasons， biggest variations in autumn， spring and summer， winter is minimal. The Bosten Lake Basin is the maximum temperature appears in the July， August and June second， January the lowest. In addition to the January， the rest of the months present obviously elevated. The largest variations in February （0.36 ℃/10a）， April second （0.28℃/10a）， minimum of December （0.05 ℃/10a）. The annual maximum temperature had mutations in 1996.

Key words Bosten Lake Basin； Maximum temperature； Trends analysis； Spatial and temporal variation； Mutations in the inspection

全球气温变暖已引起广泛关注，过去100年全球地表气温升高0.74 ℃，IPCC报告预测未来100年全球气温可能升高1.1～4.6 ℃[1-5]。据统计，我国近百年气温上升0.4～0.5 ℃[1]，且气温变化存在明显的空间差异。何清等研究表明新疆气温呈明显升高趋势[6]；20世纪80年代中期以来全疆各地气候一致表现为气温升高、降水增多，北疆变化最为显著[7]。已有的研究对平均气温关注的较多[7-9]，而对于最高气温以及极端气温关注较少。笔者在此利用新疆博斯腾湖流域4个国家气象地面基准站1961～2013年最高气温数据资料，采用累计距平法、一次线性回归、5年滑动趋势分析等方法对其最高气温变化趋势进行分析，同时对最高气温进行M-K突变检验，探讨博斯腾湖流域气温变化趋势，以期為该流域工农业生产、生态环境建设等提供科学的气候变化背景。

1 资料与方法

1.1 研究区概括 博斯腾湖流域位于塔克拉玛干沙漠北缘，天山南麓焉耆盆地东南部（40°～43°N、82°～90°E），深居内陆，属于暖温带大陆性干旱气候，春季气候多变，干旱少雨，夏季干燥炎热，秋季降温迅速，冬季寒冷，蒸发量大，是气候变化极度敏感区。

1.2 资料选取 选取博斯腾湖流域巴仑台、巴音布鲁克、库尔勒和焉耆4个气象站（表1）1961～2013年整编的最高气温数据资料，个别缺失的数据资料按照线性回归法进行插补。在研究中采用春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～翌年2月）为划分原则，年均最高气温为每年12个月均值。

1.3 分析方法

1.3.1 一元线性回归。利用直线回归的方法对原时间序列拟合线性方程，消除其他成分变动，揭示出数列长期直线趋势，公式为y=a+bt，式中，b×10为气候倾向率，表征时间序列的变化趋势。气候倾向率的大小表征变化的速度，正负值表示变化方向。

1.3.2 Mann-Kendall突变检验法。在正序列曲线超过临界值置信度的前提下，若正序列（UF曲线）与逆序列（UB曲线）在置信区间内有交叉点，则表明交叉点为突变点，且统计上显著。在此给定显著性水平α=0.05，即临界值为±1.96。

2 结果与分析

2.1 年代际变化

表2显示，博斯腾湖流域最高气温在20世纪60～90年代均为负距平，分别低于多年均值-0.21、-0.20、-0.33和-0.02 ℃，60和70年代相当，80年代下降迅速，90年代上升明显，2000年以来为正距平，表明该时段最高气温偏高，2001～2013年最高气温高于多年均值0.60 ℃。春季最高气温60年代为正距平，高于多年均值0.04 ℃，70～90年代为负距平，分别低于多年均值-0.29、-0.54和-0.17 ℃，表明60～80年代一直下降，其中80年代下降最为明显，90年代上升明显，2000年以来为正距平，高于多年均值0.75 ℃；夏季与年变化一致，60～90年代均为负距平，分别低于多年均值-0.24、-0.24、-0.08和-0.19 ℃，表明60和70年代相当，80年代上升明显，90年代有所下降，2000年以来上升明显，为正距平，高于多年均值0.56 ℃；秋季最高气温60年代为负距平，低于多年均值-0.54 ℃，70年代为正距平，高于多年均值0.10 ℃，80年代为负距平，低于多年均值-0.68 ℃，90年代以来均为正距平，分别高于多年均值0.08和0.79 ℃，表明60～80年代先上升后下降，90年代以来上升明显；冬季最高气温在60～80年代为负距平，分别低于多年均值-0.13、-0.38和-0.02 ℃，90年代以来为正距平，分别高于多年均值0.17和0.29 ℃，表明60～80年代先下降后上升，90年代以来上升明显。

2.2 年际变化

由图1可知，1961～2013年博斯腾湖流域年最高气温均值为12.95 ℃，最大值为14.58 ℃，出现在2007年，最小值为11.60 ℃，出现在1984年，极差为2.98 ℃；近53年来最高气温呈明显的增温趋势，变化倾向率为0.19 ℃/10a。由5年滑动趋势可知，最高气温20世纪60年代前期下降后期上升，70年代～80年代中期总体呈下降趋势，80年代后期上升，90年代短暂下降后迅速上升，2007～2013年

有所下降但仍高于多年均值；最高气温在1961～1996年偏低（除1963、1965、1971、1973、1980、1989～1992年），在1997～

2013年偏高（除2000年）。

图1 1961～2013年博斯腾湖流域最高气温年变化

2.3 季變化

由图2可见，近53年来博斯腾湖四季最高气温均呈增温趋势，变化倾向率分别为0.17、0.18、0.28、0.12 ℃/10a，可见秋季变化幅度最大，春夏季相当，冬季最小，秋季最高气温变化对年最高气温变化的贡献最大。春季最高气温均值为15.67 ℃，最大值为18.17 ℃，出现在2008年，最小值为13.04 ℃，出现在1988年，极差为5.13 ℃；20世纪60年代短暂下降后上升，70年代前期下降后期上升，1981～1985年下降明显，1986～2005年持续上升，2006～2013年先下降后上升。夏季最高气温均值为26.31 ℃，最大值为27.38 ℃，出现在2008年，最小值为25.04 ℃，出现在1976年，极差为2.34 ℃；60年代呈下降趋势，70年代～80年代中期持续上升，1986～1992年下降明显，1993～2008年再次持续上升，且幅度较大，近几年有所下降。秋季最高气温均值为13.83 ℃，最大值为16.11 ℃，出现在2006年，最小值为10.84 ℃，出现在1981年，极差为5.27 ℃；60年代前期缓慢下降后期上升，1970～1985年呈下降趋势，之后呈波动上升。冬季最高气温均值为-3.99 ℃，最大值为-1.30 ℃，出现在2007年，最小值为-7.92 ℃，出现在1984年，极差为6.62 ℃；冬季变化幅度较大，60年代～70年代中期波动下降，1975～1989年波动上升，1990～1997年短暂下降后上升，1998～2013年波动下降。

2.4 月变化

由图3可知，近53年来博斯腾湖流域最高气温最大值出现在7月，为26.96 ℃，8和6月次之，分别为26.49和25.47 ℃，最小值出现在1月，为-6.67 ℃，其余各月为-4.15～22.18 ℃；除1月外，各月最高气温均呈增温趋势，其中2月的变化幅度最大，为0.36 ℃/10a，4月次之，为0.28 ℃/10a，9和10月再次之，均为0.27 ℃/10a，12月变化幅度最小，为0.05 ℃/10a，其余各月为0.06～0.25 ℃/10a。

2.5 M-K突变检验

从图4可以看出，UF曲线在20世纪60年代最高气温总体表现为负值，表明该时期最高气温偏低；70年代前期为正值，表明最高气温偏高；1975～1997年均为负值，表明该时期最高气温均偏低，1998年以后均为正值，表明最高气温偏高；UF和UB曲线在临界值±1.96之间有个明显的交点，之后UF曲线持续上升，并于2007年突破临界值1.96，表明近53年来博斯腾湖流域最高气温发生了明显的突变升高，突变点为1996年。研究发现，四季突变年限

各不相同，春季突变发生在2005和2009年，夏季发生在1999年，秋季发生在1991和1994年，冬季没有明显的突变现象发生。同时，流域各站点年最高气温突变年限也各不相同，巴仑台突变发生在2001年，巴音布鲁克突变发生在2002年，库尔勒发生在1987年，焉耆发生在1996年。

3 结论

（1）1961～2013年博斯腾湖流域最高气温20世纪60～90年代为负距平，分别低于多年均值-0.21、-0.20、-0.33和-0.02 ℃，表明该时段气温偏低；2000年以来为正距平，高于多年均值0.60 ℃，表明该时期气温偏高。

（2）近53年来新疆博斯腾湖流域全年、春季、夏季、秋季、冬季最高气温均呈明显的上升趋势，变化倾向率分别为0.19、0.17、0.18、0.28和0.12 ℃/10a；从四季来看，秋季变化幅度最大，春夏季相当，冬季最小。

（3）近53年来博斯腾湖流域最高气温最大值出现在7月，为26.96 ℃，8和6月次之，分别为26.49和25.47 ℃，1月最小，为-6.67 ℃；除1月外，其余各月最高气温均呈明显的上升趋势，2月变化幅度最大，为0.36 ℃/10a，4月次之，为0.28 ℃/10a，12月最小，为0.05 ℃/10a。

（4）对博斯腾湖流域最高气温年、季变化进行突变分析发现，年最高气温突变发生在1996年，春季发生在2005和2009年，夏季为1999年，秋季为1991和1994年，冬季没有突变现象发生。

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