近61年来渭河上游陇西段气候变化特征分析

周宝鹏　彭永武　赵春玲　丁春伟　苗国秀　刘小金　王胜

摘要利用陇西县气象站1957--2017年气温和降水观测资料，采用趋势分析、Mann-Kendall检验法和滑动t检验法，分析近61年来渭河上游陇西段气候变化特征。结果表明，近61年来渭河上游陇西段气温呈上升趋势，上升幅度为0.270℃/10a；春夏秋冬四季气温均呈上升趋势，其中冬季气温上升最为明显，上升幅度为0.312℃/10a；20世纪50年代-80年代初，气温呈缓慢下降趋势，80年代后期开始，气温逐渐回升，在1997年发生了一次明显增暖的突变。近61年来渭河上游陇西段降水量呈下降趋势，下降幅度为9.535mm/10a：其中夏、秋两季降水量呈下降趋势，春、冬两季降水量呈上升趋势，上升幅度较小；降水量在近61年来没有出现明显的突变现象。

关键词 气温；降水量；变化特征；渭河上游；陇西县

中图分类号 S16；P467 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）11-0125-04

过去100多年全球气候变暖趋势毋庸置疑，政府间气候变化专门委员会（IPCC）2013年发布的第五次评估报告指出，全球地表温度近130年（1880-2012年）来升高了0.85℃。《第三次气候变化国家评估报告》指出，近百年（1909-2011年）来我国陆地区域平均增温速度高于全球，平均值为每百年升温0.9～1.5℃。近52年（1961-2012年）来西北区域气温呈显著上升趋势，气温变化倾向率为0.312℃/10a；以黄河为界，黄河以西区域降水呈增多趋势，黄河以东区域呈减少趋势，降水量减少的幅度明显高于增加的幅度。近54年（1960-2013年）来甘肃省平均气温呈上升趋势，平均降水量呈微弱增加趋势。近47年（1967-2013年）来定西市平均气温呈上升趋势，上升幅度为0.355℃/10a，年降水量呈减少趋势，减少幅度为11.026mm/10a。在经济高速发展的时代，人们对天气变化的关注度越来越高，气候变化对人类生产生活、社会经济发展和生态环境的影响越来越深入，研究某一地区气候变化趋势显得十分重要。

陇西县位于甘肃省东南部、定西市中部、渭河上游，总面积2408km²，地理坐标位于104°18～104°54E、34°50～35°23N，海拔1612～2798m，地势自西北向东南倾斜。属黄土高原地区，温带大陆性季风气候。渭河自西向东贯穿全境，在陇西县境内长46.1km，流域面积2364km²。近年来，许多学者对渭河流域的气候变化进行了研究，但针对陇西县气候变化方面的分析较少。为了更加深入了解陇西县气候变化特征，同时为促进地方经济建设、指导农业生产、加强环境保护、改善人居环境、提高气候资源利用等提供重要的理论参考依据，笔者利用近61年来陇西县气象站气温和降水观测资料，采用气候趋势分析、Mann-Kendall检验和滑动t检验方法对陇西县气温、降水量的年际和季节变化趋势以及气候突变现象进行了分析。

1资料与方法

1.1数据来源 数据使用陇西县国家气象站1957--2017年月平均气温和降水量气象观测资料。

1.2研究方法

1.2.1气候倾向率。气候要素的趋势变化一般用一元线性回归方程表示，即

1.2.2Mann-Kendall检验法。Mann-Kendall（M-K）检验法是一种非参数统计检验法，在对时间序列分析时，M-K检验法是世界气象组织（WMO）推荐的非参数检验法，广泛用于分析气温和降水等要素随时间的变化趋势和突变检测。

1.2.3滑動t检验法。滑动t检验法是把一气候序列中两段子序列均值有无显著差异看为来自2个总体均值有无显著差异的问题来检验。如果两段子序列的均值差异超过了一定的显著性水平，可以认为均值发生了质变，有突变发生。

2结果与分析

2.1气温变化特征 由图1可见，近61年来陇西县气温呈上升趋势，上升幅度为O.270℃/10a，可见陇西县气温变化趋势与气候变暖的大背景一致，上升幅度略低于定西市气温上升幅度（0.355℃/10a）。最高气温出现在2016年，为9.7℃；最低气温出现在1984年，为6.8℃。近61年来气温出现了一次较大波动，20世纪50年代-80年代初气温呈缓慢下降趋势，下降幅度为0.171℃/10a；80年代后期开始，气温逐渐回升；90年代以来，增温趋势更加明显，尤其是1997年以来，年平均气温均高于61年来的平均值（8.0℃）。

由图2可见，近61年陇西县春、夏、秋、冬四季气温变化趋势与年气温变化趋势一致，均呈上升趋势。冬季增温幅度最大，为0.312速度/10a，春、夏、秋三季增温幅度较均匀，为0.247～0.279℃/10a。结合图1可以看出，春季和夏季气温变化趋势与年气温变化趋势相似度较高。

2.2气温突变 由图3a可见，1994年之后，UF曲线大于0，并呈上升趋势，1999年以后，UF曲线超过了置信水平α=0.05的临界值（±1.96），之后甚至超过了α=0.01（U_a=+2.58）的显著性水平。UF曲线和UB曲线相交于1997年，且交点在临界线之间，表明近61年来陇西县气温在1997年发生了一次增暖的突变。为了确定这一突变的发生是否真实，通过滑动t检验法做进一步检验。序列长度n=61，2个子序列长度均取10，显著性水平α=0.01，自由度f=18，给定t_0.01=±3.20。由图3b可见，陇西县气温在1997年发生了一次明显增暖的突变，与M—K检验结果一致。陇西县气温突变年份相比张涵丹等分析的定西市气温突变年份（1994年）迟3年，说明陇西县气温变化趋势的区域差异性和时间滞后性。

2.3降水量变化特征 由图4可见，近61年来陇西县降水量呈下降趋势，下降幅度为9.535mm/10a，这与孙润等分析的定西市降水量变化趋势一致，下降幅度小于定西市降水量下降幅度（11.026mm/10a）。最多降水量年份出现在1967年，为607.3mm；最少降水量出现在1997年，为236.0mm，没有出现明显的波动。

由图5可见，近61年来陇西县降水量四季变化趋势不一致，冬、春两季降水有微弱的上升趋势，但不明显，上升幅度分别为0.528和0.049mm/10a；夏、秋两季降水量呈下降趋势，下降幅度分别为2.827和7.026mm/10a。另分析表明，陇西县夏、秋两季降水量占全年降水量的75%，所以这2个季节降水量分布趋势在一定程度上决定了陇西县全年降水量分布趋势。

2.4降水突变 由图6a可见，20世纪90年代以来，UF曲线为负值，说明20世纪90年代以来降水量呈下降趨势。在置信区间内，UF曲线和UB曲线在1990、1992、2003、2004年出现4次交点，但交点之后均未超过置信水平α=0.05的临界值（±1.96），说明降水量在61年来虽然发生一定变化，但无突变现象发生。通过滑动t检验法做进一步分析，序列长度n=61，2个子序列长度均取10，显著性水平α=0.01，自由度f=18，给定t_0.01=±3.20。由图6b可见，t统计量一直处在给定置信区间内，降水没有发生突变，与M-K检验结果一致。这一结论与张涵丹等分析的定西市降水无明显突变现象一致。

3结论与讨论

（1）近61年来渭河上游陇西段气温呈上升趋势，上升幅度为0.270℃/10a。四季气温变化趋势与年气温变化趋势一致，均呈上升趋势，其中冬季气温上升最为明显，上升幅度为O.312℃/10a，春、夏、秋三季增温幅度较均匀，分别为0.279、0.247、0.257℃/10a。20世纪50年代一80年代初，气温呈缓慢下降趋势，下降幅度为0.171℃/10a；80年代后期开始，气温逐渐回升；90年代以来，增温趋势更加明显，在1997年发生了一次明显增暖的突变，突变发生年份比定西市气温突变年份迟3年，这说明陇西县气温变化趋势的区域差异性和时间滞后性。

（2）近61年来渭河上游陇西段降水量呈下降趋势，下降幅度为9.535mm/10a。四季降水量变化趋势不一致，其中夏、秋两季降水呈下降趋势，下降幅度分别为2.827和7.026mm/10a，春、冬两季降水呈缓慢上升趋势，上升幅度分别为0.528和0.049mm/10a。降水量在近61年来没有出现明显的突变现象。

（3）陇西县气温和降水变化趋势与甘肃省和定西市气温和降水量变化趋势基本一致，但年变化幅度、季节变化幅度和气温突变时间存在差异，这些差异反映了气象要素的区域差异性。