1980—2018年托木尔峰国家级自然保护区气候变化特征

赵景啟 满苏尔·沙比提 阿曼妮萨·库尔班 艾克旦·依萨克

摘 要：气温与降水作为气候系统中的2个重要因子，一直是国内外学者关注的焦点。托木尔峰国家级自然保护区位于新疆阿克苏地区，是我国为数不多的高山自然保护区之一，其生态环境的优劣对其下游居民意义重大。选取近38年来托木尔峰国家级自然保护区及其周围6个气象站点的气象数据，通过Origin软件，采用线性回归法，对托木尔峰国家级自然保护区近38年气温、降水量进行趋势分析，进而获得保护区气温、降水的年际变化趋势方程与变化特征。结果显示：1980—2018年托木尔峰国家级自然保护区多年气温、降水量均呈上升趋势，两者均达显著水平;近38年托木尔峰国家级自然保护区春、夏、秋、冬季平均气温分别为8.22、17.71、6.29、-8.06℃，其线性变化率分别为0.52、0.24、0.32、0.19℃/（10年），其中春、夏、秋3季呈显著增长趋势，冬季不显著;近38年托木尔峰国家级自然保护区春、夏、秋、冬季平均降水量分别为62.17、113.15、43.99、11.92mm，其线性变化率分别为0.27、12.32、6.23、1.68mm/（10年），其中夏、秋、冬3季呈显著增长趋势，春季不显著。总体来说，托木尔峰国家级自然保护区气候正朝着暖湿化方向发展，增温、增湿趋势显著。

关键词：托木尔峰国家级自然保护区;气候变化特征;暖湿化

中图分类号 P423.3;P426.61+4  文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）18-0167-04

气候变化一直是全球关注的重点话题，气温和降水作为气候系统中的两个重要因子，一直是国内外学者关注的焦点[1]。IPCC第5次评估报告指出，1880—2012年全球平均地表温度升高了0.85℃，1951—2012年全球平均地表温度的升温速率几乎是1880年以来升温速率的2倍[2-3]。气候变化也会引起水循环的变化，进而对降水量、蒸发量、河流径流、水土保持等产生直接或间接的影响，对全球的自然生态系统及社会经济系统都可能产生重大的影响[4-5]。随着全球气候不断变暖，其对社会与自然生态系统所带来的风险不断增大，如何减缓和适应气候变化已成为国内外学者关注的重点话题[6]。新疆地处西北干旱区，作为古今丝绸之路的重要核心地带，其气候变化会直接影响当地的经济发展状况与自然生态条件。托木尔峰国家级自然保护区地处新疆阿克苏，是我国重要的高山自然保护区之一，其气候的变化对保护区生态环境的演变及其生态安全产生极大的影响，并进一步影响其下游地区居民的居住环境、经济发展等[7-8]。因此，对托木尔峰国家级自然保护区气候变化特征进行研究有着重大意义。

近年来，全球气候变化较大，国内外学者对气候变化的研究举不胜数。任国玉等[9]利用国家基准气候站和基本气象站观测网资料对近50年来全国气候研究发现，我国近50年来平均地表气温变暖幅度约为1.1℃，增温速率接近0.22℃/（10年），比全球或半球同期平均增温速率明显偏高。降水量变化趋势对所取时间段和区域范围敏感。王遵娅等[10]发现近50年来，全国平均气温在20世纪80年代以后上升更加明显，西南低温区在90年代以后温度也呈上升状态;夏季的长江中上游出现明显的降温趋势。全国平均年总降水量波动略有减少，但90年代以后夏季降水增加明显，尤其是长江以南地区，而华北、东北地区降水显著减少，体现了夏季风的减弱。施雅风等[11]指出我国西北地区正由“暖干型”气候向“暖湿型”气候转变。托木尔峰国家级自然保护区地处新疆阿克苏地区[12]，是我国重要的高山自然保护区之一，海拔高差较大，各海拔之间气候特征及地理环境差异巨大[7]。目前，针对该保护区气候变化特征的研究较少，因此笔者选取托木尔峰自然保护区及其周围6个气象站点的气温、降水数据，分别代表其高山带、中山带与低山带的气候特征，并选取这6个站点气温与降水量的平均值来代表保护区的整体气候状况，通过对托木尔峰自然保护区的气候特征进行分析，以期为该保护区的规划、管理提供科学依据。

1 资料與方法

1.1 研究区概况 托木尔峰国家级自然保护区位于新疆阿克苏境内（79°50′～80°54′E，41°40′～42°04′N），天山南麓，西临吉尔吉斯斯坦，南抵温宿以北的低山山麓地带，北与昭苏盆地的特克斯河相连，东与木扎尔特河毗连，自然保护区长105km、宽28km，是我国为数不多的高山自然保护区之一[13-15]。保护区海拔高差较大，拥有南天山最完整的7个垂直自然带谱[16]。同时，保护区是木札尔特河、大库孜巴依河、小库孜巴依河、大台兰河、小台兰河、塔克拉克河和阿托依那克河等几条内陆河水系的发源地，是新疆重要的水资源补给区，为生物繁衍生存提供了空间，生态地位十分重要[17]。

1.2 数据来源与研究方法 选取中国气象数据网（http：//data.cma.cn/user/toLogin.html）的气温和降水数据，以及近38年来托木尔峰国家级自然保护区及其周围6个气象站点包括昭苏、阿合奇、吐尔尕特、拜城、温宿与乌什气象站气象站的气象数据，气象站点包括昭苏、阿合奇、吐尔尕特、拜城、温宿与乌什气象站。利用Origin软件，采用线性回归法，对托木尔峰国家级自然保护区近38年气温、降水量进行趋势分析，进而获得保护区气温、降水的年际变化趋势方程与变化特征。其中，季节的划分依照惯例，将3—5月划分为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至次年2月为冬季。

2 结果与分析

2.1 气温、降水量年际变化趋势 在全球气候变化的大背景下，托木尔峰国家级自然保护区气候也处于动态变化中。由图1a可知，1980—2018年托木尔峰国家级自然保护区气温呈稳固上升趋势，多年气温平均值为6.04℃，其中，最高气温出现于2016年，年均气温为7.11℃，最低气温为1984年的4.95℃，两者相差2.16℃;其线性变化率为0.3℃/（10年），达显著水平（p<0.05），保护区增温现象明显。由图1b可知，1980—2018年自然保护区降水量亦呈增长趋势，年降水量平均值为231.69mm，其中，年降水量最大值为2010年的334.20mm，最小值为1985年的148.65mm，两者相差高达185.55mm;年降水量的线性变化率为19.3mm/（10年），达显著水平，保护区增湿现象明显。

2.2 气温、降水量季节性变化趋势

2.2.1 春季 由图2a可知，托木尔峰国家级自然保护区多年春季平均气温为8.22℃，其中，春季最高气温出现于2007年，为10.10℃，最低春季气温为1996年的6.28℃，两者相差3.82℃;春季气温呈波动上升趋势，其线性变化率为0.52℃/（10年），达显著性水平（p<0.05）。由图2b可知，多年春季平均降水量为62.17mm，春季总降水量占全年降水量的26.89%，最大值为1996年的98.73mm，最小值为2014年的26.40mm，两者相差72.33mm;春季降水量呈略微增长趋势，但增湿现象不明显，未达显著水平，其线性增长率为0.27mm/（10年）。

2.2.2 夏季 由图3a可知，托木尔峰国家级自然保护区多年夏季平均气温为17.71℃，其中，夏季最高气温出现于1984年，为18.81℃，最低气温为1989年的16.27℃，两者相差2.54℃;夏季气温呈稳固上升趋势，其线性变化率为0.24℃/（10年），达显著水平（p<0.05）。由图3b可知，多年夏季平均降水量为113.15mm，夏季总降水量占全年降水量的48.93%，夏季降水量最大值为1998年的178.08mm;最小值为1984年的45.58mm，两者相差132.50mm;夏季降水量呈波动上升趋势，增湿现象明显，达显著水平（p<0.05），其线性增长率为12.32mm/（10年）。

2.2.3 秋季 由图4a可知，托木尔峰国家级自然保护区多年秋季平均气温为6.29℃，其中，最高气温出现于2006年，为7.74℃，最低气温为1981年的4.32℃，两者相差3.42℃;秋季气温呈波动上升趋势，其线性变化率为0.33℃/（10年），达显著性水平（p<0.05）。由图4b可知，多年秋季平均降水量为43.99mm，秋季总降水量占全年降水量的19.03%，最大值为2010年的9.92mm，最小值为1997年的14.55mm，两者相差83.37mm;秋季降水量亦呈上升趋势，达显著水平，其线性增长率为6.23mm/（10年）。

2.2.4 冬季 由图5a可知，托木尔峰国家级自然保护区多年冬季平均气温为-8.06℃，其中，冬季最高气温出现于1998年，为-5.97℃，最低冬季气温为2007年的-10.92℃，两者相差4.95℃;冬季气温呈略微上升趋势，其线性变化率为0.27℃/（10年），未通过显著性水平（α=0.05）检验。由图5b可知，多年冬季平均降水量为11.92mm，冬季总降水量占全年降水量的5.15%，最大值为1994年的22.82mm，最小值为1996年的3.60mm，两者相差19.22mm;冬季降水量亦呈上升趋势，达显著水平（p<0.05），其线性增长率为1.68mm/（10年）。

3 结论

试验结果表明：1980—2018年托木尔峰国家级自然保护区多年气温、降水量均呈上升趋势，多年气温平均值为6.04℃，线性变化率为0.3℃/（10年）;年降水量平均值为231.69mm，线性变化率为19.3mm/（10年），两者均在0.05水平下显著增长;近38年托木尔峰国家级自然保护区春、夏、秋、冬季平均气温分别为8.22、17.71、6.29、-8.06℃，其线性变化率分别为0.52、0.24、0.32、0.19℃/（10年），其中春、夏、秋3季呈显著增长趋势，但冬季不显著;近38年托木尔峰国家级自然保护区春、夏、秋、冬季平均降水量分别为62.17、113.15、43.99、11.92mm，其线性变化率分别为0.27、12.32、6.23、1.68mm/（10年），其中夏、秋、冬3季呈显著增长趋势，但春季不显著。总体而言，托木尔峰国家级自然保护区气候正朝着暖湿化方向发展，增温、增湿趋势显著。

参考文献

[1]王冰，李启权，罗琳，等.1981—2011年川南山区地温和气温的变化特征[J].干旱区地理，2019，42（6）：1322-1329.

[2]秦大河，Thomas Stocker.IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J].气候变化研究进展，2014，10（1）：1-6.

[3]张音，古丽贤·吐尔逊拜，苏里坦，等.近60年来新疆不同海拔气候变化的时空特征分析[J].干旱区地理，2019，42（4）：822-829.

[4]Frank Wentz J，Lucrezia Ricciardulli，Kyle Hilburn，et al. How much more rain will global warming bring？[J]. Science，2007，317（5835）：233-235.

[5]李峰平，章光新，董李勤.氣候变化对水循环与水资源的影响研究综述[J].地理科学，2013，33（4）：457-464.

[6]苏勃，高学杰，效存德.IPCC《全球1.5℃增暖特别报告》冰冻圈变化及其影响解读[J].气候变化研究进展，2019，15（4）：395-404.

[7]赵景啟，满苏尔·沙比提，麦丽开·艾麦提，等.1967—2018年托木尔峰国家级自然保护区降水时空变化特征[J].干旱区研究，2019，36（6）：1487-1493.

[8]满苏尔·沙比提，娜斯曼·那斯尔丁，艾萨迪拉·玉苏甫.天山托木尔峰国家级自然保护区生态系统服务价值评估[J].山地学报，2016，34（5）：599-605.

[9]任国玉，郭军，徐铭志，等.近50年中国地面气候变化基本特征[J].气象学报，2005（6）：942-956.

[10]王遵娅，丁一汇，何金海，等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004（2）：228-236.

[11]施雅风，沈永平，李栋梁，等.中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨[J].第四纪研究，2003（2）：152-164.

[12]马国飞，满苏尔·沙比提，张雪琪.托木尔峰国家级自然保护区台兰河上游不同海拔草地土壤持水能力研究[J].草地学报，2017，25（5）：966-972.

[13]赵景啟，满苏尔·沙比提，马国飞，等.托木尔峰自然保护区不同生态系统水源涵养价值评估[J].新疆师范大学学报（自然科学版），2020，39（1）：42-48.

[14]古丽尼尕尔·艾依斯热洪，吐尔洪·努尔东，麦迪娜·牙合牙，等.托木尔峰国家级自然保护区岩面生苔藓植物物种多样性研究[J].干旱区资源与环境，2019，33（8）：204-208.

[15]马国飞，满苏尔·沙比提，张雪琪.托木尔峰自然保护区台兰河上游不同植被类型的水源涵养功能[J].水土保持学报，2018，32（1）：210-216，224.

[16]满苏尔·沙比提，玉苏甫·买买提，娜斯曼·那斯尔丁.天山托木尔峰国家级自然保护区垂直自然带景观特征分析[J].冰川冻土，2016，38（5）：1425-1431.

[17]满苏尔·沙比提，娜斯曼·那斯尔丁，阿尔斯朗·马木提.托木尔峰国家级自然保护区土地利用/覆被生态服务价值变化分析[J].地理研究，2016，35（11）：2116-2124.

（责编：徐世红）